工業(yè)以太網(wǎng)在變電站綜合自動化系統(tǒng)的應用
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1引言
變電站自動化系統(tǒng)是由多臺微機組成的分層分布式控制系統(tǒng)，包括微機監(jiān)控、微機保護、電能質(zhì)量自動控制等多個子系統(tǒng)。在各個子系統(tǒng)中往往又由多個智能模塊組成。例如：在微機保護子系統(tǒng)中，有變壓器保護、電容器保護、各種線路保護等。因此在變電站自動化系統(tǒng)內(nèi)部，必須通過內(nèi)部數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)各子系統(tǒng)內(nèi)部和各子系統(tǒng)之間的信息交換和信息共享，以減少變電站二次設(shè)備的重復配置并簡化各子系統(tǒng)的互連，這樣既減少了重復投資，又提高了系統(tǒng)整體的安全性和可靠性。
2變電站綜合自動化系統(tǒng)對通信網(wǎng)絡(luò)的要求
經(jīng)濟、可靠的數(shù)據(jù)通信是變電站綜合自動化系統(tǒng)的技術(shù)核心，變電站的特殊環(huán)境使得變電站自動化系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)應滿足以下要求：
（1）快速的實時響應能力；（2）高可靠性；優(yōu)良的抗干擾能力；（4）分層式結(jié)構(gòu)。
在電力工業(yè)標準中對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸都有嚴格的實時性指標，網(wǎng)絡(luò)必須保證數(shù)據(jù)通信的實時性。1997年8月國際大電網(wǎng)會議上，WG34.03工作組提出了對變電站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸時間的要求：
設(shè)備層和間隔層之間、間隔層內(nèi)各設(shè)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(shè)備之間、變電站和控制中心之間為1O00ms。
變電站是一個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(shù)據(jù)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變電站綜合自動化系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的選擇
變電站綜合自動化系統(tǒng)的通信功能，由系統(tǒng)與調(diào)度中心的通信及系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備間的通信兩部分組成。變電站綜合自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信過程原理見圖1。
系統(tǒng)與調(diào)度中心的通信網(wǎng)絡(luò)無可爭議地選用以太網(wǎng)；系統(tǒng)內(nèi)部通信網(wǎng)絡(luò)的選擇，受性能、價格、硬件、軟件、用戶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(tǒng)內(nèi)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)應滿足組網(wǎng)靈活，可擴展性好，維修調(diào)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(tǒng)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(guī)約；應根據(jù)變電站的規(guī)模和在系統(tǒng)中所處的地位靈活選擇。
系統(tǒng)內(nèi)部通信網(wǎng)絡(luò)目前通常采用現(xiàn)場總線或工業(yè)以太網(wǎng)。
4現(xiàn)場總線在變電站綜合自動化系統(tǒng)中的應用
在小規(guī)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)的不足在于接點數(shù)目比較少，無法實現(xiàn)多主冗余，有瓶頸問題。
工作方式為點對點，上位機一個通信口最多只能接10個節(jié)點，RS485串口構(gòu)成一主多從，只能接32個節(jié)點，此外有信號反射、中間節(jié)點l司越。
當變電站規(guī)模較大時，站內(nèi)節(jié)點數(shù)較多，一般在40個以上，多主冗余要求和節(jié)點數(shù)量增加使和RS485難以勝任，應考慮選擇現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)場總線網(wǎng)將所有節(jié)點連接在一起，可以方便地增減節(jié)點，一般可連接110個節(jié)點；具有點對點、一點對多點和全網(wǎng)廣播傳送數(shù)據(jù)的功能；常用的有LonWorks網(wǎng)和CAN網(wǎng)，兩個網(wǎng)絡(luò)均為中速網(wǎng)絡(luò)，500m時LDhw。rks網(wǎng)傳輸速率可達／s，CAN網(wǎng)在小于40m時達1Mb／s。
網(wǎng)是一種多主總線，采用串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，通信介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光纖。
網(wǎng)的媒介訪問方式為問答式，在節(jié)點出錯時可自動切除與總線的聯(lián)系。
網(wǎng)上的所有節(jié)點是平等的，媒介訪問方式為載波監(jiān)聽多路訪問／沖撞檢測（CSMA／方式，內(nèi)部通信遵循LDnTa1k協(xié)議，對重要信息有優(yōu)先級。LonWorks網(wǎng)在監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)節(jié)點異常時可使該節(jié)點自動脫網(wǎng)；LDhw。rks網(wǎng)是無源網(wǎng)絡(luò)，通過脈沖變壓器隔離，具有很強抗電磁干擾能力。
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