嵌入式以太網(wǎng)在電力高壓監控系統中的應用

計算機通信網(wǎng)絡(luò )是變電站自動(dòng)化系統的關(guān)鍵。該文研究了新一代基于嵌入式以太網(wǎng)的電力高壓監控系統，并給出了網(wǎng)絡(luò )實(shí)現方案及其功能特點(diǎn)。實(shí)踐證明新一代高壓監控系統更具有良好的互操作性和開(kāi)放性，能夠滿(mǎn)足日后變電站自動(dòng)化發(fā)展的需求，代表了變電站自動(dòng)化發(fā)展的最新成果。

　　1嵌入式以太網(wǎng)技術(shù)

　　由于互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，以太網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)得到了愈來(lái)愈廣泛的應用。嵌入式以太網(wǎng)因為速度快，帶寬較寬，互操作性好，可擴展性強，價(jià)格便宜等特點(diǎn)在嵌入式控制領(lǐng)域得到了廣泛的應用，變電站自動(dòng)化系統選用嵌入式以太網(wǎng)絡(luò )技術(shù)代表了變電站自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò )技術(shù)發(fā)展的最新方向。

　　用于智能設備的嵌入式微處理器、主頻速度、控制軟件的水平都有了很大的提高，再加上互聯(lián)網(wǎng)的迅速普及，這些計算機發(fā)展的新成就都有力的推動(dòng)了嵌入式以太網(wǎng)絡(luò )技術(shù)在控制領(lǐng)域中的廣泛應用。代表世界電力標準發(fā)展先進(jìn)領(lǐng)域的IEC國際標準化組織，為使不同廠(chǎng)商的自動(dòng)化產(chǎn)品具有互操作性，已制定了關(guān)于變電站自動(dòng)化系統的網(wǎng)絡(luò )通信體系IEC61850。盡管該標準還沒(méi)有頒布正式版本，但已經(jīng)出版的IEC61850委員會(huì )草案中，已經(jīng)明確定義了嵌入式以太網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)作為唯一的變電站自動(dòng)化領(lǐng)域的通信網(wǎng)絡(luò )，這將是技術(shù)發(fā)展的國際大趨勢。

　　2高壓監控的網(wǎng)絡(luò )體系結構

　　基于以太網(wǎng)的高壓監控系統組網(wǎng)方式可以非常靈活，在小型變電站自動(dòng)化系統中可以采用簡(jiǎn)單的星型網(wǎng)絡(luò )拓撲結構，各智能設備直接通過(guò)以太網(wǎng)連接到主控通信單元。

　　《IEC61850變電站通信網(wǎng)絡(luò )和系統》標準推薦大中型變電站的自動(dòng)化系統應該采用按間隔配置、面向對象的組網(wǎng)方式，如圖1所示。網(wǎng)絡(luò )體系大致分為三層結構。

　　最上層為站控層。包括雙主控通信單元，雙機為冗余熱備用方式，主控通信單元負責管理全站范圍的智能通信單元，收集各智能單元的數據送往調度主站，并把主站下發(fā)的控制命令分發(fā)到相應的采集單元；雙機數據庫通過(guò)網(wǎng)絡(luò )同步刷新；其備份方式既可以為主備方式，也可并列運行。根據用戶(hù)的需求可以在網(wǎng)絡(luò )上配置高級應用管理單元，如當地功能，無(wú)功綜合控制服務(wù)器，無(wú)防控制服務(wù)器，備用電源自動(dòng)投切服務(wù)器等高級應用功能，這些高級應用管理單元既可以以專(zhuān)用軟件模塊的方式集中在主控通信單元實(shí)現（當地功能除外），也可以分布到網(wǎng)絡(luò )的其它節點(diǎn)實(shí)現相應的管理功能。

　　中間層為間隔通信單元。負責管理、收集本間隔內智能設備的數據，送往站控層；接收站控層的控制命令，分發(fā)到相應的智能設備，同時(shí)可以通過(guò)相應的軟件模塊完成本間隔內的自動(dòng)控制功能。間隔通信單元也可以根據用戶(hù)的需要配置為雙機熱備用的方式。

　　智能單元包括測控模塊和保護模塊，分別完成測控功能和保護功能。

　　主控通信單元和間隔通信單元采用雙網(wǎng)分流、故障切換的通信模式。正常通信過(guò)程中，雙網(wǎng)分別傳輸不同的數據內容，一旦其中的一條網(wǎng)絡(luò )出現故障，則另一條網(wǎng)絡(luò )擔負起傳輸全部數據的功能。這樣不但提高了系統的實(shí)時(shí)性，也極大的提高了系統的可靠性。

　　間隔通信單元與各智能設備之間通過(guò)10Mbit/s以太網(wǎng)傳輸實(shí)時(shí)數據。由于本網(wǎng)段內設備相對較少，完全可以保證數據的實(shí)時(shí)性。

　　合理的網(wǎng)絡(luò )配置可以減小網(wǎng)絡(luò )沖突，提高系統的實(shí)時(shí)性和可靠性。