利用数字通道传输自动化信息的方案研究

利用数字通道传输自动化信息的方案研究

赵佳佳徐玉金

1焦作市远润环保科技有限公司河南省焦作市454003；2焦作市迈科冶金机械有限公司河南省焦作市454003

摘要：随着变电运行无人值班由集控站方式向“集中监视、分散操作”模式的调整，自动化和电量计费信息作为变电所的实时数据采集量日益显得重要，由于传统的PCM专线方式存在着通道传输情况不稳定的诸多问题，调度室在自动化传输通道新技术应用方面进行尝试，完成了“自动化信息数字化透传”的安装、测试及试运行工作。

关键词：调度自动化；误码率；E1；数字通道；状态检修；

将数字透传技术应用到了调度自动化中。调度自动化传统的PCM专线通道在运行中存在不稳定等诸多问题，采用数字透传技术后，有效减少了许多中间环节和设备，实现了全程的数字透明通道，使得传输信号速率快、误码低、质量高，极大地提高了自动化遥控成功率以及电量计费信号传输率和正确率。

一、自动化信息传输现状

自动化传输通道目前主要采用的是PCM中四线E/M板的专线方式，这种传输方式存在的问题是：

1.由于变电所信息需要传送到当局调度和上级地区调度，故需要在变电所、当局和地区局通信网中配备大量PCM设备，自动化部门也要在RTU设备的RS232接口外另加调制解调器进行信号的模数/数模转换以便接入PCM中的四线E/M板。

2.由于当局管辖的110kV变电所没有地区局直接管理的PCM，需要靠当局的PCM音频转接RTU电路，一条完整的自动化通道电路中各DDF、VDF、音频电缆等环节太多，引入的各种噪声和故障点经常导致RTU电路故障。

3.由于自动化部门调制解调器采取的模数/数模转换方式与PCM的4线E/M板采用的方式不同，故较高比特率（9600波特及以上）的RTU通道传输情况不稳定，遥控成功率低。

二、传输类型及业务量

无人值班变电站自动化信息有数字和模拟2种传输类型,数字方式是通过RS-232接口或RS-485接口传输的,模拟方式是通过4线E＆M接口的4线传输的。数字方式的优点是抗干扰能力强、可靠性高。RS-232的传输速率一般不高于19.2kbit/s,理论传输距离小于15m,实际应用可达50m左右。超过此距离后,可采用RS-485接口,最大传输距离1219m,但一些自动化设备不具备此接口。在这种情况下,只能采用4线模拟方式,其传输距离可达3000m。模拟方式下的自动化信号是在自动化设备内部将数字信息调制为模拟信号的,所以多经过D/A转换这一环节,增加了故障点。实际应用中,当自动化和光通信设备距离在50m内时,采用RS-232接口或RS-485接口。当自动化和光通信设备距离超过50m时,采用4线模拟接口或RS-485接口。

三、数字通道方案实施模式

1.数字通道研究现状。纯数字通道的研究与应用，在国外电力系统中比较普遍，技术也相对比较成熟。随着近年电网建设的不断发展，以及电力体制改革的不断深入，国内的高校和一些电力通讯公司已经开始了电网数字信号和光信号之间转换方案研究和应用。目前，RS232接口与E1接口互转技术还未广泛应用于调度自动化系统信息接入中，但此类产品已非常成熟。在目前的数字通道应用中，多数自动化单位采用数字调制解调器接入数字信号，此种接入方式，虽然采用的是数字通道，但速率由于数字调制解调器的存在，导致传输瓶颈，并未达到理想传输速率。

2.数字通道方案。E1是ITU-T制定并由欧洲邮政与电信协会（CEPT）命名的数字传输系统一次群（即PCM30）标准，是一种时分复用形式，其传输速率为2.048Mbps。E1接口的物理及电特性符合ITU-T的G.703标准。提出的数字通道方案是将RS232接口与E1接口互转技术、光纤通信技术应用到调度自动化信息接入方式中，用纯数字通信方式取代传统的模拟通信方式。在厂站端，将RS232信号通过协议转换器设备转换成E1信号通过信道传输，到达监控中心再将其反变换为RS232信号与串口服务器直接进行串口通信，从而接入监控中心的前置系统。利用RS232接口与E1接口协议转换器来替代数字调制解调器，不但可以利用数字通道，而且不限制传输速率，可采用RS232接口的最大速率19200bit/s进行传输。

