CN106787163A - 一种用于变电站网络通信装置的集中配置及远程监控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于变电站网络通信装置的集中配置及远程监控系统,所述系统对变电站内的网络通信装置进行集中配置及远程监控;其特征在于,所述系统包括依次通信连接的远程控制通信模块、代理模块、协议模块及通信终端模块;所述代理模块、协议模块及通信终端模块均设置在变电站内;所述通信终端模块连接至网络通信装置;本发明通过带外监控管理模式,采用光纤、可见光、无线和电力线载波通信技术方式,传输网络通信装置的管理控制信息,经济、灵活、高效地构建网络通信装置的监控信号传输通道;本发明能解决变电站内网络通信装置集中配置、远程监测与控制问题,提高变电站设备的可靠性和运维水平,满足变电站运行管理自动化、智能化的需求。

Description

一种用于变电站网络通信装置的集中配置及远程监控系统
技术领域
[0001] 本发明属于电力系统领域,涉及一种远程监控系统,具体涉及一种用于变电站网 络通信装置的集中配置及远程监控系统。
背景技术
[0002] 为满足智能化变电站的需求,未来变电站设备将逐步走向功能集成化和结构一体 化,一、二次设备的融合将更加紧密,界限也将更加模糊。实现综合分析、自动协同控制是变 电站智能化的关键,设备信息数字化、功能集成化、结构紧凑化、检修自动化是发展方向。
[0003] IEC 61850标准是完善的关于变电站自动化系统的通信标准,是智能化变电站建 构最为重要的支撑技术,对变电站自动化系统和保护控制产品的设计产生着深刻的影响。 IEC61850标准提出了变电站内通信分层的概念,将变电站的通信体系分为变电站层、间隔 层和过程层,过程层设备通过过程层总线互联,间隔层设备通过站控层总线互联。变电站内 数据流方向,既有同一层横向数据交换,也有层与层之间纵向数据交换。不同层次、不同方 向的数据交换,其数据流量、时间响应特性要求也不同。
[0004] 站内通信网络是用来承载保护、测控、计量、PMU、故障录波等功能类业务的专用数 据通信网络,根据具体应用的不同,站内网络信息包括GOOSE、SV、疆S和对时信息四类。
[0005] 站内通信网络主要由网络通信装置和线缆组成,变电站内网络通信装置包括工业 以太网交换机、网桥或低时延实时网络通信装置。
[0006] 变电站内网络通信装置的管理控制信息,依据是否与数据信息共用物理通道传 送,网络通信装置的网络管理分为带内监控管理和带外监控管理。带内监控管理是将管理 控制信息与数据信息使用统一物理通道进行传送,其缺陷在于:当网络出现故障中断的情 况下,数据传输和管理都无法正常进行。带外监控管理的核心理念在于通过不同的物理通 道传送管理控制信息和数据信息,两者完全独立,互不影响。
[0007] 可见光通信技术(Visible Light Communication,VLC)是指利用可见光波段的光 作为信息载体,不使用光纤等有线信道的传输介质,而在空气中直接传输光信号的通信方 式。光源可以是发光二极管(Light Emitting Diode,LED)、荧光灯或白炽灯。其物理实现上 分为光信号发射和光信号接收两部分。光信号发射部分包括:将信号源信号转换成便于光 信道传输的电信号的输入和处理电路、将电信号变化调制成光载波强度变化的光源(例如 LED)可见光驱动调制电路。光信号接收部分包括:能对信号光源实现最佳接收的光学系统、 将光信号还原成电信号的光电探测器和前置放大电路、将电信号转换成可被终端识别的信 号处理和输出电路。只要在室内和室外灯光照到的地方,就可以长时间下载和上传数据,实 现照明和数据传输双重功能。IEEE 802• 15.7-2011“局域和城域网IEEE标准一第I5• 7部分: 使用可见光的小范围无线光通信”,定义了可见光通信技术的标准。
[0008] 电力线载波通信(power line carrier communication,PLC)以输电线路为载波 信号的传输媒介的电力系统通信,是指利用高压电力线(在电力载波领域通常指3;5kV及以 上电压等级)、中压电力线(指l〇kV电压等级)或低压配电线(380/220V用户线)作为信息传 输媒介进行语音或数据传输的一种特殊通信方式。在发送端,利用调制技术将用户数据进 行调制,把载有信息的高频加载于电流,然后在电力线上进行传输;在接收端,先经过滤波 器将调制信号取出,再经过解调,就可得到原通信信号,并传送到计算机或通信装置,以实 现信息传递。
