广州电网自动化发展十年规划及其实施情况

1、广州电网自动化发展十年规划及其实施情况傅纲林（广东省广电集团有限公司广州供电分公司，广东广州510600）摘 要：介绍了 1995年制定的广州电网自动化发展十年规划，即调度自动化和变电站自动化及其通信规划。包括了SCADA，DAS，DTS与MIS的接入，RTU模式的变电站无人值班，变 电站综合自动化及现代管理机制的集控模式，以及与自动化相关的通信要求。并介绍了规划的实施情况、存在的不足及所需的改进。关键词：电力网；自动化；十年规划；无人值班；通信电网自动化是集电力系统，电子技术，计算机及通信技术于一体的新兴技术。在电网自动化刚开始起步的时候，其主要目的是为电网调度人员实时地掌握其所辖电网的运行

2、工况，以便调度 运行人员或自动化设备本身（如AGC，VQC等）能正确地做出调度决策，同时也为电网短、中期的电网生产和发展计划提供数据如电网发展规划，负荷预报笥。随着技术的发展，电网自动化 担负减人或无人值班变电站的监控作用，建立变电站集控模式。这样，电网自动化不仅从技术上变革了电力企业，而且从管理上对电力企业提出了变革的要求。由此，引起了电力企业管理制 度的变革，从而建立了现代电力企业的管理基制。广州电网自动化起步于20世纪80年代初期，当时只在少数变电站安装RTU，采集的信息量很少且不够准确，设备的故障率高。到了20世纪90年代初，虽然随着技术进步，一些情况有 所好转，电网自动化建设加快，电

3、网自动化的发展却无序进行。为此，迫切需要电网自动化发展的指导性的纲领文件。在这一情况下，我们于1995年上半年制订了广州电网自动化十年发展 规划（19952005）i, 2o根据这一规划，经过6年的建设，广州电网自动化得到了很大的发展。本文简单介绍该规划及电网自动化建设情况。1电网自动化规划及实施情况电网自动化规划包括调度自动化规划和变电站自动化规划及其所需要的通信规划。1.1调度自动化规划及实施情况广州地区有1个地区调度中心和12个区（县）调度中心。调度自动化规划中，有如下要求：调度自动化系统为分散分布式结构，采用UNIX类操作系统，组建以太网，以X Windows和 TCP/IP协议为基础

4、，先期建SCADA系统；具有与MIS网络相连的接口；变电站RTU同调度自动化的通信采用尚未颁布的国际标准IEC 870-5-101或DNP 3.0；调度自动化系统采用GPS 卫星对时，RTU的对时可采用GPS对时或由调度自动化系统对时；地区调度在SCADA的基础上，逐步实现PAS和DTS；地区调度中心与各个区（县）调度中心之间及地区调度中心与省调度 中心之间的广域通信早期采用X 25协议，远期采用ATM协议；应用层采用我国电力系统实时数据通信应用层协议DL 476-1992或国际ICCP协议（即现在的IEC 60870.6 TASE 2.0协议）； 为了与第三方PAS接口和未来的发展，SCAD

5、A历史数据库采用成熟的商用数据库，SCADA实时数据库提供两种接口模式，一为慢速而与历史数据库接口相一致的模拟商用数据库的接口， 另一种为高实时性的例程调用接口。根据以上规划，经过向国内外公司招标，广州地区调度选用VALMET公司的DAS系统，系统采用集线器和五类屏蔽双绞线组成双以太网，开始为10 Mbit/s，可提速达100 Mbit/s。系统 有主备实时和历史服务器，主备远程通信服务器，3台操作员工作站，1台EMS/DMS工作站，DAS与RTU通信采用主备方式的多串口终端（moxa）直接上双以太网，如图1所示。为了 让国内开发的单以太网的DTS从DAS截取断面数据，为此，用一个网关将DAS

