電站體系內(nèi)通信技術(shù)

1、電站體系內(nèi)通信技術(shù)    隨著自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，變電站自動(dòng)化技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。同時(shí)，變電站自動(dòng)化技術(shù)在我國(guó)電力系統(tǒng)的應(yīng)用得到大力推廣，原來(lái)投運(yùn)的老變電站通過(guò)技術(shù)改造實(shí)現(xiàn)了變電站自動(dòng)化，達(dá)到了無(wú)人值班運(yùn)行水平。其中通信技術(shù)的應(yīng)用是變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能、性能改善和提高的基礎(chǔ)，通信技術(shù)的應(yīng)用和完善是影響變電站自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展方向最重要的技術(shù)。1 變電站通信網(wǎng)絡(luò)的要求由于數(shù)據(jù)通信在綜合系統(tǒng)內(nèi)的重要性，經(jīng)濟(jì)、可靠的數(shù)據(jù)通信成為技術(shù)的核心，而由于變電站的特殊環(huán)境和綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的要求，使變電站自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)具有以下特點(diǎn)和要求。

2、1. 1 快速的實(shí)時(shí)響應(yīng)能力變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)要及時(shí)的傳輸現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行信息和操作控制信息。在電力工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳送都有嚴(yán)格的實(shí)施性指標(biāo)，網(wǎng)絡(luò)必須很好地保證數(shù)據(jù)通信的實(shí)施性。1. 2 高效的可靠性電力系統(tǒng)是連續(xù)運(yùn)行的，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)也必須連續(xù)運(yùn)行。通信網(wǎng)絡(luò)的故障和非正常工作會(huì)影響整個(gè)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行，設(shè)計(jì)不合理的系統(tǒng)，嚴(yán)重時(shí)甚至造成設(shè)備和人身事故，導(dǎo)致很大的損失，因此變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)必須保證很高的可靠性。1. 3 優(yōu)良的電磁兼容性能變電站是一個(gè)具有強(qiáng)電磁感榮的環(huán)境，存在電源、雷擊、跳閘等強(qiáng)電磁干擾和地電位差干擾，通信環(huán)境惡劣，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)必須注意采取相應(yīng)的措施消

3、除這些干擾。1. 4 分層式結(jié)構(gòu)這是由整個(gè)系統(tǒng)的分層分布式結(jié)構(gòu)所決定的，也只有實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)的分層，才能實(shí)現(xiàn)整個(gè)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的分層分布式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)的個(gè)層次又各自具有特殊的應(yīng)用條件和性能要求，因此每一層都要有合適的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。2 變電站主要應(yīng)用的通信網(wǎng)絡(luò)變電站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)連接個(gè)設(shè)備層，是獨(dú)立的各自分散的設(shè)備形成協(xié)同工作的有機(jī)總體，并與外部系統(tǒng)緊密連接。目前，在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的通信網(wǎng)絡(luò)有 3 種類型。2. 1 RS 422 /485 接口總線網(wǎng)目前在有些變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中，微機(jī)保護(hù)、微機(jī)監(jiān)控和其他微機(jī)型的自控裝置間的通信大多通過(guò)RS 422 /485 通信接口相連，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)與微機(jī)保護(hù)

4、和自動(dòng)裝置間的相互交換數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息。節(jié)省了大量連接電纜，接線簡(jiǎn)單、可靠。2. 2 Lon Works 現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)Lon Works 技術(shù)是 一種“面向數(shù)據(jù)”的 網(wǎng)絡(luò) 技術(shù)。Lon Works 的核心是 Neuron 神經(jīng)元芯片。它的顯著特點(diǎn)是既能管理通信，又具有 I/O 和控制功能，變電站采用多 Neuron 芯片的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展方式，由每個(gè)I / O 單元或保護(hù)單元處理大量數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)只能用于實(shí)現(xiàn)各單元之間的數(shù)據(jù)傳輸?；?Lon Works 網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)方案，如圖 1 所示。每個(gè)間隔單元都有 Neu-ron 芯片，通過(guò)其網(wǎng)絡(luò)接口實(shí)現(xiàn)互連。主站計(jì)算機(jī)可通過(guò) Lon Works 接口連接，通信網(wǎng)絡(luò)采用

