本文關(guān)鍵詞：變電站綜合自動化系統(tǒng)通信網(wǎng)絡技術(shù)的研究和應用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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變電站綜合自動化系統(tǒng)通信網(wǎng)絡技術(shù)的研究和應用

發(fā)布日期： 2014-01-08 發(fā)布：  

  2013年22期目錄       本期共收錄文章20篇

　　【摘 要】 變電站自動化技術(shù)的關(guān)鍵是通信技術(shù)的實現(xiàn)。文章首先介紹了變電站通信網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，然后介紹了變電站主要應用的通信網(wǎng)絡，主要有 RS-422/485 接口總線網(wǎng)、CAN 現(xiàn)場總線網(wǎng)、以太網(wǎng)，，以及變電站通信的主要內(nèi)容，包括變電站內(nèi)部各部分之間的信息傳遞和變電站與操作控制中心的信息傳遞。
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　　【關(guān)鍵詞】 變電站綜合自動化 網(wǎng)絡通信技術(shù) 應用
　　1 通信網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)
　　1.1 通信網(wǎng)絡要求
　　變電站自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信模塊極為重要，高性價比、高可靠度的數(shù)據(jù)通信能力成為衡量系統(tǒng)性能的主要標尺�？紤]到變電站運行環(huán)境的特殊性和自動化系統(tǒng)的嚴格要求，變電站自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡需要具備以下幾個功能：（1）動態(tài)響應迅速，延遲��；（2）足夠的可靠性和穩(wěn)定性；（3）良好的電磁抗干擾能力；（4）分層結(jié)構(gòu)。
　　1.2 通信網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)
　　變電站綜合自動化系統(tǒng)的基本架構(gòu)一般由三部分組成（如圖1），分別是：（1）間隔層。提供基本的連接和區(qū)域劃分服務，與現(xiàn)場一次設備的信號源和控制模塊相連，其覆蓋面很廣，包括繼電保護模塊、測試控制裝置、自動反饋模塊、應急自切斷裝置和其他附屬裝備；（2）網(wǎng)絡層。提供數(shù)據(jù)傳輸通道，完成間隔層和變電站層之間的數(shù)據(jù)通信和傳送；（3）變電站層。完成SCADA及變電站整體調(diào)度管理任務，并具備一定的輔助功能，為變電站工程師、電網(wǎng)調(diào)度員、電網(wǎng)運行監(jiān)理人員提供必要的參考。圖1顯示出網(wǎng)絡層在這個體系中扮演著中流砥柱的角色。
　　2 主要應用的通信網(wǎng)絡
　　通信網(wǎng)絡將變電站內(nèi)的各設備、各種分散的組件融合成一個相輔相成、協(xié)同合作的有機整體，并建立起它們與外部系統(tǒng)的良好聯(lián)系性。網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)、通信媒介和通信控制策略是描述通信網(wǎng)絡的主要參數(shù)。以下將對目前主流通信網(wǎng)絡技術(shù)進行闡述。
　　2.1 RS-422/485 接口總線網(wǎng)
　　專用總控單元管理模塊負責該通信系統(tǒng)的調(diào)度，它直接建立起與分布保護測控裝置的連接，或者藉由保護管理機間接與中高壓線路保護裝置、變壓器裝置完成數(shù)據(jù)通信，實時收集系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)和保護信息。另外，其外部接口能力良好，可與電能表、直流觸摸屏、同步裝置等完成直接通信連接�？偪貑卧邆銻S-232/422/485等多種通信標準接口。設置成RS-232模式時，每個接口有且只有一臺裝置；設置成RS-422/485模式時，接口容量大幅增加，每個接口可以接64個裝置，但這些裝置的通信規(guī)約必須相同�？偪匮b置將采集到的數(shù)據(jù)按照不同規(guī)約發(fā)送給遠方調(diào)度和當?shù)乜偪厥�，可以同時向多個調(diào)度室發(fā)送不同規(guī)約的報文，并接收遠方調(diào)度和當?shù)乇O(jiān)控機發(fā)出的控制信號指令，再轉(zhuǎn)發(fā)給測控保護裝置輸出執(zhí)行動作。