3.数字通道方案实施模式利用RS232接口与E1接口互转和光纤通讯技术，厂站端将远动设备远动机与RS232/E1协议转换器通过RS232接口互联，采用9600bit/s传输速度取代现有600/1200bit/s传输速度，RS232/E1协议转换器采用E1出口传输至通信设备，采用数字通道传输。当前SDH光纤传输网到达所有的变电所，网络的带宽为155M。每个变电所都有空余的E1数字通道，且可利用E1通道，监控中心增加一个155M的光端机，对上直接与通信光端机通信，对下分为64个2M的E1接口，主站端将输出的2M通信线缆接入至E1/RS232协议转换器的E1入口，E1/RS232协议转换器与串口服务器直接进行串口通信，从而接入前置系统。在供电公司本部安装1个机架集中式E1/RS232转换器，每个变电所单独安装1个E1/RS232协议转换器，和供电公司本部的协议转换器一一对应连接，达到计算机网络联网。以当前的业务要求，E1的速度为2048kbit/s，带宽是每个变电所独享的，通道速度完全满足要求，特别通过SDH设备的二纤通道保护环网功能，在光缆线路发生故障时可以自动倒换业务，做到业务的不中断，网络性能稳定。

4.数字通道方案关键技术。(1)通过对自动化信息接入系统的充分分析，采用RS232接口与E1接口互转技术，处理数字信号与电信号之间转换传送，大大降低通信误码率。(2)将光纤通讯技术SDH引入自动化主站系统，结合E1接口与RS232接口互转技术，减少主站系统设备和接线，便于故障的诊断，保证了数据传输的实时性、准确性、稳定性。(3)模拟通道和数字通道同时运行，形成冗余结构，可靠性大大提高。(4)通过对整个系统网元划分和时隙搭接，有利于系统维护和故障诊断。

四、应用效果分析

全面实施后，将RS232接口与E1接口互转技术、光纤通信技术应用到调度自动化信息接入方式中，用纯数字通信方式取代传统的模拟通信方式，不仅减少了信息接入中的故障点（如：调制解调器、噪音、通信配线、PCM机等），降低了通道的误码率，提高了自动化系统的运行可靠率，而且更加便于通道故障判断、维护及抢修，从而大大地提高了自动化系统在电网运行、调度中的可利用率。提高全网电压合格率、降低线损，减少设备操作，减轻监控和维护人员的工作强度。进一步提高电力网的安全稳定性，应用效果明显，主要表现为：1)用数字通信方式取代现有的模拟通信方式，大大减少了通信传输中的误码率，从而使自动化信息更加准确。2)减少了信息接入过程中的故障点，并且是故障多发点，大大减少了自动化人员对于设备的维护量，使自动化信息传输稳定。3)通信通道更加便于监测，由于E1接口技术的日益成熟，通信班组对于此种通道运行状况监视已非常成熟，因此使自动化系统故障分析更加准确、便捷、快速，为调度系统的安全运行提供保障，减少电力事故。4)由于采用数字通信方式，因此在传输速率上比起模拟通信方式将有成倍的增长，原始模拟通信方式下，传输速率最大应用到1200bit/s，而在数字通信方式下，最大可采用19200bit/s，由于对各方面的考虑，可采用9600bit/s，使自动化系统信息传输速率增长了8倍，大大地提高自动化信息传输速率，从而大大地增强了调度自动化系统的实时性。5)减少了大量的设备和接线，有利于系统的可扩展性和增容性，大大降低了资金的投入。6)光端机网管软件的开通，对网元的配置有利于通道的维护；对设备性能进行管理和统计，有利于设备的状态检修。

总之。现有的通信设备和业务应用实际需求出发，利用SDH设备的E1数字通道，实现了变电所网络和供电公司本部局域网互联，节约了很大的设备投资，整个网络完全满足调度自动化系统的需求，对于将来的四级调度数据网，也将成为可靠的数字备用通道，从而带来很好的经济效益和实际应用成果。

参考文献：

[1]张海英，探讨电力通信网中数字透传技术的应用.2016.

[2]刘文雅，浅谈利用数字通道传输自动化信息的方案研究.2016.