基于EPON网络的变电站辅助控制系统的应用胡宗耀

基于EPON网络的变电站辅助控制系统的应用胡宗耀

胡宗耀1杨兴果2蒋凌1彭君3谌晓琪3

（1.国网株洲供电公司株洲412011；2.湖南工业大学电气与信息工程学院412007；3.株洲电力勘测设计科研有限责任公司株洲412011）

摘要：主要论述基于EPON网络的全组态化变电站智能辅助系统的应用，提出了依托EPON网络及全组态软件进行数据采集和处理，避免了传统集中式架构的智能辅助系统施工周期长、成本高、维护麻烦、扩展性低、可靠性差等问题。

关键词：变电站；辅助控制系统；EPON网络

1概述

目前，变电站视频监视子系统、安全警卫子系统、火灾报警子系统及环境监测子系统等采用分散设计，独立组屏方式或工控机集成后台方式工作。视频监视子系统主要作用是安全防范、监视环境状态和对付自然灾害等，安全警卫子系统主要作用是安全防卫，火灾报警系统主要作用是防范火灾、气体爆炸等，环境监测子系统主要对设备的运行环境进行监视，实现对空调、采暖等控制的环境控制。

对于变电站智能辅助系统数据传输，采用集中式架构组网方式，但由于变电站智能辅助系统各子系统拥有庞大的数据量，对于变电站特殊的电场磁场环境，容易对信号及数据产生干扰，对大数据处理的能力有限。同时，变电站智能辅助系统后台对于系统间互联互通，设备相互兼容，协议信令一致性方面依旧任重道远。因此，本文将综合视频监视、安全警卫、火灾报警、环境监测等功能于一体，采用EPON技术，提出全组态化智能辅助系统的应用方案。

2基于EPON网络的组态化变电站辅助控制系统

2.1EPON网络的优势

EPON网络是目前主流的无源光网络技术，它采用点到多点结构，无源光纤传输，数据链路层使用以太网协议，可在变电站现场架构千兆全光以太网络。辅助控制系统的多个子系统集成在同一平台造成信息量大，由于变电站地处强电场、磁场环境以及雷击的威胁，容易对图像数据和监控信号产生干扰，因此无源光网络以其树形模式、总线模式和点对点模式等多种结构灵活组网，具有容量大、传输距离长、成本低等优点，尤其接入网中去掉了有源设备，从而避免了电磁干扰和雷电影响，减少了线路和外部设备的故障率，降低了相应的运维成本。既能轻松实现目前及今后视频流等大流量数据传输任务；同时无源光网络支持工业级现场交换功能，设备满足现场积木式和堆叠扩展，业务透明性好，高带宽，可适用于任何制式的速率的信号，所有图像设备及其它传感器的数据及控制信道全部在现场接入光纤网络，与系统联接。对于新增加的场地辅助设备能够就近接入，不用增加其它附加设备及管线工程，最大程度的利用了现有资源，保护用户投资，对于智能变电站长期扩建具有重要意义。

2.2EPON网络的技术分析

智能辅助系统以工业以太网络及传感器网络为基础，采用全网络的方式来对所有的辅助监控子系统进行集成，满足“智能监测、智能判断、智能管理、智能验证”要求，实现了变电站可视化操作、报警联动、智能运行及远程操作等功能。

系统结构如下：

现有的大多辅助子系统不具备网络接口（如红外入侵报警系统、消防系统、灯光控制系统、门禁控制系统等），本方案只需要一个全光智能接口设备对这些前端设备进行通信上的网络协议转换，通过网络连接到智能辅助控制系统服务器。这样的方式便于日后的升级扩展，同时有效的降低了在生产环境中布线带来的成本增加和风险。

智能接口单元用于对下部设备进行远程控制，该模块主要具备多路开关输出，可以控制多路不同的开关量设备，如灯光、门禁等。智能接口单元和智能辅助控制系统服务器通过IP网络连接，接收智能辅助控制系统服务器的控制指令，然后对前端设备进行控制。

设备信息点和便携式定位器构成了对人员位置跟踪的前端数据采集，采集的数据（RFID中的ID）通过无线方式发送到服务器，服务器再通过联动相关的视频摄像机进行云台转动和录像。

整个辅助系统采用IEC61850通信协议将辅助生产系统监测数据上传至子站，在站内设置一套服务器以及一套后台系统，对智能辅助系统监测数据进行汇总、诊断分析及智能处理，并实现各辅助生产子系统内部及相互之间的协调联动。

2.3组态化设计

1图形的组态化设计

根据各类别子系统，分别预制各类软件模块集成于监控层，方便软件更新，提供强大的数据库和界面处理能力。

2内建标准SIP和RTSP协议支持，实现跨区域多级异构系统互。SIP协议是一种信令控制协议，通过在监控终端中增加对SIP协议的支持，使得任何支持SIP协议的终端都可以加入到系统中获得监控信息。这样就可以形成一个开放的监控系统，实现随时随地地视频监控。

RTSP是用来控制声音或影像的多媒体串流协议，允许同时多个串流需求控制，并提供了一个可扩展框架，使实时数据的受控、点播成为可能。

SIP和RTSP协议都是国际标准的应用层协议，支持这两种协议，使得涉及多级区域间不同厂家异常系统的互联互通成为了可能。

3系统插件机制，实现对不同类型设备的即插即用

通过软件插件机制，定义了对监控设备接入的统一接口规范，实现对编码设备、摄像机、门禁、数据采集模块、辅助设备等多种类型设备的即插即用功能，可以实现在不修改平台软件代码、只配置设备参数的前提下完成对新设备的接入。这样不但厂家自身可以实现基于设备统一接口规范的插件实现，第三方厂家也可以根据提供的设备统一接口规范独立实现插件，并接入到系统中。

3结论

结合智能变电站辅助控制系统集成与优化的技术需求，通过基于EPON网络结构的方式，采用全组态化系统对智能变电站的辅助系统进行了有效规划，避免了传统集中式架构的智能辅助系统施工周期长、成本高、维护麻烦、扩展性低、可靠性差等问题。

参考文献：

［1］胡霞．EPON技术及应用［M．西安：西安电子科技大学出版社，2017．

[2]国家电网公司.智能变电站辅助系统综合监控平台技术规范[Z].企业标准.