綜自硬件系統(tǒng)

第四章

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)（一）、微機(jī)測(cè)控保護(hù)裝置的典型結(jié)構(gòu)

一、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的間隔層

2、EDCS-7000型（6U）裝置背視圖工作電源端子1B控制輸出端子1A狀態(tài)量接入端子2A控制輸出端子2B直流輸入及通信端子3A控制輸出端子3B模入端子4EDCS-6000I型裝置后視圖（掉后蓋板）電源板主板（CPU板）模入板（變換器板）輸出板EDCS-7000板件簡(jiǎn)介1、EDCS-7000型（6U）電源板控制部分電源部分2、EDCS-7000型（6U）開入、開出板狀態(tài)量輸入部分控制輸出部分裝置輸出板2母線電壓測(cè)量用電壓變換器操作斷路器出口用繼電器防跳用繼電器控制電源和控制回路檢測(cè)用光隔接信號(hào)交換板用插頭3、EDCS-7000型（6U）主板直流信號(hào)輸入部分通信及防雷部分控制輸出部分裝置CPU4、EDCS-7000型（6U）模入板電壓、電流變換器（二）、遙測(cè)采集的實(shí)現(xiàn)

基本的測(cè)量回路有“兩表法”和“三表法”，其接線原理圖如圖所示

圖5-5基本測(cè)量回路（a）兩表法；（b）三表法電度量的采集：1、采用脈沖電度表2、采用智能電度表（三）、遙信采集的實(shí)現(xiàn)量遙信類型斷路器、隔離倒閘位置保護(hù)動(dòng)作信號(hào)斷路器操作機(jī)構(gòu)信號(hào)主變分接頭位置等等遙信采集注意的問題：

1、防抖動(dòng)2、雙位置遙信問題（三）、遙控功能的實(shí)現(xiàn)命令中先指定操作性質(zhì)（分或合閘）----返?！獔?zhí)行（四）、同期合閘功能的實(shí)現(xiàn)

1、RS232/422/485串行通信接口2、現(xiàn)場(chǎng)總線接口3、以太網(wǎng)接口（五）測(cè)控保護(hù)裝置的通信接口

（六）、微機(jī)測(cè)控裝置舉例

DF1725綜合測(cè)控裝置

主要功能12點(diǎn)模擬量的采集32/64路狀態(tài)量的采集(基本配置32路)9路（18個(gè)點(diǎn)）數(shù)字量輸出(基本配置4路)4路模擬遙調(diào)輸出（可擴(kuò)充）自動(dòng)檢同期檢無壓

1、通訊接口通訊口是三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的異步RS232/485口,采用九芯RS232插座(針式)，引腳定義：2-收,3-發(fā),5-地，7-RTS（請(qǐng)求發(fā)送）,8-485+,9-485-通信速率：110～9600bps通訊配置2、現(xiàn)場(chǎng)總線接口

DF1725模塊支持FDK-BUS網(wǎng)和CAN網(wǎng)兩種現(xiàn)場(chǎng)總線接口

,充分發(fā)揮FDK-bus數(shù)據(jù)傳輸速度快、對(duì)鐘精度高和CAN異常數(shù)據(jù)響應(yīng)快的特點(diǎn)，提高了系統(tǒng)的可靠性和實(shí)時(shí)性。采用九芯RS232插座(針式)，其引腳定義如下：1--FDK-BUS+,2—FDK-BUS-,3—FG,4—CAN+,5-CAN-,6—CANGND；(出廠為1-F+，2-F-；3-C+，4，C-，5-CGND)3、雙以太網(wǎng)接口通訊速率：10Mbps通訊距離：

180m超過180米需加中繼器二、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的變電站層設(shè)備

（一）通信規(guī)約

通信規(guī)約包括：數(shù)據(jù)編碼、傳輸控制字符、傳輸報(bào)文格式、呼叫應(yīng)答方式、差錯(cuò)控制方式、通信方式（單工、半雙工、全雙工）、同步方式（同步或異步）、傳輸速率等。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，必須選擇同一套通信規(guī)約，用于約束通信雙方。IEC國(guó)際電工委員會(huì)