6、和DTS联系起来。服务器和工作站采用DEC公司的alpha server/workstation设备。由于当时大屏幕投影设 备的光亮度不足，因此，没有考虑采用大屏幕投影拼接技术，而是采用传统的马赛克模拟屏。操作系统采用JNIX，局域网络采用TCP/IP T3，图形界面采用X Windows/Motif，历史数据库采 用Sybase商用数据库，实时数据库实现了两种接口模式，DAS与RTU通信采用原有的CDT与规划要求的DNP 3-0两种通信规约。之后，利用X 25网络建立了与省调度中心和广州地区 12个县（区）调度中心的通信；一期的地区调度自动化工程实现7SCADA功能，由于各种原因，一些PAS

7、未能很好运行；2000年建立了 SCADA信息的实时Web发布。区（县）调度DAS立足国内成熟产品，采用国内研制的SD 6000系统，它与地区调度DAS系统相比，除了用前置机代替多串口终端外，其余大致相同，区（县）调度DAS增加了对无人值班变电站设备的遥 控。目前，广州地区调度中心和12个区（县）调度中心都装有DAS系统，地区调度中心监视220 kV变电站的运行工况，而12个区（县）调度中心则监视和控制其所辖的110 kV及以下的无人值班变电站。因此，区（县）调度中心不仅起到电力负荷的调度的作用，而且还起到担负变电站运行值班的作用。1.2变电站自动化规划及实施情况广州地区共有2座500 kV变

8、电站、13座220 kV变电站和多于100座110 kV变电站。变电站自动化规划中要求对变电站分地区进行管理。220 kV及以上电压等级变电站由地区调度中心 统一管理，而110 kV变电站由各自的区（县）调度中心管理。规划中要求变电站自动化设备采用分散分布式的远动设备，提高自动化设备的可靠性，对模拟量的采集尽可能采用交流直接采样方 式。对变电站实现无人值班时哪些信息需要采集和哪些设备需要遥控作了规定如消防、直流 等）。要求变电站对各级调度的远动通信尽量采用统一的国际通信规约;如DNP 3.0和IEC 870-5-101）。要求远动通信要采用双通道，一主一备。要求在规划年的中期考虑建设变电站综合

9、自动化系统，将变电站的保护、测量和控制集于一体，将保护动作详细信息和录波数据传给控 制中心。我们在6年的变电站自动化建设中，基本上是按照规划来实施的。第一步，首先实现了所有的220 kV及以上电压等级的变电站的遥信和遥测监视，新建和改造变电站一律采用交流采样遥 测，通信规约统一到IEC 870-5-101或DNP 3.0，在提高自动化设备的可靠性和抗干扰能力上，我们和设备厂家做了专门的工作。第二步，全部的110 kV变电站均实现了遥测，遥信和遥控 功能，全部的110 kV变电站实现了无人值班，由区（县）调度中心监视和控制变电站，由巡视班（组）定期到各个现场巡视站内的设备，达到了减人增效的目的。

10、第三步，建设变电站综合自动化 系统，我们于1997年开始建设变电站综合自动化，将变电站的保护、测量和控制集于一体，利用网络技术收集站内各个信息并控制站内设备，迄今已有座220 kV变电站建立了综合自动化 系统。第四步，对110 kV及以上变电站建立集控站-子站模式，实现110 kV及以上子站的无人值班，建立现代化企业的运行管理体制。一个集控站可管理48座220 kV的变电站，1015 座110 kV变电站，集控站监控子站设备的信息几乎同子站内监控的设备一样多，每个子站大约10 000多个信息量，遥控除了非电动的地刀外的所有电动开关和刀闸，保护的录波和定值也实 时上传到集控中心。从1999年开始

11、，现已建立了 2个集控中心，实现了 3座220 kV变电站的无人值班，运行情况良好。争取在今后的3年内所有110kV及以上变电站实现集控中心子站模 式。1.3变电站有关自动化所需通信规划及实施情况在通信规划中，为了配合自动化建设的需要，要求通信要形成网状结构，每个变电站至少需要有两条不同路由的通道。由于早期变电站的通信中部分为载波通信，因此要求通道的通信速率 不少于600波特。要求在广州市区对220 kV及以上变电站和各个重要部门（如各调度中心 等）采用广域网络方式，对市区内采用光纤通信，而郊区及偏远地带采用微波通信，早期采用 X.25协议通信，中远期采用帧中继和ATM（建立在光纤SDH之上）

