变电站自动化系统站内通信模式.doc

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1、变电站自动化系统站内通信模式吉善明长沙理工大学电气与信息工程学院电气05-05班学号：200524170513摘要：本文简述了变电让自动化系统的结构以及其站内通信模式，介绍了变电站三层结构中的各种通信结构。分析了以太网、CAN总线、LonWorks网络、RS-422/485总线等几种结构，总结了各种通信结构的优点和用途。关键字：变电站，自动化系统，通信模式随着电力工业的迅速发展，电力系统的规模不断扩大，系统的运行方式越来越复杂，对自动化水平的要求越来越高，从而促进了变电站自动化技术的不断发展。为避免重复投资，提高信息资源共享的水平，须对变电站自动化系统的信

2、息采集、处理、传输加以规范，对站内通信配置予以综合考虑。在可靠性的基础上尽可能做到了软硬资源的共享，提高了变电站的运行及管理水平，达到变电站减人增效，提高安全运行水平的目的。站内通信系统在变电站自动化系统中占有非常重要的地位。变电站自动化系统的功能在逻辑上可分配在三个层次：变电站层(stationlevel)，间隔层或单元层(baylevel)，设备层(processlevel)。第一层为变电站层，它由间隔层得到实时数据，承担着站内本站操作员与远方监视和维护工程师站的人机接口、监视、管理、控制等变电站主控室功能，并负责与远方调度中心通信。第二层为间隔层或单

3、元层，负责对下层就地装置和智能电子设备(IDEs)进行通信管理、控制等任务，同时也承担着通信规约解释、转换工作。第三层是就地的模拟量、开关量和脉冲量数据采集、保护和控制操作出口，是数字量和模拟量I/O功能。三层之间靠站内通信系统联系。下图为结构图：图一、变电站结构图1.高速以太网这种结构有两种不同的实现方式：一、第一种结构为变电站层与间隔层共享以太网，取消了传统的通信单元。主干网络结构采用光纤自愈环型以太网，间隔层与过程层设备直接采用双绞线以星型方式接入主干网，用TCP/IP网络协议通讯。对于其他智能电子设备(IDEs)，具有以太网接口可直接接入主干网，否

4、则通过网关实现规约转换后接入系统。光纤双环自愈的原理就是将所有的设备分布在信号流向相反的两个环上，平时只有主环在工作，次环处于备份状态;当环上某处光纤断裂或某节点发生故障时，其相邻节点的主环、备环自动环回，这时，环网仍然是一个闭环，通信链路保持畅通。故障点链路恢复后，备环回到备份状态。这种自愈型环网极大地提高了光纤通信的可靠性。二、第二种结构为变电站层与间隔层之间采用的是以太网结构，以TCP/IP网络协议通讯，间隔层与过程层设备采用的是485总线结构，以POLLING方式的厂家的内部规约进行数据交换。第一种结构一般用于220KV及以上枢纽变电站，光纤自愈环

5、网在网络中任一点故障时，可快速切换通道，保证网络上设备的正常通信，其可靠性高于双总线网络，所有的环网接入设备可实时监视与之相连的网络通信状态以及直流电源供电情况，出现问题可通过输出触点及时反应，并能反应故障位置，极大地简化网络的维护。并具有良好的灵活性和扩展性。间隔层与过程层设备直接采用以太网以TCP/IP网络协议通讯，实现数据的高速无瓶颈平衡式传输。第二种结构用于110KV变电站，它的特点是根据各层之间需传输的数据量和开放性要求而采用不同的网络结构和传输协议，变电站层与间隔层之间需要传输整个变电站间隔层设备及智能电子设备采集的数据，因此采用了传输速率较高

6、的以太网结构。而在间隔层与过程层之间由于采用多个通信管理单元，传输的数据量不大，通讯速率要求不高，因而采用传输速率较低的485总线结构。2.CAN总线这种结构为变电站层与间隔层之间采用的是CAN总线结构，以CAN国际标准ISO11898网络协议进行数据交换，间隔层与过程层之间采用的是485总线结构，以POLLING方式的厂家的内部规约进行数据交换。CAN(ControllerAreaNetwork)--控制器局部网，属于现场总线的范畴，它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通讯网络。CAN总线采用双线串行通信方式，检错能力强，可在高噪声干扰环境中合作。

7、CAN具有优先权和仲裁功能，多个控制模块通过CAN控制器挂到CAN-bus上，形成多主机局部网络。CAN总线结构通讯速率比以太网慢，最高只能达到1MB/s，但基本能满足站内数据交换的要求。这种结构用于110KV变电站，它的其它特点与以太网第二种结构相同。3.LonWorks网络这种结构也有两种不同的实现方式：第一种结构为间隔层与过程层之间采用LonWork网络技术，以LonTalk协议进行数据交换，与站内智能电子设备(IDEs)的通讯经过规约转换直接挂在LonWork网上实现数据共享，而变电站层与间隔层之间采用直接串口通讯。   第二种结构为变电站层与间隔

8、层之间采用直接串口与调度主站通讯、采用MOXA卡或直接串口经过规约