浅谈矿山供电系统集控模式的通信网络架构

宫学典

【摘要】针对矿山电力系统现阶段无人值守变电站建设及集控站模式的运行方式，提出新的集控站模式下对通讯网络结构调整的设计。并结合实例介绍了集控站模式的通讯网络构架，以及调度指挥系统对集控模式下自动化系统的基本要求。

1.引言

伴随厂矿减员增效工作的开展，矿山地区电力系统大步推行无人及少人变电站所工作的实施，新的集控站模式的电力系统调整工作进一步展开；公司建立了新的能源管控调度指挥中心，并计划推行各区域划片下的集控站模式。

新的集控站模式下对现有电力系统各站所与调度指挥中心之间的通讯网络提出新的要求，需要解决新模式下各种通讯需求及信息上传与远程控制需求，以满足无人及少人变电站所的实现。

2．集控站模式下通讯网络设计分析

（1）集控站通讯系统要有极高的可靠性和稳定性, 要求功能完备, 能对变电站实现四遥（遥信、遥测、遥控、遥调）甚至五遥（加遥视）, 系统最好能有双机冗余功能。电力集控系统对通讯网络的业务需求主要体现在调度控制系统、防误操作、遥信系统等方面的需求，对应的通信通道解决方案应具备100M以太网数据通道。

（2）集控站与无人值班子站之间的远动通道要求高度可靠、抗干扰、通讯速率高, 最好能有双通道冗余机制。整个通讯系统应包括光传输设备、通讯光纤、网络单元管理、通信电源及电池等主要设备。

（3）无人值班子站的采集装置、控制装置、保护装置、运动通讯装置要求高度可靠, 能够准确实时发送、接收和转换各种远动信号。需要满足通讯网络需求，可在100M以太网中实现即时、可靠执行，保障各项数据指令的准确、可靠传输。

（4）无人值守变电站的通信配置应能支撑无人值守站各分系统对通信的需要。原则上至调度和监控中心的通信配置应满足双通道的要求。

3. 南芬矿山供电系统通讯现状分析

   南芬露天矿供电系统共计有7个变电站，因各变电站建设时期的不同，其综合自动化水平不一，通信系统结构也有差异，综合自动化装置厂家也不尽相同。

为将矿山地区各变电站有机整合为一个高效的集控站模式，需要要对现有各站所进行一定的通讯网络架构的改造。

（1）变电站的综合保护装置。矿山7个变电站共计有3个不同厂家的综合保护装置（上海申瑞、清华紫光、北京德威特），针对三家不同的综合保护装置的通信整合需要其提供统一的规约，从何实现其集控模式下的远程控制。

（2）变电站地理位置的不同。矿山7个变电站有3个位于露天矿矿区内，通讯环境较为复杂，需要重新架设新的通讯路由。

（3）集控站的选址及组网设想。为保障同公司能源管控调度中心的通讯与信息上传，集控站易选择在通讯环境较好的选矿厂区区域内，从而保证南芬集控站与市内能源管控中心的通讯畅通安全稳定。

球团变电所、二号变电所网络组成为LON网，而一号变电所、汽修变电所、采石变电所、岭南变电所则为以太网通讯方式，二尾变电所为德威特的独有网络组成模式。

现有南芬矿山电力集控仍未独立运行，与集团其他集控站之间没有横向联系和信息交换，暂为信息孤岛运行。

4.集控站网络构成的初步设计

 4.1各子站网络组成

传统变电站监控系统的结构分三层。上位机、总控、智能终端。

上位机包括当地后台、集控站后台、能中调度和其他需要接收变电站数据并控制变电站设备的装置或地方。

总控：接收各种智能终端发送来的数据，按规约编码成遥测信息字和遥信信息字，向上位机传送。总控还可以接收上位机送来的遥控信息字和遥调信息字，经译码后还原出遥控对象号和控制状态，遥调对象号和设定值，经返送校核正确后（对遥控）输出执行。