[0009] ZigBee协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网 络层(NWK)、应用层(APL)等,其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4标准的规 定。ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术,传输范围一般介于10〜100m之间, 在增加发射功率后,亦可增加到1〜3km。
[0010] IEEE⑻2.11系列协议,其中的IEEE 802. lib标准商标名称为WiFi,其中的2.4GHz 频段有IEEE 8〇2. lib标准、IEEE 802. llg标准、IEEE 802. lln标准,其中的5.8GHz频段有 IEEE 802.11a 标准、IEEE 802. lln 标准、IEEE 802. llac 标准,其中的 60GHz 频段有 IEEE802.11ad 标准。
[0011]为了经济、灵活、高效地构建网络通信装置的监控信号传输通道,满足智能化变电 站运行管理自动化、智能化的需求,亟待解决智能化变电站内网络通信装置集中配置、远程 监测和远程控制问题。
发明内容
[0012] 针对上述问题,本发明的目的是提供一种用于变电站网络通信装置的集中配置及 远程监控系统,通过带外监控管理模式,采用光纤、可见光、无线和电力线载波通信技术方 式,传输网络通信装置的管理控制信息,根据智能化变电站内的电磁环境、照明、设备布局 情况,经济、灵活、高效地构建网络通信装置的监控信号传输通道,以提高变电站设备的可 靠性和运维水平,满足智能化变电站运行管理自动化、智能化的需求。
[0013] 为了实现上述发明目的,本发明采取如下技术方案:
[0014] 一种用于变电站网络通信装置的集中配置及远程监控系统,所述系统对智能化变 电站内的网络通信装置进行集中配置及远程监控;所述系统包括依次通信连接的远程控制 通信模块、代理模块、协议模块及通信终端模块;
[0015] 所述代理模块、协议模块及通信终端模块均设置在变电站内;
[0016] 所述通信终端模块连接至变电站内网络通信装置。
[0017] 优选的,所述远程控制通信模块包括数据网及通信连接至所述数据网上的远程管 理设备;
[0018] 所述远程管理设备上安装有SNMP代理服务器,所述SNMP代理服务器用于连接本地 计算机的SNMP客户端,采用简单网络管理协议V3版(SNMP V3),支持Client/Server模型的 代理/管理站形式;
[0019] 所述数据网连接各变电站内的所述代理模块。
[0020] 优选的,所述代理模块包括代理器及连接至所述代理器的管理数据库;
[0021] 所述远程管理设备通过所述数据网向所述代理器发送管理请求;
[0022] 所述代理器接收所述管理请求并采用轮询与Trap机制集合的方式从所述管理数 据库中提取所述管理请求中的请求数据。
[0023] 优选的,所述协议模块包括管理协议接口及连接至所述管理协议接口上的协议转 换器;
[0024] 所述管理协议接口分别连接所述代理器及所述通信终端模块;
[0025] 所述管理协议接口包括SNMP V3版管理协议接口及IEC61850管理协议接口;
[0026] 所述SNMP V3版管理协议接口及IEC61850管理协议接口用所述协议转换器进行转 换;
[0027] SNMP V3版网络管理协议对接收到的数据进行加密及认证,且所述S麵P V3版网络 管理协议的认证支持MD5算法或SHA算法,所述SNMP V3版网络管理协议的加密支持DES数据 加密标准或RSA加密算法;
[0028] IEC61850管理协议用于对所述网络通信装置进行集中管理。
[0029] 优选的,所述通信终端模块包括变电站内集中监控装置、分别连接至所述变电站 内集中监控装置的光端机组、可见光通信装置组、无线通信装置组及电力线载波通信装置 组;
[0030] 所述变电站内集中监控装置与所述管理协议接口连接;
[0031] 所述光端机组、可见光通信装置组、无线通信装置组及电力线载波通信装置组分 别连接至各个所述网络通信装置;
[0032] 所述光端机组中的各光端机之间用光纤进行通信;
[0033] 所述可见光通信装置组中的各可见光通信装置之间进行可见光通信;
[0034] 所述无线通信装置组中的各无线通信装置之间进行无线通信;
[0035] 所述电力线载波通信装置组中的各电力线载波通信装置之间进行电力线载波通 f目。
[0036] 优选的,所述变电站内集中监控装置中设有RS232信号汇聚、RS232/以太网接口转 换及配置监控器,以完成RS232信号的汇聚接入。
