基于3G的电力远动调度系统

基于3G的电力远动调度系统电力调度自动化系统是现代电力系统的神经中枢，担负着电力安全、优质、经济运行的重要任务，是电力系统安全可靠运行的重要保障。通信是调度自动化系统的重要组成部分，是实现电力调度自动化的基础。电力调度自动化系统通信最重要的特点是保证高度的实时性和可靠性。随着通信技术的发展，电力调度自动化系统采用的通信方式经历了语音通信、ADSL拨号通信、光纤通信等几个阶段，通道技术条件不断改善。目前光纤通信具有频带宽、容量大、衰耗小、抗干扰性强等显著优点，且光纤通信技术成熟，价格也较为低廉，已成为电力系统应用最广泛的通信方式。电网调度规范对通信条件提出了明确要求：为了保证电网通信的可靠性，主站系统与各厂站端及其与上下级调度系统之间必须有两个独立的通信通道，其中主通道应为电力专用网。对重大自然灾害造成的电网通信中断，可租用公网通信资源或利用电力自建宽带无线等其他通信手段作为通信应急手段。备用通道要求必须安全、稳定、可靠，且相对经济。3G通信技术为以上问题提供了新的解决思路。国家工业和信息化部已于2009年1月7日为中国移动、中国电信和中国联通发放第三代移动通信3G牌照，标志着我国正式进入3G时代。经过近三年的迅猛发展，3G通信技术已经成熟，具有覆盖面广、传输速率高、容量大、抗干扰性强等显著特点，将其应用于电网通信领域，可较好地解决了电力调度通道的备用问题以及分布式智能配电模块接入电网调度系统的问题。1.3G通信技术的优越性3G，即第三代移动通信技术。国内3G技术主要有三大主流标准，分别是中国联通的WCDMA，中国电信的CDMA2000，以及中国移动自主研发的TD-SCDMA。目前3G网络的覆盖面已经非常广，国内各乡镇基本上都已经覆盖。国家工业和信息化部最新公布的数据现示，3G已进入规模化发展阶段，至2011年底，3G基站规模达到79.2万个，3G用户数由2009年的1232.2万户激增至11873万户，增速非常迅猛。3G技术主要有以下特点：（1）传输速率快，传输容量大。在高速移动中，数据传输速率达144kbp/s，慢速移动中的传输速率为384kbp/s，而在静止状态下可达2Mbp/s，可以高效地提供宽带、视频等业务。（2）具有良好的兼容性与灵活性，具备各种复杂环境下的适应能力，同时适应多操作方式、多频段运行。（3）具有高质量的语音与视频功能，可保证语音及视频图像的高保真传输，数据传输的实时性能优良。对电力调度通信数据流量分析可知，火电厂、水电站、220kV变电站、500kV变电站至省调或地调的数据流量大约为147~271kbp/s，地调至省调的数据流量约为384kbp/s（4）3G网络静止状态下2Mbp/s的传输速率完全可以满足各级调度之间的数据传输要求。经数据压缩技术处理后，可同时传输视频、图像等大流量媒体数据，实现对变电站、配电变压器的视频监控，供调度人员直观地监视设备的实时运行工况。目前，电网调度自动化系统朝着更加智能化的方向发展，在国家政策的支持下，各种分布式可再生能源将大量地接入电网中。这些分布式电源的数量将十分庞大，分散于各个角落。同时电力系统中配电变压器的智能配电模块等数量也极其庞大，且分布广，难于通过专用光纤通道全部接入电网调度自动化系统。将这些电源点、智能配电模块经3G网络接入电网调度自动化系统是最便捷、最经济的选择。对于电力系统波特率为9600的RTU，一个月按30天始终处于3G工作状态，流量可以控制在3G/月以内，非常节约流量和成本。9600bit/s÷8=1200byte/s1200Byte/s*86400s*30÷1024÷1024=2.90GB2.3G技术在电网调度自动化的应用设计电力调度自动化系统主要包括电网调度中心主站系统、电力通信网络、厂站RTU终端等。