12、通信。现在，几个调度之间部分已经采用X.25协议通信，市区大部分变电站建立了光纤通道，但尚未充分发挥其作用，所有 的变电站还没有两条不同路由的通道。2存在的问题随着技术的进步和国家标准的制订，电网自动化规划尚有许多不足和需要改进的地方。2.1变电站通信规约的问题句在规划时，我国尚未将IEC 870-5-101规约作为我国的行业标准。当时在国际上存在两种比较流行的通信规约，即DNP 3.0和IEC 870-5-101。DNP 3.0主要在北美流行，而IEC 870-5-101 则在欧洲被广泛采用。因此，在规划中对二者都予以认同。而在引进调度自动化设备时，采用了DNP 3.0规约，后来在集控站建设

13、中，则统一采用我国的行业标准DL/T 634-1997（等效IEC 870-5-101）。近来，由于集控站的建设（大的通信信息量和实时性）和通信网络的发展，集控站同子站的通信可建立在TCP/IP之上，相应地应考虑采用IEC 60870应用层标准或TASE 2.0协议（ICCP）。而变电站内部的通信在规划中未作规定，目前提得较多的为IEC 870-5-103规约，但是IEC 870-5-103规约不是一个与物理层无关的应用层协议，而且其主要目的应用于保护，用到 变电站综合自动化中尚存在问题，主要是通信的实时性方面。最近，IEC TC57提出并讨论了针对综合自动化的变电站内的通信规约IEC 618

14、50，但目前尚未成为正式标准。不过，在此之前，IEC 61850已用于欧洲，而在美国，则采用EPRI提出的UCA 2.0规约。后通过协商，现欧洲与美国统一为IEC 61850。目前变电站综合自动化通信模式多种多样，有LONWORK，CANBUS， FDKBUS，485总线等。根据国外Tor Skein等的研究Ethernet是构建变电站自动化网络的好方案向，基于嵌入式技术的以太网，技术成熟，经济可靠，产品丰富，是世界控制技术的发展 方向。2.2电力生产实时信息的安全问题由于DAS本身安全的需要，管理信息系统（MIS）不能直接访问DAS。由于当时Web/client模式尚不多见，因而采用由DAS

15、不断主动定时地向MIS网广播数据。为此，需要在MIS网 重建一套处理软件，处理数据和画面。由于DAS为UNIX操作系统，而MIS通常为Windows操作系统，图形数据格式完全不同，因此，无法直接拷贝图形画面，给运行维护带来极大的不便。 后采用仿X终端效果也不很好。随着Web/client的广泛应用，直到最近才在DAS上建立Web服务器，由Web服务器向MIS网发布各种实时信息。但是，大多数操作系统和Web服务器（UNIX, Windows NT, Apache, S等）都不同程度地存在安全漏洞，因此，绝对的安全是不存在的。此外，许多变电站有拨号远程登录，也存在安全性问题。在规划中没有考虑到这些

16、安全问题。2.3各调度之间的通信问题X.25通信为早期的通信协议，通信技术的发展比我们在规划中预见的要快，X.25通信很快过时，ATM网络发展迅速。为此，需要在规划中删除* 25通信，直接建立atm网络。以ATM 网络或ATM模拟E1（E3）作为通道，以TCP/IP作为通信互联协议，建立各个调度之间的通信（包括文件传输等）。2.4通信网络建设的问题由于复合架空地线的出现及其价格的下降，光纤通道走廊可跟随架空地线一起走，规划中郊区通信采用微波通信应改为随架空地线的光纤通信。这样的通信可以实现DAS通信，变电站保 护通信（线路差动保护），变电站遥视通信，变电站MIS通信，变电站电话通信等。还可以同

