基于CAN 總線(xiàn)的智能斷路器網(wǎng)絡(luò )模型

　　圖4 三段保護程序流程圖.

　　3 配電所主控制室級

　　3. 1 斷路器主控制室的連鎖保護功能

　　在變電站中，都設有主控制室，通過(guò)監控對低壓開(kāi)關(guān)室的各級斷路器進(jìn)行協(xié)同控制，形成連鎖保護。電氣主接線(xiàn)采用單母線(xiàn)分段形式，有母線(xiàn)斷路器 QF1、QF2，母聯(lián)斷路器QF5，分支斷路器QF3、QF4、QF6、QF7，這些斷路器所處位置不同，如果參數設置值相互獨立，發(fā)生故障時(shí)可能造成上下級線(xiàn)路同時(shí)斷開(kāi)，會(huì )影響其他分支線(xiàn)路正常供電，而啟動(dòng)連鎖保護后，依照斷路器間邏輯關(guān)系，通過(guò)約束設備間動(dòng)作時(shí)間，可以實(shí)現故障影響區域最小化，持續供電最優(yōu)化的經(jīng)濟效果，如圖5所示。如過(guò)載或短路故障時(shí)，設置下級斷路器動(dòng)作時(shí)間整定值使其迅速動(dòng)作，而上一級離故障點(diǎn)最近的斷路器必須延時(shí)動(dòng)作，以確保下級斷路器能清除故障，在下級斷路器保護失效時(shí)，上一級斷路器再執行后備保護。

　　3. 2 CAN-TCP /IP 協(xié)議轉換電路

　　如圖5 所示，在變電站主控制室設計了基于A(yíng)RM7 嵌入式處理器的協(xié)議轉換電路，將帶有CAN 總線(xiàn)接口的智能斷路器接入以太網(wǎng)，不僅可完成斷路器的實(shí)時(shí)監控，也便于與上一級電力調度中心的通信。電路設計中，選用ARM 核微控制器STR710FZ2T6 實(shí)現協(xié)議轉換，優(yōu)點(diǎn)是功耗低、性能高、性?xún)r(jià)比高，同時(shí)支持CAN2. 0 協(xié)議和TCP /IP 協(xié)議規范。其內部集成有CAN 模塊，位速率最高可達1 Mb /s。外接的網(wǎng)絡(luò )控制芯片CS8900A 是一款低功耗、性能優(yōu)越的16 bit 以太網(wǎng)控制器，通信速率10 Mb /s，負責處理以太網(wǎng)數據幀的發(fā)送和接收。

　　圖5 CAN-TCP/IP 協(xié)議轉換電路.

　　3. 3 CAN-TCP /IP 協(xié)議轉換流程

　　工業(yè)以太網(wǎng)采用TCP /IP 協(xié)議族，CAN 和TCP /IP 網(wǎng)絡(luò )是通信協(xié)議完全不同的異質(zhì)網(wǎng)絡(luò )，若想完成之間的信息交換，實(shí)質(zhì)上是在應用層進(jìn)行協(xié)議轉換，通過(guò)對數據按照不同協(xié)議的封裝使其能夠被不同的網(wǎng)絡(luò )讀取。協(xié)議轉換過(guò)程流程圖如圖6 所示。

　　圖6 協(xié)議轉換主程序流程圖.

　　4 電力調度中心級

　　目前，110 kV 以下配電網(wǎng)中已有很多變電站實(shí)現了無(wú)人值班，由電力調度中心進(jìn)行遠方控制。

　　電力調度中心網(wǎng)絡(luò )連接如圖7 所示，在該設計中，調度中心與監控級的變電站主控制室都采用TCP /IP 協(xié)議通信，但具體協(xié)議方式根據互聯(lián)網(wǎng)的要求有一定的改變，同時(shí)可通過(guò)Internet網(wǎng)絡(luò )與供電局、發(fā)電廠(chǎng)、其他電力調度部門(mén)通信，從而聯(lián)成一個(gè)全方位的電力通信網(wǎng)絡(luò )，其有很多優(yōu)勢:① 綜合不同區域電力供應情況，協(xié)調各級電網(wǎng);② 可進(jìn)行分區段輪流檢修，減少停電損失;③ 聯(lián)網(wǎng)后，通過(guò)廣域測控系統的普及，可進(jìn)行快速故障定位，實(shí)現智能電網(wǎng)自愈功能;④ 未來(lái)會(huì )逐步將新能源( 如風(fēng)電，太陽(yáng)能、生物能等) 納入電網(wǎng)規劃，進(jìn)行有效調配，發(fā)揮可再生能源的功效，滿(mǎn)足經(jīng)濟、環(huán)保的要求。但接入Internet 網(wǎng)絡(luò )會(huì )帶來(lái)很多安全方面的隱患，如保密信息泄露、黑客攻擊、*侵入等，需采用防火墻、入侵檢測、防*、VPN 技術(shù)等多種措施構建電力網(wǎng)絡(luò )的安全防護體系。

　　圖7 電力調度中心網(wǎng)絡(luò )連接.

　　5 結語(yǔ)

　　本文構建了斷路器三級網(wǎng)絡(luò )模型，以DS80C390 為核心，設計了一種基于CAN 總線(xiàn)的低壓斷路器智能控制器，實(shí)現斷路器的三段保護、測量、控制等功能，提出了一種基于A(yíng)RM 微控制器STR710FZ2T6 的CAN-TCP /IP 協(xié)議轉換電路，通過(guò)以太網(wǎng)通信方式與網(wǎng)絡(luò )上的電力調度中心進(jìn)行交互，符合智能電器網(wǎng)絡(luò )化發(fā)展趨勢，有很好的應用前景，同時(shí)對電力網(wǎng)絡(luò )中其他智能電器的設計也提供了一定的參考。