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1、电力系统自动化1998年4月AutomationofElectricPowerSystems第22卷第4期51分散式变电站监控系统中的通信技术方案陶晓农(电力自动化研究院电网所210003南京)摘要通过分析变电站内信息流向及流量,提出了适应站内通信系统的几种方案,并对其进行了分析比较,特别研究了总线型的通信系统实现方案,认为在目前阶段基于CAN总线技术的通信系统具有优势。指出现场总线技术必将应用于变电站自动化系统中,并需要对传统的变电站按一次、二次划分的设计观念进行更新,以实现基于现场总线控制系统的一体化智能变电站。关键词变电站通信系统局部控制网络现场
2、总线控制系统1变电站内信息流分析解决的问题。变电站内的数据有三个流向。第一个流向是从采用现代计算机与通信技术实现自动化的变电Level1到Level2,传递反映一次系统运行状态的站,是在传统的变电站一次设备基础上,用一套完整信息。这类信息量大,时间分辨力要求达到毫秒级,的信息系统实现信息的采集、处理、就地控制、信息实时性要求较高。的传送与管理、系统的协调与优化等功能。这一系统第二个流向是从Level2到Level1,通常为站通常是一个多处理机的分布式系统。系统的结构配级计算机下达或转发的对Level0设备的控制、调置,应按照分布式系统的设计原则,尽量将
3、计算处理节命令以及对Level1设备本身的修改、整定参数能力安排到信息源点,就近进行采集与处理、就近控命令。这个方向的数据传送量较小,但要求传输可制,只有参与协调控制的必要的信息才进行相互间靠、安全,应有多种检查、确认手段。的传送,以提高系统运行效率,减少系统对通信的依第三个是Level1设备之间的横向数据交换。赖性,提高整体系统的可靠性。因此,分析变电站信此类数据视系统设计及功能划分而定,例如若要求息流对于确定合适的通信系统是必要的。Level1中各设备同步采样,则横向的数据交换量将按照IECöTC—57国际电工委员会电力系统控很大。在目前阶段,出于
4、对电网保护的特别考虑,大制与通信技术委员会的划分,变电站内设备可以划都将保护设备设计成独立的装置,使保护功能的实分成三个层次。现不受相对较不可靠的通信系统的影响。同样,用于Level0:生产过程层,包括开关、变压器、CTö监控的IöO单元,通常也设计成独立的单元装置,PT等一次设备。无须在Level1的设备之间进行大量信息传送。因Level1:分散控制设备层,包括保护设备、数据此,对于Level1设备之间的通信,主要考虑分散的采集与控制设备、指示仪表等。在分散式变电站综合保护设备与单元监控设备之间的通信问题。由于这自动化系统中由独立的保护及IöO单元组
5、成。两个设备之间通常处于非常靠近的位置,可采用常Level2:变电站层,通常为站级计算机,实现变规的串行通信技术来解决。电站级的协调、优化控制,并实现与远方调控中心的通信。2变电站内几种通信系统方案及特点作为分散式变电站自动化系统,Level1中的保分散型变电站综合自动化系统的通信系统,主护、IöO单元通常要求直接安装于Level0的设备要是总线型及星形连接方式。上,实现就地的保护、信息采集及控制功能。而211星形通信系统方案Level2中的站级计算机,通常安装于控制室。如何星形通信系统以安装于控制室的站级计算机为连接这些从地域上分布较广的保护、IöO
6、单元及站中心点,以发散的方式分别通过通信线缆与分散于级计算机,使独立的各自分散的智能设备能够形成每一开关柜上的监控IöO设备和保护设备连接,形一个协同工作的有机整体,就是站内通信系统所要成1∶N的连接形式。星形连接方式是目前比较流行的方式之一,特1997-11-28收稿。别是采用光纤通信技术时,因为光纤本身难以实现52T形连接,不能实现总线结构,除非采用光纤环网技(4)通信速率较低,且一般为主从结构,各IöO术,因其必须用到有源的光电转换设备,势必造成通单元之间的横向通信仍必须经过站级计算机进行。信系统的可靠性受制于各连接点的可靠性。因此采21212采
7、用局部控制网络实现的总线用光纤通信技术的变电站综合自动化系统大都使用局部控制网络是将LAN技术应用于控制系统星形连接。中而产生的一种网络技术,具有很高的抗干扰性能,星形通信系统方案的特点:适用于干扰大的恶劣环境,网络传输速度适中,一般(1)通常用于实现星形连接的介质为光纤,因为数万比特每秒到数兆比特每秒,能满足工业控制此具有光通信的自然隔离、高抗干扰性、高安全性的系统的需要。目前常见的有PROFIBUS,HART,特点,适合在变电站这种恶劣环境下使用;Lonworks,CAN等,而在变电站中得到应用的,主(2)各IöO单元及保护单元都与站级计算机独要是
8、Lonworks及CAN这两种总线。立通信,独占通信线路,自我完备,互不影响,可靠性21212
