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1、2007年4月第2期总第136期网络技术在变电站自动化中的应用1、23周斌,谢银花(1.广东工业大学,广东广州510080;2.中水珠江规划勘测设计有限公司,广东广州510610;3.珠江水利委员会珠江水利科学研究院,广东广州510611)摘要:根据国内外变电站自动化技术发展及应用现状,从实际工程应用的角度,说明计算机通信网络是变电站自动化系统的关键。通过研究新一代基于嵌入式以太网的高压监控系统,明确了网络实现方案及其功能特点。关键词:变电站;自动化;现场总线;以太网;嵌入式网络管理0引言开/闭、继电保护装置的参数设置、故
2、障诊断、近年来,随着计算机芯片及网络等新技远程抄表等控制命令。这就要求IED设备满术的不断采用,从根本上改变了传统变电站足局域网标准,I/O设备作为局域网上的一个二次设备的基本面貌。全数字化的设备、以节点。在实际采用计算机局域网的标准上,网络构成的系统、辅以成熟的调度自动化系一般存在着采用“工业以太网”(Ethernet)统等,正在不断地提高变电站运行的自动化和“现场总线”两种不同的做法。程度和可靠性。网络技术已成为变电站自动在上世纪90年代中期,国内外曾掀起一化发展的关键技术,它把分散的各种智能设场声势不小的“现场总线热
3、”,国家有关部门备组成一体化的网络系统,进而构成功能完也拨款几千万元组成攻关课题。但在实际应备、高可靠、高效率的自动化系统。用中,还有许多共同的疑问,其中最主要是1网络通信技术其标准问题。现场总线存在多种标准有两个在设计信息及数据通信的策略中,几乎原因,首先是技术上的原因,即适用场合和每一个制造商设计的IED都有以电气工业协用户习惯的原因。广义的现场总线包括传感会(EIA)的RS-232或RS-485标准为基础器、执行器总线,亦称I/O总线,其特点是信的物理层接口,并在数据链路层和应用层用息简单但传输速度快,其典型代表有基
4、于软件完成系统与任何一个IED设备的连接。CAN的DeviceNet、interbus-s等,另外还有设但随着计算机局部网络(LAN)技术的发展,备总线可用于控制,其信息量大而且复杂,越来越多的制造商把注意力集中在LAN上。传输较慢,如基金会总线FF、HART、Lon采用计算机局域网技术可实现数据高速、可Work和Profibus;而狭义的现场总线仅指后靠传输,可将过去集中处理的功能分散到各者。其次不同行业有其传统的使用习惯,对个节点去处理,并可以传送大批量的数据,价格和技术完善性有不同要求。再有就是不如故障录波数据和图像
5、数据等。在变电站自同的总线标准往往和某些企业有内在的商业动化系统中,采用局域网技术,将变电站内利益关系,所以现场总线标准很难统一。就的数据采集部分的各智能单元分别挂网运行,目前情况来看,在过程控制领域,基金会总站内自动化系统通过变电站层控制中心与各线FF将占有最大的份额,而在其它离散控制IED进行数据通信,以取得对现场IED设备领域尚不十分明朗。的控制权,如断路器的分/合、自动重合闸的如何在众多的总线标准中,选择一种合20适的总线,既能满足传输数据量大、速度快传统的变电站自动化产品供应商们通过的要求,又要兼顾那些通信相对少
6、、实时性扩充他们的RTU的通信能力,即具有多个串不很高的设备,以有效减少网络负载。例如,行通信口的增强式RTU来接收各种形式的智LonWork在可靠性和传输速率上显然达不到能变电站设备(IED),包括计量表计、故障要求、而HART的用户支持较少,均不宜选记录和继电保护等设备。现代的变电站智能择;作为传输最快的总线Profibus在网络拓设备通过局域网建立了一个规模较大的变电扑、数据吞吐量方面均表现出色,但其作为欧站控制系统,以太网由于其优越的性能被用洲标准,在世界范围特别是中国的支持不够,做变电站LAN,变电站内不同制造商
7、的IED尚不能普遍采用;FF虽然得到世界范围内的产品可以通过规约转换器(networkinterface广泛认同,但所欠标准化进程仍遥遥无期。modulesNIM)进行连接,还有一部分IED产以太网经过若干年的发展,技术上已经品可以直接挂网运行。NIM与底层的IED可十分成熟。随着适合于工业现场应用的嵌入以通过廉价的RS485方式相连,规约采用标式以太网微处理器的发展,以太网已可十分准的IEC870-5-103变电站内继电保护配套便利地应用于变电站自动化场合。首先,10规约,IEC870-5-103规约在欧洲和其他一些M以
8、太网具有目前国内变电站自动化系统采受IEC影响的国家被普遍采用,我国国家电用的网络不可比拟的高速特点,可将系统信力公司也把该规约作为变电站内的配套标准息快速交换;其次,以太网在长期发展中以规约。公认的可靠性、安全性、灵活性著称,如网2高压监控的网络体系结构络节点均带耐高压的网络隔离变压器,网络基于以太网