幀類別代碼通過多種類型的標(biāo)準(zhǔn)通信接口及規(guī)約來溝通多種類型的繼電保護(hù)裝置、數(shù)據(jù)采集裝置、智能測(cè)控裝置與后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)和電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)之間的信息聯(lián)系。它—方面通過與繼電保護(hù)裝置、數(shù)據(jù)采集裝置、智能測(cè)控裝置進(jìn)行通信，搜集變電站運(yùn)行情況中的各類實(shí)時(shí)信息送往后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)和電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)視；另一方面接收和轉(zhuǎn)發(fā)來自后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)和電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的各類操作命令，對(duì)變電站的斷路器、隔離開關(guān)、變壓器分接頭等進(jìn)行遙控、遙調(diào)操作。

（二）、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備

1、通信控制器（通信處理器、通信管理機(jī)）

RCS—9698采用以下標(biāo)準(zhǔn)通信規(guī)約與外部設(shè)備進(jìn)行通信。

(1)與后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)之間的通信規(guī)約采用DL／T667—1999(1EC60870—6—103)標(biāo)準(zhǔn)。

(2)與調(diào)度端之間的通信規(guī)約采用DL／T634—1997(1EC60870—6—101)、部頒CDT、SCl801等標(biāo)準(zhǔn)。(3)與保護(hù)、數(shù)據(jù)采集和智能測(cè)控等裝置之間的通信規(guī)約采用DL／T667—1999IEC60870—6—103)規(guī)約和各類智能裝置自定義規(guī)約。通過多種類型的標(biāo)準(zhǔn)通信接口及規(guī)約來溝通多種類型的繼電保護(hù)裝置與總控單元或后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)之間的信息聯(lián)系。完成通信轉(zhuǎn)接和規(guī)約轉(zhuǎn)換。2、保護(hù)管理機(jī)通信控制器和保護(hù)管理機(jī)面板1）作用：RCS—9700遠(yuǎn)動(dòng)工作站作為變電站對(duì)外的通信控制器，用于收集全站測(cè)控單元、保護(hù)裝置等智能電子設(shè)備的數(shù)據(jù)，經(jīng)規(guī)約轉(zhuǎn)換后以CDT、u4F、SCl801、IEC60870—6—101、IEC60870—6—104、DNP3．0等規(guī)約，通過模擬通道、數(shù)字通道或網(wǎng)絡(luò)向調(diào)度端／集控站傳送，同時(shí)接收調(diào)度端／集控站的遙控、遙調(diào)命令向變電站設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)。設(shè)于集控站的遠(yuǎn)動(dòng)工作站還承擔(dān)與子站的通信任務(wù)。3、遠(yuǎn)動(dòng)工作站2）、遠(yuǎn)動(dòng)工作站特點(diǎn)：遠(yuǎn)動(dòng)信息采用“直采直送”的方式，遠(yuǎn)動(dòng)工作站的運(yùn)行獨(dú)立于后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，雙方互不影響。遠(yuǎn)動(dòng)工作站可以采用單機(jī)模式，也可以采用雙機(jī)模式，并支持各種類型的遠(yuǎn)動(dòng)通道(模擬通道、數(shù)字通道、網(wǎng)絡(luò)方式)，遠(yuǎn)動(dòng)工作站與站內(nèi)通信采用以太網(wǎng)。裝置最多可以提供6個(gè)調(diào)度通信接口，可以構(gòu)成多種模式，如，形成三組主、備通道，分別接往三個(gè)調(diào)度、集控中心；也可由用戶自行組合。6個(gè)通信接口支持與多種通道設(shè)備接口，如調(diào)制解調(diào)器、數(shù)字微波、光端機(jī)等。必要時(shí)，可通過外加轉(zhuǎn)換模塊擴(kuò)展光纖接口。4、智能網(wǎng)關(guān)RCS—9782智能網(wǎng)關(guān)是RCS—9700變電站綜合自動(dòng)化的一種通信控制裝置，用于RCS系列微機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置與后臺(tái)監(jiān)控及遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)之間的通信，完成通信轉(zhuǎn)接。在站控層，通過雙以態(tài)網(wǎng)接口與各類監(jiān)控機(jī)、遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)以及其它網(wǎng)關(guān)交換信息。在間隔層，以WORLDFIP總線方式與保護(hù)、測(cè)控、保護(hù)測(cè)控一體化裝置進(jìn)行通信，收集各類保護(hù)測(cè)控信息，5、規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置用于多種繼電保護(hù)裝置及其它智能設(shè)備與當(dāng)?shù)乇O(jiān)控、保護(hù)信息管理裝置等通信。在間隔層，通過多種類型的標(biāo)準(zhǔn)通信接口與繼電保護(hù)、故障錄波器、電能表、直流屏等裝置進(jìn)行通信，搜集各類保護(hù)及其它信息，再通過網(wǎng)絡(luò)或串口，經(jīng)規(guī)約轉(zhuǎn)換后送往當(dāng)?shù)乇O(jiān)控或保護(hù)信息管理裝置等。RCS—9794處于中間層，對(duì)上(與當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)、保護(hù)信息管理裝置等通信)、對(duì)下(與繼電保護(hù)裝置、故障錄波器、電能表、直流屏等智能設(shè)備通信)均支持多種通信接口和多種通信協(xié)議。RCS—9794提供的對(duì)上通信接口類型有以態(tài)網(wǎng)接口(雙絞線或光纖)、RS232串口。最多可以提供4個(gè)光纖或雙絞線以態(tài)網(wǎng)接口、2個(gè)BS232串口，最多同時(shí)掛接6種不同協(xié)議。RCS—9794提供的對(duì)下通信接口類型有RS232／RS485／RS422(雙絞線或光纖)，以態(tài)網(wǎng)：(雙絞線或光纖)通信，最多提供2個(gè)以態(tài)網(wǎng)(雙絞線或光纖)、54個(gè)串口雙絞線接口；(或者36個(gè)光纖串行接口)最多可以同時(shí)掛接11種不同的協(xié)議。6、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)：