　　2.2 現(xiàn)場總線網(wǎng)
　　現(xiàn)場總線網(wǎng)呈現(xiàn)分布式網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，屬于串行通信網(wǎng)絡，其網(wǎng)絡布局與RS-422/485類似，也采用通信控制單元作為連接核心，建立起間隔設備層、后臺監(jiān)控系統(tǒng)和遠端調(diào)度設備的歸一化結(jié)構(gòu)，完成大規(guī)模數(shù)據(jù)通信、命令交換、采集分析變電站各類實時數(shù)據(jù)，以不同規(guī)約、通過不同通信介質(zhì)發(fā)往調(diào)度方，同時接受來自調(diào)度室的控制指令，再轉(zhuǎn)發(fā)給變電站內(nèi)的其他間隔層設備�，F(xiàn)場總線一般采用雙擊交互式通信方式，互為監(jiān)視，形成自鎖，確保足夠的安全可靠性。
　　2.3 以太網(wǎng)
　　歷經(jīng)二十余載的發(fā)展，憑借自身優(yōu)越的性能、良好的適用性，以太網(wǎng)已成為網(wǎng)絡連接的標準，在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛應用。
　　變電站層一般采用百兆以太網(wǎng)，間隔層使用十兆以太網(wǎng)。間隔層內(nèi)具有以太網(wǎng)接口的的設備直接連入以太網(wǎng)系統(tǒng)，其他設備借助規(guī)約轉(zhuǎn)換、測控裝置或低壓保護裝置接入間隔層以太網(wǎng)。設備的位置規(guī)劃依據(jù)其原本的物理位置和最佳間隔分布規(guī)律，連接到最合適的間隔層集線器，再將各集線器接入上層變電站的總集線器，進而將所有間隔層設備連接到了變電站層。如果變電站的自動化系統(tǒng)可靠性要求很高，為確保發(fā)生故障時不至于損失系統(tǒng)功能，可采用雙重化以太網(wǎng)。某些變電站站點眾多，此時還可以采用交換型集線器，劃分間隔層為若干個子網(wǎng)，將每個沖突域的站點數(shù)量控制在一定規(guī)模內(nèi)，保證系統(tǒng)有良好的數(shù)據(jù)傳輸速率。
　　2.4 雙網(wǎng)通信
　　網(wǎng)絡通信拓撲包括星型、總線型、環(huán)型和混合型。星型拓撲結(jié)構(gòu)的任意一個連接只涉及一個站點，訪問控制介質(zhì)的方法簡單易行，訪問協(xié)議也很簡單。這帶來的好處是單一站點故障只會對某一個站點產(chǎn)生影響，不會影響全網(wǎng)。正因為如此，星形拓撲在變電站網(wǎng)絡通信結(jié)構(gòu)中得到了大量應用。但星型拓撲對Hub要求很高，一旦Hub發(fā)生意外故障，全網(wǎng)立刻癱瘓，為保證通信安全，雙網(wǎng)通信應運而生。
　　目前，在傳輸層和應用層還沒有標準雙網(wǎng)通信規(guī)約，國內(nèi)外雙網(wǎng)裝置以雙網(wǎng)冗余傳送為主，在傳輸層和應用層分別采用UDP協(xié)議和DNP3.0協(xié)議，數(shù)據(jù)在雙網(wǎng)上完成傳送。有兩種方式可避免其他設備接收雙網(wǎng)數(shù)據(jù)時的冗余重復處理問題。
　�。�1）收到數(shù)據(jù)后，先與緩存數(shù)據(jù)進行比對，如果緩存沒有則繼續(xù)操作，否則放棄操作。該方案占用CPU資源較多，影響數(shù)據(jù)處理速度；（2）只處理A網(wǎng)數(shù)據(jù)，丟棄所有B網(wǎng)數(shù)據(jù)，將B網(wǎng)置于備用選項。A網(wǎng)一旦發(fā)生斷路或數(shù)據(jù)阻塞，發(fā)生時間溢出后，再切換到備用網(wǎng)絡，使A網(wǎng)處于調(diào)整恢復狀態(tài)。這種模式的弊端是，網(wǎng)絡切換過程中有可能造成數(shù)據(jù)包的丟包現(xiàn)象。
　　參考文獻：
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　　[3]曾志剛.IEC 61850標準在變電站中的應用[J].農(nóng)村電氣化，2011（01）.

  本文關(guān)鍵詞：變電站綜合自動化系統(tǒng)通信網(wǎng)絡技術(shù)的研究和應用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。