[0037] 优选的,所述光端机中包括RS232光纤模块、xPON模块或MSTP模块或SDH模块,在变 电站内进行所述网络通信装置的RS232配置监控信号的光纤传输,且所述光纤包括单模光 纤及多模光纤;
[0038] 所述光端机连接双根所述多模光纤时,工作于0.85um波长区域窗口或1.3wn波长 区域窗口;
[0039] 所述光端机连接双根所述单模光纤时,工作于1.31um波长区域窗口或1.55um波长 区域窗口;
[0040] 所述的光端机连接单根所述多模光纤时,收发信号通过波分复用,工作于0.85um 波长区域窗口和1.3um波长区域窗口;
[0041] 所述光端机连接单根所述单模光纤时,收发信号通过波分复用,工作于1.31wn波 长区域窗口和1.55um波长区域窗口。
[0042] 优选的,所述可见光通信装置之间利用可见光波段的光作为信息载体,在空气中 以直接传输光信号的方式进行通信;
[0043] 所述可见光波段的光源为发光二极管、荧光灯或白炽灯,且所述可见光通信装置 上设有可见光发送器和可见光探测器,在变电站内进行所述网络通信装置的RS232配置监 控信号的可见光传输。
[0044] 优选的,所述无线通信装置基于IEEE 802.11系列协议或ZigBee协议,在变电站内 对所述网络通信装置的RS232配置监控信号进行无线传输;
[0045] 所述电力线载波通信装置基于电力线传输信号,在变电站内对所述网络通信装置 的RS232配置监控信号进行电力线载波通信传输。
[0046] 优选的,所述变电站内网络通信装置中设有工业以太网交换机或网桥、和或低时 延实时网络通信装置,以及具有RS232配置监控接口;
[0047] 所述变电站内网络通信装置的通信数据信息与其管理控制信息通过光纤、可见 光、无线电波、电力线不同的物理通道传送,具体实施时可选取之一、部分或全部。
[0048] 与最接近的现有技术比,本发明提供的技术方案具有以下6点优异效果:
[0049] 1、本发明所述系统采用带外监控管理方式,网络通信装置的通信数据信息与其管 理控制信息通过不同的物理通道传送。能够克服带内管理方式的缺点一一当通信物理通道 出现故障中断时,网络通信装置的通信数据信息和其管理控制信息同时中断。提高变电站 设备的可靠性和运维水平,满足智能化变电站运行管理自动化、智能化的需求。解决了目前 多数变电站内网络通信装置没有集中配置和远程监控功能的问题,为新建变电站的快速安 装、调试提供便利,为变电站的安全可靠、控制灵活、运维简便及远程维护和无人值守提供 技术手段。
[0050] 2、本发明所述系统针对智能化变电站内网络通信装置,在变电站内同时支持简单 网络管理协议V3版(SNMP V3)和IEC61850管理协议,通过SNMP V3可将智能化变电站内网络 通信装置纳入信息通信系统的网络管理中,通过IEC61850管理协议可将智能化变电站内网 络通信装置纳入智能电子设备(Intelligent Electronic Device,IED)的网络管理中。通 过协议转换器实现简单网络管理协议V3版(SNMP V3)和IEC61850管理协议的相互转换。解 决了目前变电站内网络通信装置管理协议单一的问题,为变电站的网络通信装置灵活控制 管理提供技术手段。
[0051] 3、本发明所述系统采用简单网络管理协议V3版(SNMP V3),支持Client/Server模 型的特殊形式:代理/管理站模型,对智能化变电站内网络通信装置进行集中配置和远程监 控,在变电站外部的远程管理者(Manager)通过数据网管理多个变电站的代理者(Agent), 解决了目前变电站内网络通信装置缺乏集中配置、远程监控管理功能的问题,为远程维护 和无人值守提供技术手段。
[0052] 4、本发明所述系统采用简单网络管理协议V3版(SNMP V3),支持加密和认证功能, 具备远程配置能力。认证支持MD5或SHA,加密支持DES或RSA。解决了目前SNMPV1和SNMP V2 的安全机制问题,保证了智能化变电站内网络通信装置的集中配置和远程监控之安全性。
[0053] 5、本发明所述系统采用光纤通信、可见光通信、无线通信和电力线载波通信等多 种技术方式,传输网络通信装置的管理控制信息,根据智能化变电站内的电磁环境、照明、 设备布局情况,灵活选择通信技术方式,经济、灵活、高效地构建网络通信装置的监控信号 传输通道,满足智能化变电站运行管理自动化、智能化的需求。
