无线透传实施方案

变 电 站 无 线 监 测 系 统

透传模式实施方案

1、概述：

电力调度自动化系统由调度中心主站系统和变电站监控系统(RTU)两大部分组成。主站系统通过RTU可实现实时数据的采集、电网实时运行状态的监视与显示、实现远程控制与调节、事故报警、越限/变位报警、数据计算统计、自动化系统运行状态监视、事故追忆等功能。

目前， RTU和主站系统之间的传输通道主要有光纤、微波、电力线载波和通信电缆等多种通信方式。随着电力市场化的不断推进，要求为社会提供更加可靠、优质的电能。随着电力系统的不断完善电力管理的范围也不断地扩大，很多用户终端站和偏远的变电站都纳入了管理的范围，但是由于这部分变电站都地处偏远，不具备安装上述有线通道的条件（主要是铺设的成本过高）。而各通信运营商的无线数据网络却能覆盖这些区域，因此，利用现有的无线数据网络传输电力数据，就能够实现这些变电站的数据监控和管理，而且还能降低铺设和运行的成本。同时还可以降低日常的维护成本。在申请了无线业务后，无线数据网能够可靠的提供一个传送速率在150kBps的能够24小时进行传输的通道，完全能够满足电力数据传输的需要，通过申请vpdn的业务可以保证网络数据传输的安全。因此，在投入成本不是很高的情况下，增加无线数据通道作为偏远变电站的数据通道或者是变电站的备用通道，是完全能够满足电力系统的要求的。 2、系统简介

无线透传模式是我公司TY400无线监控系统中一种较经济而又稳定高效的运行方式，该模式下TY400系统在厂站---通道---主站的调度监控系统中提供通道的功能。系统本身的各功能模块融为一体成为一条数据通道。对于厂站和主站来说与其他常规通道变电站的运行没有区别。形像的说TY400就像厂站与主站间的一条光纤，不对数据做任何处理，只提供数据的传输。系统由以下三个部分组

成：

 主站平台  终端设备  无线网络

2.1主站平台

主站平台完成与终端装置的链接、终端采集数据的汇集和整理；通过专用网络（或公共网络）可以登陆联通或移动通讯网络，主站平台链接程序就会在网络上找到已经登陆到网络的终端通讯模块发来的申请连接的指令，建立相应的链接后主站和终端就建立一条透明的传输通道，终断采集的数据就会送到监控中心进行处理，主站下发的指令也会通过这个通道下发到终端装置得到实施，主站平台收到终端的数据后可通过转发程序将数据转发至指定的串口或专用的规约转发服务器，与该串口或规约转发服务器通讯的调度系统前置机便可以像常规站一样实现与厂站RTU的通讯。工作原理如下图所示：

主站平台启动 打开端口等待终端登陆 终端1登陆成功，进行通讯 终端N登陆成功，进行通讯 将接收到的上下行数据转发至COM1或规约转发服务器 将接收到的上下行数据转发至COMN或规约转发服务器

2.1.1功能特点

 通讯状态实时显示  通讯报文实时监视  串口配置方便灵活  报文显示一键存储  终端登录历史记录  远程修改终端配置

硬件需求：服务器一台；多串口服务器（如有两个以上厂站需配置） 软件需求：TY400透传平台一套；

网络需求：Internet公网（需固定IP）或电信运营商VPDN专有网络； 2.2终端设备

终端设备负责现场的数据采集、处理以及上传，包括数据处理和无线通讯两个单元。数据处理单元对现场RTU及主站的通讯数据进行接收与转发，无线通讯单元是负责查找无线网络自动和主站IP建立链接的部分，无线通讯单元内有安插通讯卡的卡槽，安装通讯卡后，首先要将主站的IP地址先写入通讯模块内，这样当终端模块运送到现场上电后，通讯模块就会自动登陆网络并查找主站，与主站建立链接，无线终端模块具有自动查找网络建立网络连接的功能，它会在上电后自动查找主站地址建立连接，掉线后会自动恢复连接，期间不会要求用户作任何操作。通讯模块透明传输数据。设备是基于GPRS/CDMA数据通信网络的终端产品，内嵌PPP、TCP/IP、DDP等多种协议，以实现站端到数据中心远程透明数据通信。实际带宽可达到50Kb/s。装置与数据中心采用加密ID验证登录，有效保证用户数据安全。