用于構(gòu)成分布式高速工業(yè)級(jí)雙以太網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)站級(jí)單元的信息共享以及站內(nèi)設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)處理以及站級(jí)聯(lián)鎖控制，設(shè)備組屏布置。網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸速率≥100Mbps，東方電子生產(chǎn)的通信控制器（通信處理器、通信管理機(jī)）例：DF1710A主處理器模塊用于變電站內(nèi)通訊信息匯總、處理及傳送。網(wǎng)絡(luò)方式可采用FDK-BUS和CAN-BUS雙現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，亦可采用FDK-BUS光纖雙環(huán)網(wǎng)或以太網(wǎng)。裝置可提供靈活的安裝方式，既可集中安裝于F1700機(jī)柜之中，也可以分散就近安裝在變電站各處。

功能特點(diǎn)1、能夠?qū)崿F(xiàn)雙機(jī)熱備份自動(dòng)切換功能，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。2、采用IRIG-B硬件對(duì)鐘方式，確保系統(tǒng)內(nèi)各裝置之間的時(shí)鐘同步精度達(dá)到0.1毫秒。3、與DF1740A配合可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)時(shí)鐘自動(dòng)切換到主機(jī)對(duì)鐘，始終保持系統(tǒng)時(shí)鐘的高精度和可靠性4、FDK-BUS和CAN-BUS雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)高速數(shù)據(jù)通訊接口，保證通訊的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性；FDK-BUS接口用于連接多達(dá)64個(gè)（超過32個(gè)需加FDK-BUS中繼器）保護(hù)、測(cè)控裝置或插件的高速通信FDK-BUS光纖雙環(huán)網(wǎng)通信，每個(gè)DF1710A最多可接127個(gè)保護(hù)、測(cè)控裝置，用于實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的全光纖通信，極大地提高了系統(tǒng)通信的可靠性5、可配置為雙以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，與具有以太網(wǎng)通信能力的保護(hù)、測(cè)控裝置通信，使網(wǎng)絡(luò)通訊可靠、安全、容量大6、提供10個(gè)串行接口，其中2個(gè)為可編程的同步/異步RS232/RS485/RS422接口，可用于通過同步/異步方式與調(diào)度主站通信；8個(gè)為異步RS232/RS422/RS485接口，可用于其它智能設(shè)備間通信7、2個(gè)異步RS232維護(hù)口，用于當(dāng)?shù)鼐S護(hù)調(diào)試，其中一個(gè)可用于遠(yuǎn)程維護(hù)口。8、采用高分辨率液晶屏幕顯示，清晰度高，顯示內(nèi)容全面直觀；薄膜按鍵美觀耐用，使現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)觀察、維護(hù)、操作方便可行（三）、GPS同步時(shí)鐘1、用途為綜合自動(dòng)化系統(tǒng)提高高精度的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)對(duì)時(shí)時(shí)鐘（例：東方電子的IDC540同步時(shí)鐘）IRIG是英文Inter-RangeInstrumentationGroup（靶場(chǎng)間測(cè)量?jī)x器組）的縮寫，它是美國(guó)靶場(chǎng)司令委員會(huì)的下屬機(jī)構(gòu)，它所制定的IRIG標(biāo)準(zhǔn)，已成為國(guó)際上通用標(biāo)準(zhǔn)。