5、雙絞線。Lon Works 通信網(wǎng)絡(luò)最高通信速率可達(dá) 1. 25Mb / s，最大通信距離可達(dá) 2000m，最多可連接 64 個(gè)結(jié)點(diǎn)。完全能滿足變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的要求。2. 3 以太網(wǎng)在以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中重要的通信設(shè)備就是“網(wǎng)卡”，網(wǎng)卡上面裝有處理器和存儲(chǔ)器。在變電站層一般采用 100M 以太網(wǎng)，間隔層使用 10M 以太網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)通信采用 TCP/IP 協(xié)議，每一個(gè)通信單元均要有唯一的 IP 地址。間隔層的保護(hù)裝置、測(cè)控裝置自動(dòng)裝置等具備以太網(wǎng)口的設(shè)備直接接入間隔層以太網(wǎng)，其他設(shè)備通過(guò)規(guī)約轉(zhuǎn)換接入間隔層以太網(wǎng)，根據(jù)所屬的間隔和物理位置連接到適當(dāng)?shù)拈g隔層集線器，再將所有的間隔層集線器接入變電站層網(wǎng)絡(luò)交換

6、機(jī)。所有變電站層設(shè)備直接接到變電層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。3 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通信內(nèi)容3. 1 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)與上級(jí)調(diào)度的通信變電站自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)具有與電力系統(tǒng)控制中心通信的功能，不另設(shè)獨(dú)立的遠(yuǎn)動(dòng)裝置，而由自動(dòng)化系統(tǒng)的上機(jī)位( 集中管理機(jī)) 或通過(guò)通信控制機(jī)執(zhí)行遠(yuǎn)動(dòng)功能。把變電站所需測(cè)量的模擬量、電能量、狀態(tài)信息和 SOE 等類信息傳送至控制中心，這些信息是變電站和控制中心共用的，不必專門(mén)為送控制中心而單獨(dú)采集。同時(shí)應(yīng)能接收調(diào)度端下達(dá)的各種操作命令、在線修改保護(hù)定值、召喚實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)。即完成全部四遙( 遙測(cè)、遙控、遙信、遙調(diào)) 功能。3. 2 變電站內(nèi)部的通信在具有變電站層

7、間隔層( 單元層) 過(guò)程層( 設(shè)備層) 的分層分布式自動(dòng)化系統(tǒng)中，需要傳輸以下幾部分。1) 過(guò)程層與間隔層的信息交換。過(guò)程層提供的信息有兩種，模擬量和狀態(tài)、故障信息。該信息包括斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的位置、主變壓器分接頭位置、變壓器、互感器、避雷器的診斷信息以及斷路器操作信息等。2) 間隔層設(shè)備之間的通信。間隔層設(shè)備內(nèi)部通信，主要解決兩個(gè)問(wèn)題: 數(shù)據(jù)共享互相閉鎖。不同間隔層之間的數(shù)據(jù)交換有主、后備繼電保護(hù)工作狀態(tài)、互鎖、相關(guān)動(dòng)作閉鎖、電壓無(wú)功綜合控制裝置工作狀態(tài)等信息。3) 間隔層與變電站層的通信。間隔層與變電站層的通信內(nèi)容有: 測(cè)量及狀態(tài)信息; 操作信息; 參數(shù)信息。4) 變電站層的內(nèi)部通信。變電

8、站層不同設(shè)備間的通信，根據(jù)各設(shè)備任務(wù)特點(diǎn)，傳輸所需的測(cè)量信息、狀態(tài)信息和操作命令。4 變電站自動(dòng)化通信規(guī)約標(biāo)準(zhǔn)變電站自動(dòng)化技術(shù)在我國(guó)已發(fā)展多年，各個(gè)廠家的內(nèi)部的通信規(guī)約相比國(guó)際、國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的通用協(xié)議，其成熟度比較差。從目前趨勢(shì)來(lái)看，IEC 的一系列標(biāo)準(zhǔn)最具有代表性，得到了廣泛的支持，必將成為最終通行的國(guó)際和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。所以，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)通信規(guī)約采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)通信規(guī)約是今后發(fā)展的趨勢(shì)，是提高變電站自動(dòng)化系統(tǒng)通信網(wǎng)路開(kāi)放性、互操作性、安全可靠性的根本途徑。5 結(jié)束語(yǔ)通信是變電站自動(dòng)化系統(tǒng)非常重要的基礎(chǔ)功能。在一個(gè)以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的變電站內(nèi)，借助于通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能、繼電保護(hù)功能的相互配合與數(shù)據(jù)共享及存儲(chǔ)，提高了變電站運(yùn)行的可靠性; 在遠(yuǎn)方控制中心，通過(guò)先進(jìn)的通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站開(kāi)關(guān)設(shè)備的遠(yuǎn)方控制、