[0054] 6、本发明所述系统采用可见光通信,利用可见光波段的光作为信息载体,在空气 中直接传输光信号的方式通信,光源可以是光发光二极管(Light Emitting Diode,LED)、 荧光灯或白炽灯,包括可见光发送器和可见光探测器,完成变电站内网络通信装置的RS232 配置监控信号的可见光传输,实现照明和数据传输双重功能。
[0055] 总之,本发明所述系统采用带外监控管理方式,网络通信装置的通信数据信息与 其管理控制信息通过不同的物理通道传送。提高了变电站设备的可靠性和运维水平,满足 智能化变电站运行管理自动化、智能化的需求。解决了目前多数变电站内网络通信装置没 有集中配置和远程监控功能的问题,为新建变电站的快速安装、调试提供便利,为变电站的 安全可靠、控制灵活、运维简便及远程维护和无人值守提供技术手段。
附图说明 _
[0056] 图1是智能化变电站内网络通信装置集中配置管理远程监控系统示意图
[0057] 图2是A省电力公司220kV某新建智能化变电站内网络通信装置集中配置远程监控 系统
[0058] 图3是B省电力公司220kV某新建智能化变电站内网络通信装置集中配置远程监控 系统
[0059] 图4是某省电力公司220kV某已有变电站智能化改造网络通信装置集中配置远程 监控系统
具体实施方式
[0060] 下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0061] 网络通信技术是智能化变电站信息交互传输的基础,采用的技术必须满足变电站 业务系统对信息传输时间、带宽和安全可靠性的要求,同时应适应一、二次设备深度整合等 技术发展的趋势。
[0062] 变电站内通信网络是用来承载保护、测控、计量、PMU、故障录波等功能类业务的专 用数据通信网络,根据具体应用的不同,站内网络信息包括G00SE、SV、MMS和对时信息四类。
[0063] 如图1所示,为智能化变电站内网络通信装置集中配置管理远程监控系统示意图, 所述系统包括依次通信连接的远程控制通信模块、代理模块、协议模块及通信终端模块;所 述代理模块、协议模块及通信终端模块均设置在变电站内;所述通信终端模块连接至网络 通信装置。
[0064] 所述远程控制通信模块包括数据网及通信连接至所述数据网上的远程管理设备; 所述远程管理设备上安装有SNMP代理软件,所述SNMP代理软件用于连接本地计算机的SNMP 客户端;所述数据网连接各变电站内的所述代理模块。
[0065] 所述代理模块包括代理器及连接至所述代理器的管理数据库;所述远程管理设备 通过所述数据网向所述代理器发送管理请求;所述代理器接收所述管理请求并采用轮询与 Trap机制集合的方式从所述管理数据库中提取所述管理请求中的请求数据。
[0066] 所述协议模块包括管理协议接口及连接至所述简单网络管理协议接口上的协议 转换器;所述管理协议接口分别连接所述代理器及所述通信终端模块;所述管理协议接口 包括SNMP V3版简单网络管理协议接口及IEC61850管理协议接口;所述SNMP V3版简单网络 管理协议接口及IEC6185〇管理协议接口用所述协议转换器进行转换;SNMP V3版简单网络 管理协议对接收到的数据进行加密及认证,且所述SNMP V3版网络管理协议的认证支持MD5 算法或SHA算法,所述SNMP V3版网络管理协议的加密支持DES数据加密标准或RSA加密算 法;IEC61850管理协议用于对所述网络通信装置进行集中管理。
[0067] 所述通信终端模块包括变电站内集中监控装置、分别连接至所述变电站内集中监 控装置的光端机组、可见光通信装置组、无线通信装置组及电力线载波通信装置组;所述变 电站内集中监控装置与所述管理协议接口连接;所述光端机组、可见光通信装置组、无线通 信装置组及电力线载波通信装置组分别连接至各个所述网络通信装置;所述光端机组中的 各光端机之间用光纤进行通信;所述可见光通信装置组中的各可见光通信装置之间用进行 可见光通信;所述无线通信装置组中的各无线通信装置之间进行无线通信;所述电力线载 波通信装置组中的各电力线载波通信装置进行电力线载波通信。
[0068] 所述变电站内集中监控装置中设有RS232信号汇聚、RS232/以太网接口转换及配 置监控软件,以完成RS232信号的汇聚接入。
[0069] 所述光端机中包括RS232光纤模块、xPON模块或MSTP模块,在变电站内进行所述网 络通信装置的RS232配置监控信号的光纤传输,且所述光纤包括单模光纤及多模光纤;所述 光端机连接双根所述多模光纤时,工作于〇. 85wn波长区域窗口或1.3wn波长区域窗口;所述 光端机连接双根所述单模光纤时,工作于1.31W1波长区域窗口或l.55wn波长区域窗口;所 述的光端机连接单根所述多模光纤时,收发信号通过波分复用,工作于0 • 85顧波长区域窗 口和1.3wn波长区域窗口;所述光端机连接单根所述单模光纤时,收发信号通过波分复用, 工作于1.31wn波长区域窗口和1 • 55wn波长区域窗口。
