徐矿集团高压电网混合型电力调度通信系统的设计.pdf

煤矿 现代化 2 0 1 3 年第3 期 总第1 1 4 期 徐矿集团高压电网混合型电力调度通信系统的设计 赵 雪 林 一 z ( 1 徐 州矿务集团有限公司 供 电处 ， 江苏 徐州 2 2 1 0 0 6 ； 2 中国矿业大学 信息与 电气工程学院 。 江苏 徐州 2 2 1 0 0 8 ) 摘要本文针对徐矿集 团四大煤炭生产基地 电力系统分布面广、 设备数量大、 各种信 息参数 多、 运行环境相对复杂的特点， 设计 了一种基于公共局域 网络与无线卫 星的混合型煤 矿 电力调度通信 系统， 介绍 了该 系统的基本功能、 原理。该 电力调度 系统采用了虚拟专用网 络技术与 V S A T卫星通信技 术相结合 ， 可 以实现对矿 区供 电网络的遥测 、 遥信 、 遥控和遥脉 等功能， 可以有效保证煤矿供电网络的安全、 经济运行。 关键词煤矿 电网；电力调度 自动化 ； 卫星通信 中图分类号 ： T D 6 5 + 5 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 9 0 7 9 7 ( 2 0 1 3 ) 0 3 0 0 5 7 0 2 徐矿集团是一个年产煤 2 0 0 0 余万 t 的特大型企 业 ， 已初 步构建 了徐州本部 、 陕甘 、 新疆 、 贵州四大煤 炭生产基地 ， 徐州本部电力网络 3 5 1 1 0 k V， 电力线路 约 2 6 0 k m， 3 5 k V变电所 1 5座 、 1 1 0 k V变 电所 2座 、 主 变压器装机总容量 4 5 7 7 MV A， 形成 了 自成一体的独 立矿区高压输变电和调运系统，年总用电量约 7 亿 k W h 。三大异地煤炭基生产地， “ 十一五” 期间新增生 产矿井 1 0对 ，随之配套组建 了 3 5 1 l O k V高压供电 系统。目前， 徐矿集团控参股电厂装机容量达 2 2 0 万 k W， 初步构成 了一个地域跨度大 、 覆盖范围广 的大型 企业电网。建设一套稳定 、 可靠的矿区电力电力调度 自动化系统， 是加强矿区供电网络安全 ， 提高企业管 理水平 、 增强企业竞争能力的有效手段。 1 徐矿集团电力调度自动化及通信系统总体 方案 徐矿集团电力调度 自动化监测 系统 由电力调度 中心 、 监测子站 ( 发 电厂 、 变 电站 ) 和通讯 网络组成电 力调度 中心设在徐矿集团供 电处 ， 配备前置通讯机 、 数据库 、 WE B服务器 、 调控一体工作站等设备 ， 获取 各监测子站转发 的电力数据 ，向徐矿集 团局域 网内 发布电网信息 。 国家 电网公 司县级 电力调度 系统 的数据通讯基 本采用光纤 网络方式来实现。徐 矿集 团徐州本部及 异地整个矿 区 3 O多个 电厂 、变 电所 散布在 多个 省 ( 自治区 ) 地域 内， 若建设光纤专网 ， 需要投入巨大的 网络设备资金及 网络服务费 ，而且组建通讯网络将 十分复杂， 维护人员分布广且十分困难。 结合徐矿集 团供电系统实际现状，研究设计出一套基于徐矿集 团高压电网混合型电力调度通信系统。 徐4 , 1、 l 本部矿 区变 电站分布在 电力调度 中心方圆 7 0 k m 的区域 内 ， 若建设 通讯专 网 ， 则需要 架设上百 公里的光纤电缆， 需要耗费庞大的资金及人力。 如果 合理的利用徐州矿务集 团有限公 司整个矿区用于安 全运销调度 的千兆局域 网，并考虑到 电力调度系统 数据和设备的安全性，采用基于局域网的虚拟专用 网络 V P N实现电力调度通信， 是适用徐矿集团的 自 行运行特点的以一种通讯方式。 陕甘、 新疆、 贵州三大异地煤炭生产基地， 各生 产矿井及坑 口电厂分布多个省( 自治区) 之间， 其具 有地域跨度 巨大 ， 加之复杂 的地理与地形环境 条件 。 并结合徐矿集团供电处电力调度部门及相关领导， 对异地电力调度应急响应要求等级 ：系统只需要满 足监测 、监视功能 ，不要求远方遥控操作 的技术特 点 。设计采用国家 电网公司的应急通讯方式一V s A T 卫星通信 ， 将其应用在徐矿集团电力调度系统中 ， 以 其独特的特点 ， 特别是对距离及环境的不敏感性 ， 可 以灵活地大范 围直接跳连接卫星覆盖范 围内任意站 点 ，且 V S A T低 空卫 星地面站与所在地域复杂地形 地貌状况无关 的优势 ，特别适合 于徐矿集团跨越多 地域矿区的配 电网络 的复杂地理 、地形电磁 的环境 中使用， 具有其他通信方式无法比拟的优势和特点。 