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工業(yè)以太網(wǎng)在變電站綜合自動(dòng)化系統的應用
作者：
時(shí)間：2013-12-02
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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自動(dòng)化系統引言變電站是輸配電系統中的重要環(huán)節，是電網(wǎng)的主要監控點(diǎn)。近年來(lái)，隨著(zhù)我國經(jīng)濟高速發(fā)展電壓等級和電網(wǎng)復雜程度大大的提高。為了提高供電質(zhì)量，保證電力系統安全、可靠、經(jīng)濟運行變電站綜合自動(dòng)化系統在全國雨后春筍般發(fā)展起來(lái)。
1引言
變電站自動(dòng)化系統是由多臺微機組成的分層分布式控制系統，包括微機監控、微機保護、電能質(zhì)量自動(dòng)控制等多個(gè)子系統。在各個(gè)子系統中往往又由多個(gè)智能模塊組成。例如：在微機保護子系統中，有變壓器保護、電容器保護、各種線(xiàn)路保護等。因此在變電站自動(dòng)化系統內部，必須通過(guò)內部數據通信，實(shí)現各子系統內部和各子系統之間的信息交換和信息共享，以減少變電站二次設備的重復配置并簡(jiǎn)化各子系統的互連，這樣既減少了重復投資，又提高了系統整體的安全性和可靠性。
2變電站綜合自動(dòng)化系統對通信網(wǎng)絡(luò )的要求
經(jīng)濟、可靠的數據通信是變電站綜合自動(dòng)化系統的技術(shù)核心，變電站的特殊環(huán)境使得變電站自動(dòng)化系統內的數據通信網(wǎng)絡(luò )應滿(mǎn)足以下要求：
（1）快速的實(shí)時(shí)響應能力；（2）高可靠性；優(yōu)良的抗干擾能力；（4）分層式結構。
在電力工業(yè)標準中對系統的數據傳輸都有嚴格的實(shí)時(shí)性指標，網(wǎng)絡(luò )必須保證數據通信的實(shí)時(shí)性。1997年8月國際大電網(wǎng)會(huì )議上，WG34.03工作組提出了對變電站內通信網(wǎng)絡(luò )傳輸時(shí)間的要求：
設備層和間隔層之間、間隔層內各設備之間、間隔層各間隔單元之間為1～lOOms，間隔層和變電站層之間為10～1O00ms，變電站層各設備之間、變電站和控制中心之間為1O00ms。
變電站是一個(gè)具有強電磁干擾的環(huán)境，存在雷電、電源、跳閘等強電磁干擾和地電位差干擾，通信環(huán)境惡劣，數據通信網(wǎng)絡(luò )必須采取相應的措施消除這些干擾的影響，提高通信的可靠性。
3變電站綜合自動(dòng)化系統通信網(wǎng)絡(luò )的選擇
變電站綜合自動(dòng)化系統的通信功能，由系統與調度中心的通信及系統內部設備間的通信兩部分組成。變電站綜合自動(dòng)化系統網(wǎng)絡(luò )通信過(guò)程原理見(jiàn)圖1。
系統與調度中心的通信網(wǎng)絡(luò )無(wú)可爭議地選用以太網(wǎng)；系統內部通信網(wǎng)絡(luò )的選擇，受性能、價(jià)格、硬件、軟件、用戶(hù)策略等諸多因素的影響，目前在選擇“接口網(wǎng)絡(luò )”上很難達成一致。但是系統內部通信網(wǎng)絡(luò )的選擇應遵循以下原則：
通訊網(wǎng)絡(luò )的可靠性是第一位的；通信網(wǎng)絡(luò )應滿(mǎn)足組網(wǎng)靈活，可擴展性好，維修調試方便的要求；應盡量采用國際標準的通信接口，并能兼容目前各種標準的通信接口，系統升級方便；
通信網(wǎng)絡(luò )應采用符合國際標準的通信協(xié)議和通信規約；應根據變電站的規模和在系統中所處的地位靈活選擇。
系統內部通信網(wǎng)絡(luò )目前通常采用現場(chǎng)總線(xiàn)或工業(yè)以太網(wǎng)。
4現場(chǎng)總線(xiàn)在變電站綜合自動(dòng)化系統中的應用
在小規模的35kV變電站和110kV終端變電站，以及老站改造中可考慮使用RS422和組成的網(wǎng)絡(luò )。RS422和RS485網(wǎng)絡(luò )的不足在于接點(diǎn)數目比較少，無(wú)法實(shí)現多主冗余，有瓶頸問(wèn)題。
工作方式為點(diǎn)對點(diǎn)，上位機一個(gè)通信口最多只能接10個(gè)節點(diǎn)，RS485串口構成一主多從，只能接32個(gè)節點(diǎn)，此外有信號反射、中間節點(diǎn)l司越。
當變電站規模較大時(shí)，站內節點(diǎn)數較多，一般在40個(gè)以上，多主冗余要求和節點(diǎn)數量增加使和RS485難以勝任，應考慮選擇現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )?，F場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)將所有節點(diǎn)連接在一起，可以方便地增減節點(diǎn)，一般可連接110個(gè)節點(diǎn)；具有點(diǎn)對點(diǎn)、一點(diǎn)對多點(diǎn)和全網(wǎng)廣播傳送數據的功能；常用的有LonWorks網(wǎng)和CAN網(wǎng)，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò )均為中速網(wǎng)絡(luò )，500m時(shí)LDhw。rks網(wǎng)傳輸速率可達／s，CAN網(wǎng)在小于40m時(shí)達1Mb／s。
網(wǎng)是一種多主總線(xiàn)，采用串行數據通信協(xié)議，通信介質(zhì)可以是雙絞線(xiàn)、同軸電纜或光纖。
網(wǎng)的媒介訪(fǎng)問(wèn)方式為問(wèn)答式，在節點(diǎn)出錯時(shí)可自動(dòng)切除與總線(xiàn)的聯(lián)系。
網(wǎng)上的所有節點(diǎn)是平等的，媒介訪(fǎng)問(wèn)方式為載波監聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)／沖撞檢測（CSMA／方式，內部通信遵循LDnTa1k協(xié)議，對重要信息有優(yōu)先級。LonWorks網(wǎng)在監測網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)異常時(shí)可使該節點(diǎn)自動(dòng)脫網(wǎng)；LDhw。rks網(wǎng)是無(wú)源網(wǎng)絡(luò )，通過(guò)脈沖變壓器隔離，具有很強抗電磁干擾能力。
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