[0070] 所述可见光通信装置之间利用可见光波段的光作为信息载体,在空气中以直接传 输光信号的方式进行通信;所述可见光波段的光源为发光二极管、荧光灯或白炽灯,且所述 可见光通信装置上设有可见光发送器和可见光探测器,在变电站内进行所述网络通信装置 的RS232配置监控信号的可见光传输,实现照明和数据传输双重功能。
[0071] 所述无线通信装置基于IEEE 802.11系列协议或ZigBee协议,在变电站内对所述 网络通信装置的RS232配置监控信号进行无线传输。
[0072] 所述网络通信装置中设有工业以太网交换机或网桥、和或低时延实时网络通信装 置及具有RS232配置监控接口;所述网络通信装置的通信数据信息与其管理控制信息通过 不同的物理通道传送。
[0073] 下面结合附图,以3个实施案例,对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
[0074] —、以A省电力公司220kV某新建智能化变电站内网络通信装置集中配置远程监控 系统为例
[0075] 站内通信网络是用来承载保护、测控、计量、PMU、故障录波等功能类业务的专用数 据通信网络。A省电力公司220kV某新建智能化变电站,变电站内网络通信装置采用工业以 太网交换机(以下简称:网络通信装置),承载着SV信号、GOOSE信号和IEC61588对时信息,需 要集中配置和远程监控。根据智能化变电站内的电磁环境、照明、设备布局情况,采用光纤 通信、可见光通信、无线通信和电力线载波通信技术方式,经济、灵活、高效地构建网络通信 装置的监控信号传输通道,满足智能化变电站运行管理自动化、智能化的需求。
[0076] 应用本发明的具体解决方案如图2所示。
[0077] 主站的远程管理者(其软硬件包括服务器和数据库及相应操作系统),通过数据通 信网连接113个变电站(编号为1#〜113#),该新建的智能化变电站为1#,通过SNMP V3协议 的管理平台,管理A省电力公司220kV该新建智能化变电站。集中配置、远程监控两种协议的 设备:符合IEC61850协议的智能电子设备(Intelligent Electronic Device,IED)、符合 SNMP V3协议的网络通信装置及设备。
[0078] 站内符合SNMP V3协议的设备,通过站内变电站内集中监控装置、简单网络管理协 议(SNMP)接口、代理模块,经过数据网,与远端管理者交互信息。
[0079] 站内符合IEC6185〇协议的智能电子设备,通过协议转换器,完成IEC61850管理协 议与简单网络管理协议V3版(SNMP V3)的转换,再通过简单网络管理协议(SNMP)接口、代理 模块,经过数据网,与远端管理者交互信息。
[0080] 所述系统采用带外监控管理方式,网络通信装置的通信数据信息与其管理控制信 息通过不同的物理通道传送。
[0081] 对智能化变电站内网络通信装置进行集中配置和远程监控,远程管理人员在本地 计算机上调出SNMP客户端,并用这个客户端通过数据网连接在远程网络设备上执行的SNMP 代理软件,结合管理信息库(MIB),采用轮询与Trap机制相集合的方法实现;在变电站内部 包括代理者(Agent)、管理信息库(MIB)和简单网络管理协议(SNMP)接口,在变电站外部的 主站远程管理者(Manager)通过数据网管理不超过I27个变电站的代理者(Agent) ; SNMP V3 支持加密和认证功能,认证支持MD5 (信息-摘要算法5)或SHA (安全散列算法),加密支持DES (数据加密标准)或RSA加密算法。
[0082] 主站的远程管理者,通过数据通信网连接到该新建的智能化变电站,通过站内符 合SNMP V3协议的代理器(Agent)、管理数据库(MIB)、简单网络管理协议(SNMP)接口和变电 站内集中监控装置,通过光端机、电力线载波通信装置、可见光通信装置和无线通信装置, 根据智能化变电站内的电磁环境、照明、设备布局情况,经济、灵活、高效地构建网络通信装 置的监控信号传输通道,连接网络通信装置的RS232监控接口,完成集中配置远程监控系统 的功能。其中,可见光通信装置工作于IEEE 802.15.7标准的1〜7不同频带,能实现照明和 数据传输双重功能。