17、兄弟电力部门配合利用电力架空线路的空中走廊或出租光缆给专用通信公司如中国网通，中国联通 等），为公众提供通信服务（如IP电话，互联网连接等一系列电信业务，参与电信市场竞争。目前香港正在进行类似工作。2.5变电站监控系统的问题变电站监控系统监控的信息尚有不完整的地方。由于地刀为非电动的，地刀不能遥控，也无法通过监控系统进行变电站一次设备的五防”闭锁；由于没有采用遥视功能，需要人到现场检查 遥控刀闸是否真正到位；一次设备是否漏油，电接触处是否过热等，都需要人到现场了解；由于在变电站监控系统中考虑到220 kV设备的重要性，其保护设备的保护压板的投退未能采用远 方投退，需要运行人员到现场手动切换。2

18、.6变电站建设阶段的协调问题变电站的土建、一次设备的建设与二次设备和监控系统的建设没有进行很好的协调。变电站的建设还按照传统的设计将二次设备和监控设备集中在一个控制室中，增加了建设用地，浪费了 大量电缆，增长了建设施工周期。在二次设备可靠性和适应性好的前提下，应将一次设备和二次设备结合在一起或放在相互靠近的地方，建议将一次设备和二次设备结合在一起，一次设备安 装完毕即二次设备也自动安装完毕（除 与监控后台通信的光纤和供给一次和二次设备的直流电源处A。2.7如何将控制网络和内联网结合的问题电网自动化是一种控制网络，目前还是一个独立的网络。如何将控制网络采用的intranet信息网络技术并接入in

19、tranet,是当前控制网络和intranet信息网络发展的趋势。这是值得我们关 心和讨论的问题。2.8电网自动化如何适应电力市场的要求的问题国家电力公司正在进行电力体制改革E,我国西电东送已经开始，天广500 kV直流送电至广东（主要广州）达1.8 GW。电网自动化将如何适应电力市场的要求8】，我们在规划中没有说明。 未来的电网自动化应能了解电力需求(短期和中长期)，售购电力价格预测，了解停电损失，等等。根据所购电力方案，包括中长期批发购电方案和零时购电方案9,电网自动化将自动有选择 地执行停送电计划，根据在电力市场中的购售电情况，自动调整电力网络的优化运行。3结语从世界科学技术近年的发展现

20、状来看，广州供分公司电网自动化的十年规划总体是正确的，电网自动化建设目标明确，少走了弯路，投资决策有依有据，避免盲目投资。同时也看到一些不足。今后，我们将继续按照规划进行投资建设和改造，并结合技术发展，不断补充完善这个规划，建设好在电力市场经济模式下的电网自动化。参考文献广州电力工业局.广州电网自动化十年发展规划(19952005) R.广州：广州电力工业局，1995.刘启宏，卢兆强，金波，等.广州电网自动化十年发展规划(19952005)介绍J.广东电力，1995, 8(3)： 1822.Comer D E.Internetworking with TCP/IP M .Englewood C

21、liffs, NJ: Prentice Hall, 1994.沈国荣，黄健.2000年国际大电网会议系列报道一通信技术是变电站自动化的关键J.电力系统自动化，2001, 25(10)： 15.SKEIN T, JOHANNESSEN S, BRUNNER C.Ethernet in substation automation EB/OL hKP：w Simula no/ethernetcoI pdf, 2001-02.金午桥.变电站自动化系统的发展策略J.电力系统自动化，1999, 23(22)： 5862.于尔铿，电力市场M.北京：北京电力出版社，1998.曾庆禹.变电站自动化技术的未来发展(一)电力市场与协调型自动化J.电力系统自动化，2000，24(18)： 14.林济铿，祁达才，倪以信.电力市场监管辅助系统之研究J.电力系统自动化，2001, 25(14)： 7出师表两汉：诸葛亮先帝创业未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此诚危急存亡之秋也。然侍卫之臣 不懈于内，