上位机和总控在接收对方信息时都有同步措施。智能终端采集并处理“四遥”的信息。

现有各站所有两种通讯结构：1、传统结构；2、全以太网的结构，通讯模式如同办公局域网。

智能终端即为数据采集并处理单元。每个智能终端都有一个在同一网中唯一的通讯地址。智能终端包括：

1）、保护监控装置：

遥测、遥信、遥控、遥脉、通讯

2）、电度表：一般采用485通讯方式。DL/T 645-1997 规约。

3）、直流屏：一般采用232通讯方式。DL 451-91 规约,即CDT循环式远动规约，1200bit,无校验。

4）、其他需要监控的设备。

4.2集控站总体网络结构组成

为将各站所与集控站进行通讯组网，同时为了减少光缆架设的投资，我们利用原有的通讯网络光缆进行组网。选矿厂区各站所采用就近原则有效利用附近原有的公司ERP计算机通讯光缆，对于矿山矿区内部的变电站则采用新建光缆路由的方式进行连接。

5.规约转换

因矿山各站所中上海申瑞的综保装置居多，故集控站的规约转换以申瑞的规约转换装置为主，其他的紫光、德威特则提供其所使用的规约，由申瑞来进行转换，从而保证集控站模式下远程遥控、信息上传等的统一性。

大多数的智能化设备所需要传送的信息量并不大，因此申瑞使用M4027智能通信规约转换器将每一个智能设备的通信硬件接口及规约转换为一种统一的方式

。

不同的智能化设备，如规约不同，则M4027的软件也不同，但485通信总线側的规约软件是相同的，这也正是M4027智能通信规约转换器的魅力，只完成将一种规约转换为另一种规约的任务是轻松的，此过程由申瑞厂家进行编译，同时为后期集团公司能源管控系统的建设设计好规约配合。

6.集控站网络功能的扩展

集控站网络架设构成之后，因敷设的光缆多为8芯以上光缆，除了为集控通讯预留的备用纤芯外仍有富余，故在此基础上，我们又从新建设了一套视频监控网络，通过位于集控站视频监控中心大屏，可以直接有效地监视各站所重点部位的运行状况，对安防、防火等安全保证提供有力支撑。

集团公司为实现能源系统的管控从分散的现场操控向中央集控中心的集中管控转变、从基于统计的传统管理向面向过程的分析型管理转变的理念出发，计划建设能源系统智慧管控平台，集控站网络为配合集团公司远期发展规划预留通道及接口，满足后期能源集控平台的信息传输需求。

首先通过设计输配系统能源站点远程集中监控、现场无人值守应用，将现场信息通过预留通道上传至能源管控系统网络通信管理机，以配合管控平台的数据化分析。

其次通过集控站网络功能扩展实现能源系统与单元生产协同化的需要。生产单元的计划（生产计划、检修计划）与能源在线平衡的协同关系的优化处理将产生显著的协同经济效益，需要智慧管控系统的支持；是提升管理自动化率，提升管理能力的需要。

为实现后期集团能源系统全过程管控的需要，可通过集控网络提供矿山电力系统运行状态变化以及相互影响，构建公司从能源采购、存储、加工、输配、使用、回收全过程管理的智慧化信息平台，满足分析、对标、追溯、评价、共享、展示等的综合应用要求，在能源系统提升管理效率、改善管理自动化、追求管理定量化和精细化等方面取得实效；

7.结束语

电力系统集控站对通讯网络的稳定性需求是极其苛刻的，通讯网络的安全性关系到集控站及其下属子站的运行安全，故一套合理、高效、稳定的通讯网络是集控站稳定运行的重要保障。通过对南芬露天矿地区电力系统集控站通讯网络的分析与建设，建立了全面的稳定控制体系，同时实现了与市内能源管控中心的有效互联，为公司能源管控的运行管理工作提供了有力保障。

【参考文献】

[1]无人值守变电站及监控中心技术导则  Q/GDW 231—2008

[2]申瑞电气监控系统培训 

[3]集控站系统  天禹亿泰