[0083] 通过协议转换器,完成IEC61850管理协议简与单网络管理协议V3版(SNMP V3)的 转换,实现符合IEC61850协议的智能电子设备(Intelligent Electronic Device,IED)的 集中配置远程监控的功能。
[0084] 其中,简单网络管理协议(SNMP)采用V3版卿SNMP V3),对于采用无线通信方式传 输RS232监控信号的网络通信装置,SNMP V3启用RSA1024加密算法加密和SHA256 (即安全哈 希算法256)认证功能,保证了智能化变电站内网络通信装置的集中配置和远程监控之安全 性。
[0085] 其中,变电站内集中监控装置由RS232信号汇聚、RS232/以太网接口转换以及相应 的配置监控软件组成,完成总数量不超过127个的RS232信号的汇聚接入功能。
[0086] 其中,将光纤和电力线复合预制,采用双端预制可实现即插即用,避免光纤熔接, 最大限度减少施工工作量。
[0087] 其中,光端机采用单根多模(MM)光纤,收发信号通过波分复用,工作于0.85M1波长 区域窗口和1 • 3wii波长区域窗口。
[0088] 其中,无线通信装置采用2 • 4GHz频段的WiFi。
[0089] 其中,变电站内网络通信装置的总数量不超过127个,如图1所示,即连接光端机 (G1〜Gm)、可见光通信装置(K1〜Kn)、无线通信装置(W1〜Wp)和电力线载波通信装置(Z1〜 Zq)的最大数量之和不超过127个,(m+n+p+q)彡127。
[0090] 本发明所述系统采用预制光电复合缆,将光纤和电力线复合预制,无需考虑电能 传输和光传输的相互绝缘问题与电磁干扰问题,也不用考虑腐蚀作用。而且,光电見合兔中 的电力线还能承受整个光电复合缆的张力,提高线缆钿性。在变电站内以光电复合缆的形 式敷设,并以单端预制或双端预制的方式实现即插即用、最大限度减少施工工作量。实现光 电共缆传输,减少智能变电站5〇%左右的光电缆数量,减少施工敷设量及电缆沟宽度,降低 智能变电站建设成本。采用光电缆预制连接器独立插拔式设计,光缆、电缆互不影响,简化 智能变电站安装工艺的同时,方便检修、维护。固化光电复合缆分线长度作为柜内可变长 度,使预制式光电复合缆的长度控制范围缩小,减少了预制光电缆余长控制难度。固化预制 连接器在屏柜中的安装位置,标准化预制光电缆安装工艺,减少不同设备厂家间的配合工 作量。
[0091] 二、以B省电力公司220kV某新建智能化变电站内网络通信装置集中配置远程监控 系统为例
[0092] 站内通信网络是用来承载保护、测控、计量、PMU、故障录波等功能类业务的专用数 据通信网络。B省电力公司220kV某新建智能化变电站,变电站内网络通信装置采用低时延 实时网络通信装置(以下简称:网络通信装置),承载着SV信号、GOOSE信号和IEC61588对时 信息,需要集中配置和远程监控。根据智能化变电站内的电磁环境、照明、设备布局情况,采 用光纤通信、可见光通信、无线通信和电力线载波通信技术方式,经济、灵活、高效地构建网 络通信装置的监控信号传输通道,满足智能化变电站运行管理自动化、智能化的需求。
[0093] 应用本发明的具体解决方案如图3所示。
[0094] 主站的远程管理者,通过数据通信网连接88个变电站(编号为1#〜88#),该新建的 智能化变电站为1#,通过站内符合IEC61850协议的管理平台,管理B省电力公司220kV某新 建智能化变电站。集中配置、远程监控两种协议的设备:符合IEC61850协议的智能电子设备 (Intelligent Electronic Device,IED)、符合SNMP V3协议的网络通信装置及设备。
[0095] 站内符合IEC61850协议的智能电子设备1#〜110#,通过站内符合IEC61850协议的 管理平台,经过数据网,与远端管理者交互信息。
[0096] 站内符合SNMP V3协议的设备,通过协议转换器,完成简单网络管理协议V3版 (SNMPV3)与IEC61850管理协议的转换,再通过站内符合IEC61850协议的管理平台,经过数 据网,与远端管理者交互信息。
[0097] 站内简单网络管理协议(SNMP)接口,连接变电站内集中监控装置,通过光端机、电 力线载波通信装置、可见光通信装置和无线通信装置,连接网络通信装置的RS232监控接 口,完成集中配置远程监控系统的功能。其中,可见光通信装置工作于IEEE 802.15.7标准 的1〜7不同频带。
[0098] 其中,简单网络管理协议(SNMP)采用V3版(即SNMP V3),对于采用无线通信方式传 输RS232监控信号的网络通信装置,SNMP V3启用RSA1024加密算法加密和SHA256 (安全哈希 算法256)认证功能,保证了智能化变电站内网络通信装置的集中配置和远程监控之安全 性。