IRIG串行時(shí)間碼，共有六種格式。即IRIG—A、B、D、E、G、H。它們的主要差別是時(shí)間碼的幀速率不同，從最慢的每小時(shí)一幀的D格式到最快的每十毫秒一幀的G格式。由于IRIG—B格式時(shí)間碼（以下簡(jiǎn)稱B碼）是每秒一幀的時(shí)間碼，最適合使用的習(xí)慣，而且傳輸也較容易。因此，在IRIG六種串行時(shí)間碼格式中，應(yīng)用最為廣泛的是B碼。

為了便于傳遞，可用標(biāo)準(zhǔn)正弦波載頻進(jìn)行幅度調(diào)制。標(biāo)準(zhǔn)正弦波載頻的頻率與碼元速率嚴(yán)格相關(guān)。B碼的標(biāo)準(zhǔn)正弦波載頻頻率為1KHz。同時(shí)其正交過零點(diǎn)與所調(diào)制格式碼元的前沿相符合，標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)制比為10比3。調(diào)制后的B碼通常稱IRIG-B（AC）碼，未經(jīng)幅度調(diào)制的通常稱IRIG-B（DC）碼。

IRIG-B(DC)碼的接口通常采用TTL接口和RS422（V.11）接口。IRIG-B(AC)碼的接口采用平衡接口。IRIG-B(DC)碼的同步精度可達(dá)亞微秒量級(jí)，IRIG-B(AC)碼的同步精度一般為10～20s(微秒)。（四）變電站層設(shè)備配置

1、主機(jī)：用作站控層數(shù)據(jù)收集、處理、存儲(chǔ)及網(wǎng)絡(luò)管理的中心。110KV及以下變電站采用單機(jī)配置220KV及以上變電站主機(jī)雙重化配置，同時(shí)運(yùn)行，互為熱備用。主機(jī)應(yīng)采用非PC構(gòu)架的產(chǎn)品。2、操作員站：操作員站是站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)的主要人機(jī)界面，用于圖形及報(bào)表顯示、事件記錄及報(bào)警狀態(tài)顯示和查詢，設(shè)備狀態(tài)和參數(shù)的查詢，操作指導(dǎo)，操作控制命令的解釋和下達(dá)等等。運(yùn)行人員可通過運(yùn)行工作站對(duì)變電站各一次及二次設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行監(jiān)測(cè)和操作控制。

110KV及以下變電站采用主機(jī)兼操作員站，220KV及以上電壓等級(jí)的變電站操作員站為雙機(jī)冗余配置。3、工程師站：配置1臺(tái)工程師站，用于整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的維護(hù)、管理，可完成數(shù)據(jù)庫(kù)的定義、修改，系統(tǒng)參數(shù)的定義、修改，報(bào)表的制作、修改，以及網(wǎng)絡(luò)維護(hù)、系統(tǒng)診斷等工作。對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的維護(hù)僅允許在工程師站上進(jìn)行，并需有可靠的登錄保護(hù)。4、遠(yuǎn)動(dòng)工作站：2臺(tái)專用獨(dú)立設(shè)備冗余配置，直采直送，通過專用通道點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式以及站內(nèi)的數(shù)據(jù)網(wǎng)接入設(shè)備向各級(jí)調(diào)度傳送遠(yuǎn)動(dòng)信息。5、五防工作站：根據(jù)變電站的防誤閉鎖方案，可選擇配置1臺(tái)五防工作站，通過五防工作站實(shí)現(xiàn)對(duì)全站設(shè)備的五防操作閉鎖功能。在五防工作站上可進(jìn)行操作預(yù)演，可檢驗(yàn)、打印和傳輸操作票，并對(duì)一次設(shè)備實(shí)施“五防”強(qiáng)制閉鎖。五防鎖具按本期規(guī)模配置。6、打印機(jī)及音響報(bào)警裝置：打印機(jī)：配置針式打印機(jī)和激光打印機(jī)針式打印機(jī)用于實(shí)時(shí)打印事件、報(bào)警信號(hào)等；激光打印機(jī)用于打印報(bào)表等。激光打印機(jī)應(yīng)具有網(wǎng)絡(luò)打印功能。音響報(bào)警裝置：由工作站驅(qū)動(dòng)音響報(bào)警，并能閃光，音量可調(diào)。