硬件需求：TY400无线终端一台；

网络需求：有相关电信运营商无线网络覆盖；

2.3 无线通信网络

对于厂站端只要有手机信号覆盖的区域，我们的无线终端均可提供数据服务，主站端可采用公网或专网两种接入方式，公网接入方式简单快捷，只需提供一个固定的IP地址的相应端口即可实现与厂站通讯。而专网接入方式有更高的安全性，专网方式需要向相关的电信运营商申请（目前我国三大电信运营商均提供VPDN业务，具体办理视实际情况而定）专网建成后系统整个数据传输是在虚拟的私有网络中，使系统更加安全稳定。

2.3.1通信原理

上传信息： 来自RTU的信息首先由CDMA /GPRS IP路由器进行TCP/IP协议封包和无线调制解调，再通过CDMA /GPRS移动数据网络向前置机/数据服务器传送，经主前置机/数据服务器处理、存储后，向网上广播，各工作站收到信息后进行相应处理。

下传信息： 来自工作站的信息首先传送到主前置机/数据服务器，由其处理后发送到CDMA /GPRS路由器进行TCP/IP协议封包和无线调制解调，再通过CDMA /GPRS移动数据网络发送到RTU。

2.3.2 CDMA1x/GPRS比较有线通道具有以下优点：

 投资较少，设备安装方便。  终端价格比较低。  资费便宜，计费合理。

 能最好地支持频繁的、少量突发型数据业务。通信质量稳定可靠，永

不掉线。

 网络接入更加直接方便。

 覆盖较好。比较很多无线数据网络（集群，双向传呼，CDPD，）而言，

其网络覆盖是最好的。

3、方案设计

TY400标准的系统配置如下图 无线终端G 终端RTU 终端RTU 无线终端C 无线终端G 无线终端C GPRS网络 CDMA网络 移动VPN路由器 电信VPN路由器 前置机A GP S 系 统 维 护 前置机B 以太网 打 印 服 务 服 务 器 A 工 作 站 A 工 作 站 B 服 务 器 B 转 发 服 务 串口服务器 隔离装置/防火墙 调度系统 3.1设计依据

 GB/T2887-89 计算机场地技术条件  GB50229-96

火力发电厂与变电所设计防火规范

 GB/T 16435.1-96 远动设备及系统接口（电气特性）  GB/T 15153－94 远动设备及系统环境条件和电源  GB/T13729-92 远动终端通用技术条件

 GB/T 13730 地区电网数据采集与监控系统通用技术条件  DL/T621-1997

交流电气装置的接地

 DL/T630-1997 交流采样远动终端技术条件  DL476-92 电力系统实时数据通信应用层协议  DL451-91 循环式远动规约

 DL 5003－91 电力系统调度自动化设计技术规程  IEC-870 远动设备和系统  IEC870-5-101

基本远动任务配套标准

 DL/T634-97 问答式远动规约

 DL/T559-94 220-500KV电网继电保护装置运行整定规程  DL5002-91  DL5003-91  DL516-93  DL/T634-1997 3.2 方案模式

标准配置图为TY400标准的结构框图，系统具有自己独立的监控平台，适用于建设独立的集控中心等需求。本方案中集中介绍TY400透传模式下的网络结构。

针对不同的用户需求和实际情况，我们的主站平台在透传模式下有三种不同的工作方式。三种工作方式在无线透传上的工作原理相同，只是在接入系统中有相应差别。这里对 TY400的工作原理不再累述。

地区电网电力调度自动化设计技术规范 电力系统调度自动化设计规程 电网调度自动化运行管理规程 远动设备及系统

3.2.1 独立监控模式

独立监控模式是投资小、建设简单的一种方式，该方式下是将原有变电站的当地监控功能进行了延升，通过TY400无线业务将现场的当地监控功能搬到了调度中心，系统与现有的调度中心没有任何关联。TY400在系统中充当每个变电站至当地监控的数据线，由于这条“数据线”是基于无线通讯的，所以当地监控理论上可以放在任何需要的地方。而各变电站的运行方式也是独立的，TY400对于每条线路也是独立的。示意图如下：

RTU RTU 变电站 RS232 TY400 当地监控 调度中心 当地监控 变电站 加入TY400前 加入TY400后

该模式的优点是组网灵活，不受任何地域限制，建设简单无需任何调试。但此模式在日常运行上会有诸多不便，一是系统不统一，不能统一管理，由于每个变电站的建设厂家不同，当地监控功能也不同，“搬”到调度中心后每个变电站都有自己的一个“当地监控”。二是运行维护需要花费大量人力资源。由于没有并入调度系统，每个“当地监控”自成一个小系统，这就需要大量的人力来对每个小系统进行日常的监控和维护工作。所以这种模式只适合一至两个变电站临时性的监控管理。对长期运行我们不推荐用此模式。 3.2.2 规约透传模式