[00"]其中,将光纤和电力线复合预制,采用单端预制,充分利用既有屏柜转接、在二次 设备室设集中转接屏以及双端均设集中转接屏,减少施工工作量。
[0100]其中,光端机采用单根单模(SM)光纤,收发信号通过波分复用,工作于丨31tlm波长 区域窗口和1.55um波长区域窗口。
[0101] 其中,无线通信装置采用ZigBee协议。
[0102] 三、以某省电力公司220kV某已有变电站智能化改造网络通信装置集中配置远程 监控系统为例
[0103] 站内通信网络是用来承载保护、测控、计量、PMU、故障录波等功能类业务的专用数 据通信网络。某省电力公司220kV某已有变电站智能化改造过程中,作为变电站内网络通信 装置的过程层某工业以太网交换机(即过程层某工业以太网交换机SV+G00SE+IEC61588), 承载着SV信号、GOOSE信号和IEC61588对时信息,需要集中配置和远程监控;作为变电站内 网络通信装置的某GOOSE工业以太网交换机(即某GOOSE工业以太网交换机),承载着GOOSE 信号,也需要集中配置和远程监控。但是,已有变电站存在布线难的问题,根据智能化变电 站内的电磁环境、照明、设备布局情况,经济、灵活、高效地构建网络通信装置的监控信号传 输通道,满足智能化变电站运行管理自动化、智能化的需求。只能采用可见光通信、电力线 载波通信和无线通信方式。
[0104] 应用本发明的具体解决方案如图4所示。
[0105] 过程层某工业以太网交换机的RS232监控接口连接可见光通信装置,利用可见光 波段的光作为信息载体,在空气中直接传输光信号,实现LED照明和数据传输双重功能。可 见光通信装置与无线通信装置互联。IEEE 802.1 lb标准的无线通信装置,通过2 • 4GHz频段 的无线电波,连接到变电站内集中监控装置,实现RS232接口的监控信号的集中配置。其中, 可见光通信装置工作于IEEE 802.15.7标准的2频带。
[0106] 某G00SE工业以太网交换机的RS232监控接口连接可见光通信装置,利用可见光波 段的光作为信息载体,在空气中直接传输光信号,实现LED照明和数据传输双重功能。可见 光通信装置与电力线载波通信装置互联。电力线载波通信装置通过电力线,连接到变电站 内集中监控装置,实现RS232接口的监控信号的集中配置。其中,可见光通信装置工作于 IEEE 802.15.7标准的6频带。
[0107] 主站的远程管理者,通过数据通信网连接到该已有的智能化改造变电站,通过代 理器(Agent)、管理数据库(MI©、简单网络管理协议(SNMP)接口和变电站内集中监控装置, 实现远程监控2个网络通信装置:过程层某工业以太网交换机(即过程层某工业以太网交换 机SV+G00SE+IEC61588)和某G00SE工业以太网交换机(即某G00SE工业以太网交换机)。
[0108] 其中,简单网络管理协议(SNMP)采用V3版(S卩SNMP V3),对于采用无线通信方式传 输RS232监控信号的过程层某工业以太网交换机(即过程层某工业以太网交换机SV+G⑻SE+ IEC61588),SNMP V3启用DES (数据加密标准)加密算法加密和MD5 (信息-摘要算法5)认证功 能,保证了智能化变电站内网络通信装置的集中配置和远程监控之安全性。
[0109] 最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,尽 管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然 可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,而未脱离本发明精神和范围的任何 修改或者等同替换,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1. 一种用于变电站网络通信装置的集中配置及远程监控系统,所述系统对智能化变电 站内的网络通信装置进行集中配置及远程监控;其特征在于,所述系统包括依次通信连接 的远程控制通信模块、代理模块、协议模块及通信终端模块; 所述代理模块、协议模块及通信终端模块均设置在变电站内; 所述通信终端模块连接至变电站内网络通信装置。