（五）變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成

---采用串行通信接口RS-232和RS-422／485。

---采用現(xiàn)場(chǎng)總線

---采用局域網(wǎng)

1、采用串行通信接口RS-232/422/485（1）RS-232接口標(biāo)準(zhǔn)RS-232是美國(guó)電子電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA制定的物理接口標(biāo)準(zhǔn)，也是目前數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用最廣泛的一種標(biāo)準(zhǔn)。圖5-21RS-232D接口標(biāo)準(zhǔn)（a）在電話網(wǎng)上的數(shù)據(jù)通信；（b）RS-232D標(biāo)準(zhǔn)接口的數(shù)據(jù)線和控制線：（c）DB-25型連接器RS-232C是為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（即只用一對(duì)收、發(fā)設(shè)備）通訊而設(shè)計(jì)的，其驅(qū)動(dòng)器負(fù)載為3～7kΩ。所以RS-232適合本地設(shè)備之間的通信。采用RS-232C接口構(gòu)成變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)需要用通信擴(kuò)展卡實(shí)現(xiàn)，可將RS-232C通信擴(kuò)展為8個(gè)、16個(gè)、24個(gè)、或32個(gè)采用串行通信接口RS-232組網(wǎng)（2）采用串行通信接口RS-422/4852.、采用現(xiàn)場(chǎng)總線組網(wǎng)CAN總線變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)綜自后臺(tái)機(jī)測(cè)控保護(hù)單元EDCS-6001通信轉(zhuǎn)接器威勝表CAN總線采用LONWORKS現(xiàn)場(chǎng)總線構(gòu)成的通信系統(tǒng)3、采用局域網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)----通過數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)把地理上分散的、有獨(dú)立處理能力的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接起來，依靠功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享的一中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)覆蓋地理面積的大小，可分為廣域網(wǎng)WAN、城域網(wǎng)MAN和局域網(wǎng)LAN。IEEE（美國(guó)電氣與電子工程師學(xué)會(huì)）局域網(wǎng)LAN參考模型（通信標(biāo)準(zhǔn)）

IEEE于1980年2月成立了局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)(簡(jiǎn)稱IEEE802委員劊，專門從事局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化的工作。IEEE802委員會(huì)制訂的局域網(wǎng)參考標(biāo)準(zhǔn)及LAN參考模型對(duì)計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)的發(fā)展起到了不可忽視的作用。

LAN參考模型只定義了局域網(wǎng)所必須的標(biāo)準(zhǔn)它對(duì)應(yīng)OSI的參考模型中的最低兩層。

IEEE802委員會(huì)為局域網(wǎng)制訂的IEEE802系列標(biāo)準(zhǔn)包括：

IEEE802．1；定義了局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)互連以及網(wǎng)絡(luò)管理與性能測(cè)試。

IEEE802．2：定義了邏輯鏈路控制LLC子層的功能和服務(wù)。

IEEE802．3，定義了CSMA／CD總線介質(zhì)訪問控制MAC子層與物理層的規(guī)范。

IEEE802．4：定義了令牌總線(TokenBus)介質(zhì)訪問控制MAC子層與物理層的規(guī)范。

IEEE802．5：定義了令牌環(huán)(TokenPans)介質(zhì)訪問控制MAC子層與物理層的規(guī)范。

IEEE802．6：定義了城域網(wǎng)MAN介質(zhì)訪問控制MAC子層與物理層的規(guī)范。

IEEE802．7：定義了寬帶傳送技術(shù)。

IEEE802．8：定義了光纖技術(shù)。

IEEE802．9：定義了綜合語音與數(shù)據(jù)局域網(wǎng)IVDLAN技術(shù)。

IEEE802．10：定義了可互操作的局域網(wǎng)安全性規(guī)范SILS。

IEEE802．11；定義了無線局域網(wǎng)技術(shù)。

IEEE802．12；定義了100BaseVG-AnyLAN的介質(zhì)訪問控制MAC子層與物理層的規(guī)范。以太網(wǎng)的來歷及其通信標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)是采用CSMA／CD總線仲裁技術(shù)通信標(biāo)準(zhǔn)的基帶總線局域網(wǎng)。最初由美國(guó)施樂公司于1975年研制成功，并以曾經(jīng)在歷史上用來表示傳播電磁波的介質(zhì)(以太)來命名。1981年，施樂公司與DEC公司以及Intel公司合作，聯(lián)合提出了以太網(wǎng)(Ethernet)的規(guī)范。這個(gè)規(guī)范后來成為I