对于以上模式的不足，规约透传模式有更广泛和便捷的应用范围。在此模式下TY400不仅仅是将当地监控功能的延升，而是在调度中心将各个变电站的数据

转发至相应的串口（多串口卡或串口服务器），这个串口就像是现场RTU提供的串口一样，调度系统可以方便的接入各个变电站，就像接入常规通道变电站一样。

示意图如下： RTU RS232 RTU RTU ……… ……… TY400 RTU 变电站1 RS232 变电站 N TY400 当地监控 接入前

当地监控 调度中心 变电站1 变电站N 串口服务器 COM1 COMN 调度系统 接入后

该模式下TY400完成了常规通道所有的功能，将RTU数据接入到了调度系统，在日常运行维护中只增加了一台TY400的主站平台（且平台软件为免维护版，只需要保证平台服务器的硬件稳定性即可）。对于接入的变电站无需增加人员进行监控维护，同时对于厂站的接入数量不受任何限制，对于大部分用户来说此种方式为最佳方式。

调度系统为电力系统中非常重要的监控与控制中心，系统的安全性非常突出。电力调度系统二次防护是各个供电公司的重要安防工作之一。TY400充分考虑到用户的需求，采用多种技术手段对系统安全进行了防护。首先终端登录网络采用加密方式，有效防止非法用户登录。其二数据传送采用加密算法，即使数据被拦截也不可破译。第三系统至调度系统采用RS232数据传送方式完全杜绝病毒与黑客攻击。我们做到即使平台瘫痪也不影响调度系统的正常运行以保证调度系统的绝对安全。 3.2.3 规约转换模式

虽然规约透传模式已经能够满足大部分的用户需求，但仍然有部分变电站存在规约接入的问题而不适用规约透传模式，在此问题的基础上我们又研发了规约转换模式以适应实际中的多种需求。

在实际的现场接入工作中我们经常发现会有一些RTU提供的规约类型比较单一（如一些早期的RTU都只提供CDT规约接口）或设备陈旧厂家无法提供与现有调度系统相配套的规约版本。如果想要将这些变电站接入调度系统就需要一种转换服务，将现场的的规约数据转换成调度系统适用的规约数据。由于无线网络带宽的局限性，同时大量的数据会造成网络拥堵从而导致数据丢失，所以对于CDT等循环式规约也不适用与无线传输。TY400可以提供ML2000、CDT、1801、101、N4F、103、104等任意的常见规约间的转换。至调度系统侧可以采用101或104规约接入。系统示意图如下：

RTU/CDT RS232 RTU/CDT RTU/N4F ……… TY400转换至101 RTU/N4F ……… 变电站1 RS232 变电站 N TY400转换至101 当地监控 规约转换服务器 LAN 104 当地监控 接入前

变电站1 变电站N 串口服务器 COM1 101 调度中心 物理隔离装置/防火墙 LAN 104 调度系统 接入后

系统建成后在运行维护上调度中心与透传模式没有区别，接入的变电站仍然像常规通道变电站一样。示意图中仅为示意系统接入调度可以采用串口和LAN两种方式，实际建设两种模式任选其一即可。

对于采用104规约接入的方式，为了确保调度系统的安全，我们建议在TY400平台与调度系统间加装物理隔离装置进行纵向认证加密或安装硬件防火墙。

结合本次项目的实际需求，我们推荐采用规约透传与规约转换相结合的接入方式。主站系统配置一台接入公网或专网的TY400无线平台数据服务器，接入调度系统采用串口方式，结约投资的同时更具且绝对的安全性。厂站端配置TY400无线终端接入装置五台，装置提供标准RS232或485通信端口（视现场需求）两个，接入现场原有RTU设备。对于有规约转换需求厂站厂站端可选配规约转换插件。无线网络推荐使用中国移动（若非VPDN模式通信运营商可同时选择多家，依各个现场的信号覆盖强度而定）。

4、系统配置表

名称 数据服务器 串口服务器 无线终端装置

型号 TY400 MOXA TY400 单位 台 台 台 数量 1 1 5 备注 8口或16口 可选配规约转换插件