工业以太网在变电站综合自动化系统的应用

2013-12-04 16:03:17 电子工程世界　点击量：评论 (0)

1 引言变电站自动化系统是由多台微机组成的分层分布式控制系统，包括微机监控、微机保护、电能质量自动控制等多个子系统。在各个子系统中往往又由多个智能模块组成。例如：在微机保护子系统中，有变压器保护、电

1 引言

变电站自动化系统是由多台微机组成的分层分布式控制系统，包括微机监控、微机保护、电能质量自动控制等多个子系统。在各个子系统中往往又由多个智能模块组成。例如：在微机保护子系统中，有变压器保护、电容器保护、各种线路保护等。因此在变电站自动化系统内部，必须通过内部数据通信，实现各子系统内部和各子系统之间的信息交换和信息共享，以减少变电站二次设备的重复配置并简化各子系统的互连，这样既减少了重复投资，又提高了系统整体的安全性和可靠性。

2 变电站综合自动化系统对通信网络的要求

经济、可靠的数据通信是变电站综合自动化系统的技术核心，变电站的特殊环境使得变电站自动化系统内的数据通信网络应满足以下要求：

(1)快速的实时响应能力;(2)高可靠性;优良的抗干扰能力;(4)分层式结构。

在电力工业标准中工业以太网对系统的数据传输都有严格的实时性指标，网络必须保证数据通信的实时性。1997年8月国际大电网会议上，WG34.03工作组提出了对变电站内通信网络传输时间的要求：

设备层和间隔层之间、间隔层内各设备之间、间隔层各间隔单元之间为1～lOOms，间隔层和变电站层之间为10～1O00ms，变电站层各设备之间、变电站和控制中心之间为1O00ms。

变电站是一个具有强电磁干扰的环境，存在雷电、电源、跳闸等强电磁干扰和地电位差干扰，通信环境恶劣，数据通信网络必须采取相应的措施消除这些干扰的影响，提高通信的可靠性。

3 变电站综合自动化系统通信网络的选择

变电站综合自动化系统的通信功能，由系统与调度中心的通信及系统内部设备间的通信两部分组成。变电站综合自动化系统网络通信过程原理见图1。

系统与调度中心的通信网络无可争议地选用以太网;系统内部通信网络的选择，受性能、价格、硬件、软件、用户策略等诸多因素的影响，目前在选择“接口网络”上很难达成一致。但是系统内部通信网络的选择应遵循以下原则：

通讯网络的可靠性是第一位的;通信网络应满足组网灵活，可扩展性好，维修调试方便的要求;应尽量采用国际标准的通信接口，并能兼容目前各种标准的通信接口，系统升级方便;

通信网络应采用符合国际标准的通信协议和通信规约;应根据变电站的规模和在系统中所处的地位灵活选择。

系统内部通信网络目前通常采用现场总线或工业以太网。

4 现场总线在变电站综合自动化系统中的应用

在小规模的35kV变电站和110kV终端变电站，以及老站改造中可考虑使用RS422和组成的网络。RS422和RS485网络的不足在于接点数目比较少，无法实现多主冗余，有瓶颈问题。

工作方式为点对点，上位机一个通信口最多只能接10个节点，RS485串口构成一主多从，只能接32个节点，此外有信号反射、中间节点l司越。

当变电站规模较大时，站内节点数较多，一般在40个以上，多主冗余要求和节点数量增加使和RS485难以胜任，应考虑选择现场总线网络。现场总线网将所有节点连接在一起，可以方便地增减节点，一般可连接110个节点;具有点对点、一点对多点和全网广播传送数据的功能;常用的有LonWorks网和CAN网，两个网络均为中速网络，500m时LDhw。rks网传输速率可达/s，CAN网在小于40m时达1Mb/s。

网是一种多主总线，采用串行数据通信协议，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光纤。

网的媒介访问方式为问答式，在节点出错时可自动切除与总线的联系。

网上的所有节点是平等的，媒介访问方式为载波监听多路访问/冲撞检测(CSMA/方式，内部通信遵循LDnTa1k协议，对重要信息有优先级。LonWorks网在监测网络节点异常时可使该节点自动脱网;LDhw。rks网是无源网络，通过脉冲变压器隔离，具有很强抗电磁干扰能力。