2. 如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述远程控制通信模块包括数据网及通信连 接至所述数据网上的远程管理设备; 所述远程管理设备上安装有SNMP代理服务器,所述SNMP代理服务器用于连接本地计算 机的SNMP客户端,采用简单网络管理协议V3版(SNMP V3),支持Client/Server模型的代理/ 管理站形式; 所述数据网连接各变电站内的所述代理模块。
3. 如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述代理模块包括代理器及连接至所述代理 器的管理数据库; 所述远程管理设备通过所述数据网向所述代理器发送管理请求; 所述代理器接收所述管理请求并采用轮询与Trap机制集合的方式从所述管理数据库 中提取所述管理请求中的请求数据。
4. 如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述协议模块包括管理协议接口及连接至所 述管理协议接口上的协议转换器; 所述管理协议接口分别连接所述代理器及所述通信终端模块; 所述管理协议接口包括SNMP V3版管理协议接口及IEC6l85〇管理协议接口; 所述SNMP V3版管理协议接口及IEC61850管理协议接口用所述协议转换器进行转换; SNMP V3版网络管理协议对接收到的数据进行加密及认证,且所述SNMP V3版网络管理 协议的认证支持MD5算法或SHA算法,所述SNMP V3版网络管理协议的加密支持DES数据加密 标准或RSA加密算法; IEC61850管理协议用于对所述网络通信装置进行集中管理。
5. 如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述通信终端模块包括变电站内集中监控装 置、分别连接至所述变电站内集中监控装置的光端机组、可见光通信装置组、无线通信装置 组及电力线载波通信装置组; 所述变电站内集中监控装置与所述管理协议接口连接; 所述光端机组、可见光通信装置组、无线通信装置组及电力线载波通信装置组分别连 接至各个所述网络通信装置; 所述光端机组中的各光端机之间用光纤进行通信; 所述可见光通信装置组中的各可见光通信装置之间进行可见光通信; 所述无线通信装置组中的各无线通信装置之间进行无线通信; 所述电力线载波通信装置组中的各电力线载波通信装置之间进行电力线载波通信。
6. 如权利要求5所述的系统,其特征在于,所述变电站内集中监控装置中设有RS232信 号汇聚、RS232/以太网接口转换及配置监控器,以完成RS232信号的汇聚接入。
7. 如权利要求5所述的系统,其特征在于,所述光端机中包括RS232光纤模块、XP0N模块 或MSTP模块或SDH模块,在变电站内进行所述网络通信装置的RS232配置监控信号的光纤传 输,且所述光纤包括单模光纤及多模光纤; 所述光端机连接双根所述多模光纤时,工作于0.85WI1波长区域窗口或1 • 3wn波长区域 窗口; 所述光端机连接双根所述单模光纤时,工作于1.31mi波长区域窗口或1 • 55um波长区域 窗口; 所述的光端机连接单根所述多模光纤时,收发信号通过波分复用,工作于〇 • 85WI1波长 区域窗口和1.3wn波长区域窗口; 所述光端机连接单根所述单模光纤时,收发信号通过波分复用,工作于1.31M1波长区 域窗口和1.55wn波长区域窗口。
8. 如权利要求5所述的系统,其特征在于,所述可见光通信装置之间利用可见光波段的 光作为信息载体,在空气中以直接传输光信号的方式进行通信; 所述可见光波段的光源为发光二极管、荧光灯或白炽灯,且所述可见光通信装置上设 有可见光发送器和可见光探测器,在变电站内进行所述网络通信装置的RS232配置监控信 号的可见光传输。
9. 如权利要求5所述的系统,其特征在于,所述无线通信装置基于IEEE 802.11系列协 议或ZigBee协议,在变电站内对所述网络通信装置的RS232配置监控信号进行无线传输; 所述电力线载波通信装置基于电力线传输信号,在变电站内对所述网络通信装置的 RS232配置监控信号进行电力线载波通信传输。
10. 如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述变电站内网络通信装置中设有工业以 太网交换机或网桥、和或低时延实时网络通信装置,以及具有RS232配置监控接口; 所述变电站内网络通信装置的通信数据信息与其管理控制信息通过光纤、可见光、无 线电波、电力线不同的物理通道传送,具体实施时可选取之一、部分或全部。
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