利用卫星通信技术建设布局相对合理 、结构相对简 单 、 安全可靠、 机动灵活、 规模适度的供电通信系统， 可以有效保证徐矿集 团异地矿区的用电的可靠性。 2 徐矿集 团电力调度 自动化 监测 系统 电力调 度中心的设计 如图 1 所示 ，电力调度 中心配置有 2台历史数 据服 务器 ， 2台前置 ( S C A D A) 服务器 ，l台 WE B服 务器 ， 2台调控合一工作站 ， 2台值班员高级应用工 作站， G P S 卫星对时器系统及网络交换机，打印机、 U P S 不间断电源、 传统方式模拟屏等。 徐矿集团电力调度 自动化系统 为了满足徐矿集团对高压供电系统的运行稳定 可靠性高的要求 ，调度系统主站设备采用多重冗余 5 7 煤矿 现代化 2 0 1 3 年第3 期 总第1 1 4 期 结构设计 ， 内部 网络采用双 网双星型设计 ， 历史数据 服务器双机备用并有数据镜像存储功能 ，保证运行 数据的完整性 ；电调与子站数据通讯 网络设备采用 双前置机互为热备用方式 ，通过 软件设置可以相互 自动切换； 电力调度配置 G P S 作为系统的基准时钟， 使整个电力调度监测系统时间统一 ； WE B服 务器实 现 电调系统数据实时对外发布功能 。 图 1 系统体 系结构 图 3 虚拟专用网络 V P N组网方案 由于电力调度中心 WE B服务器 、 前置机和各子 站监测后台机直接连接在局域 网上 ，因此考虑数据 信息和网络系统的安全。 虚拟专用 网络技术是在 网络层通过数据包封装 技术和密码技术 ，使数据包在公共网络中通过 “ 专 用” 网络。综合利用网络互联的数据加密技术 、 隧道 技术 、 网络访 问控制技术 ， 对 于现行 的各种网络应用 系统 ， 采用 VP N技术可 以在不影 响现行业务 系统正 常运行 的前提下 ， 极大地提高系统的安全性能。 4 V S A T卫星通信 系统的组网方案 应用在徐矿集 团电网调度 自动化 的卫星通信组 网设 备 ： VS A T是 V e r y S ma l l A p e r t u r e T e r m i n a l的简 称 ， 实际表示意义是指一类具有甚小 口经天线 的、 非 常廉价的智能化小型地球站。主要有以下几个方 面： ( 1 ) 网络拓扑根据徐矿集 团三大异地煤炭 生产 基地 3 5 1 1 0 k V变电站及火力发电厂地域分布广阔、 负荷高度分散 、 地理 、 地貌环境复杂等诸多特点 ， 使 用 V S A T组建调度通信 网， 采用 1 对 N星型网络 。入 境信道访问为 S - A L O H A方式 ， 其出境信道载波多为 T D M或 S T D M( 统计 时分复用 ) 方式 。主站操作人员 可对小站进行参数更新 、 软件升级和开闭控制 。对电 调 自动化 网络可 以矿调 为 中心呈 星型拓 扑结 构组 网， 调度中心可对任意远端变电所进行实时监控。 ( 2 ) 通道带宽 。根据徐矿集团调度 自动化对传输 通道的要求， 调度中心对异地供电区域变电所至少开 通 1 路数据通道 ， 1 路勤务语音信道；变电所端的 R T U及中心调度端的通信控制器均提供 R S 2 3 2数 据接 口， 可搭载 I P业务( 包括 MI S 、 图像及语音 ) 。 5 结论 煤矿高压供电调度 的网络数字化是煤矿企业发 展及革新方向。 煤矿电调数据信息， 直接参与煤矿电 力生产维护管理及控制 ，对其系统装置 的安全可靠 性 、 及信息的实时l生 提出了很高的要求。 近些年国家 电网 ，在经历 了四川汶J I I 地震 、贵州雨雪冰冻灾害 后 ，我 国卫星通信将不 可替代 的成为电力调度 的应 急通讯 ，使 V S A T卫星通信技术成熟稳定 的服务于 电力 系统 中已有诸多的成功案例 。本文从徐矿集 团 高压供 电系统实际现状 人手 ，并结合 国家电网及煤 矿高压供电系统 的运行 现状 ，提 出了一种混合型 电 力调度通信系统的设计方案。如何建设徐矿集团四 大煤炭生产基地的高压供电系统调度通信 ，目前还 处于设计研究阶段 ，以上设计思路为在建设徐矿集 团电力调度通信网络过程 中的一些体会 ，拟起 到抛 砖引玉作用 。可以对徐矿集团乃至相类似的工矿企 业高压供电调度系统建设提供研究探索的参考。 作者简 介 ： 赵雪林( 1 9 8 2 9 一 ) ， 男， 河北青苑县 ， 工程师， 工学学士， 中 国矿业大学信息与电气工程学院硕士在读 ， 主要研究方向为 煤矿 电 网电能质量与 电力 系统 自动化技 术的研 究。徐 州矿务 集团有限公司供电处 。 ( 收稿 日期： 2 0 1 3 - 3 2 2 ) On t he ba s o f Xu mi n e g r o up hi g h v o l t a g e po we r g r i d hy br i d e l e c t r i c po we r di s p a t c h i n g a nd c o mmuni c a t i o n s y s t e m d e s i g n Z HA0 Xu e l i n I ， ( 1 Xu z h o u Mi n i n g Gr o u p L t d P o we r S u p p l y De p a r t me n t ， Xu z h o u J i a n g s u 2 21 0 0 6， C h i n a ； 2 C o l l e g e o f i n f o r ma t i o n a n d e l e c t r i c a l e n g i n e e r i n g ， C h i n a Un i v e r s i t y o f Mi n i n g a n d T e c h n o l o g y Xu z h o u J i a n g s u 2 2 1 0 0 8， C h i n a ) Ab s t r a c t ： A c c o r d i n g t o X u m i n e g r o u p f o u r m a j o r c o a l p r o d u c t i o n b a s e o f p o w e r s y s t e m w i d e d i s t r i b u t i o n ， l a r g e v o l u m e o f i n f o rm a t i o n e q u i p me n t , ma n y p a r a me t e r s ， c o mp l i c a t e d o p e r a t i o n e n v i r o n me n t c h a r a c t e r i s t i c s ， Ba s e d o n t h e d e s i g n o f a p u b l i c l o c a l a r e a n e t wo r k a n d wi r e l e s s s a t e l l i t e mi x e d t y p e c o a l mi n e e l e c t ri c p o we r d i s p a t c h i n g c o mmu n i c a t i o n s y s t e m， I n t r o d u c e d t h i s s y s t e m s b a s i c f u n c t i o n ， p ri n c i p l e o f T h e e l e e t r i c I ) o we r d i s p a t c h s y s t e m u s e s a v i r t u a l p ri v a t e n e t wo r k t e c h n o l o gy a n d VS AT s a t e l l i t e c o mmu n i c a t i o n t e c h n o l o gy c o mb i n a t i o n ， Ca n b e a c h i e v e d o n t h e mi n e p o w e r s u p p l y n e t wo r k o f t e l e me t r y ， r e mo t e ， r e mo t e c o n t r o l a n d r e mo t e p u l s e f u n c t i o n ， I t e a R e ff e c t i v e l y g u a r a n t e e t h e p o we r n e t wo r k i n c o l l i e r y s a f e t y ， e c o n o mi c o p e r a t i o n Ke v wo r d s ： Co a l mi n e p o we r g r i d ；Th e e l e c t ric p o we r d i s p a t c h a u t 0 ma t i 0 n ； s a t e 1 l i t e c o mmu n i c a t i o n 5 8