本文提出的基于3G网络的电力调度自动化系统，主要利用3G网络连接厂站RTU终端与调度中心主站。由于3G网络是公用网络，考虑到电力调度自动化系统数据的安全问题，采用虚拟专用网络（VirtualPrivateNetwork，简称VPN)技术进行连接。VPN是构建无缝的工业领域虚拟专用网络技术，其核心是在公用网络中建立私有通信链路，网络中任意两个节点之间并没有传统专网所需的端到端的物理链路。VPN技术主要采用了隧道技术、密钥管理技术以及使用者与设备身份认证技术，极具高可靠性与强安全性，是目前广泛采用的网络传输解决方案，多用于大型企业远程或异地传输保密数据，如ATM终端系统接入。以下介绍厂站RTU终端与3G网络、3G网络与调度中心的具体连接方式。、2.1厂站RTU终端与3G网络的连接方式如图1所示，各发电厂、变电站的RTU以及重要厂站加装的监控摄像头连接到3G通信终端模块，此终端模块能够将RTU发出的串行数据发送到3G网络，通过3G/VPN网络与电网调度自动化系统主站实现数据通信。如图1所示，电力系统中的每个厂站只需加装一台3G通信终端，即可实现厂站与调度主站系统之间的通信并接入电网调度自动化系统。如图1厂站RTU终端与3G网络的连接方式2.23G网络与调度主站系统的连接方式如图2所示，在电网调度自动化系统主站端，配置一台主站通信终端，主要负责连接通信运营商提供的3G/VPN网络，并将网络数据信号转换为电力调度数据信号；一台3G/VPN主站数据服务器主要将主站通信终端发送过来的调度数据信号进行存储和处理，同时将处理的厂站实时数据传送至电网调度自动化系统的前置机。图2中的系统配置完成了从3G/VPN网络传送的网络数据至电网调度自动化系统的电力调度数据的传输，从而实现各厂站与电网调度中心的实时通信。如图23G网络与调度主站系统的连接方式2.3基于3G网络的调度系统结构图如图3所示构建电网调度自动化系统，各个厂站均有3G网络与电网调度自动化系统相连，与外部网络完全隔离。图中的3G/VPN网络通道，3G/VPN网络通道将承担厂站与调度自动化系统通信的重任。3G/VPN网络同时作为各种分布式电源、配变数据的接入点，将这些站点无缝接入电网调度自动化系统。各厂站RTU以及监控终端使用3G/VPN网络通道发送数据至电网调度自动化系统，满足电网调度自动化系统规范的双独立通信通道的要求，增强了整个电网调度自动化系统运行的可靠性。2.4基于3G网络“三遥”系统利用调度自动化系统的3G网络，实现基于3G“三遥”系统，如图3所示。（1）设计开发了基于3G网络的调度短信管理平台。通过配置3G短信模块，实现3G短信与SCADA系统的信息交互。可根据需要，定时向SCADA系统获取电网运行数据，通过3G短信管理平台发送至指定管理人员手机，管理人员亦可通过发送指定的短信编码格式查询电网运行数据；平台实现了重要电力设备故障短信告警功能，当电力设备故障时，3G短信管理平台即时获取SCADA系统故障信息，通过3G短信模块发送到指定管理人员手机，使其第一时间掌握电力设备故障信息，及时安排工作人员进行故障排除，保障电力安全。图33G网络电力调度系统（2）设计系统的特点。所设计的电网调度自动化系统主要具有以下特点：系统结构清晰、组网简单。只需在各厂站端、监控点及调度系统主站端配置3G通信终端，即可实现数据实时通信，减少通道建设成本。3G网络通道容量大，覆盖面广，方便偏远厂站的接入。同时也为智能电网的分布式电源以及智能模块提供便捷的接入点。实施周期短、维护简单。由于整个3G/VPN通信网络直接由通信运营商专业技术人员维护，减少了通信设备和通信网络的维护工作量及维成本。提高系统运行的可靠性。