工業以太網在變電站綜合自動化系統的應用

　　工控摘要：變電站自動化系統是由多臺微機組成的分層分布式控制系統，包括微機監控、微機保護、電能質量自動控制等多個子系統。在各個子系統中往往又由多個智能模塊組成。例如：在微機保護子系統中，有變壓器保護、電容器保護、各種線路保護等。
　　
　　在變電站自動化系統內部，必須通過內部數據通信，實現各子系統內部和各子系統之間的信息交換和信息共享，以減少變電站二次設備的重復配置并簡化各子系統的互連，這樣既減少了重復投資，又提高了系統整體的安全性和可靠性。
　　
　　變電站綜合自動化系統對通信網絡的要求
　　
　　經濟、可靠的數據通信是變電站綜合自動化系統的技術核心，變電站的特殊環境使得變電站自動化系統內的數據通信網絡應滿足以下要求：
　　
　?。?）快速的實時響應能力;（2）高可靠性;優良的抗*力;（4）分層式結構。
　　
　　在電力工業標準中工業以太網對系統的數據傳輸都有嚴格的實時性指標，網絡必須保證數據通信的實時性。1997年8月大電網會議上，WG34.03工作組提出了對變電站內通信網絡傳輸時間的要求：
　　
　　設備層和間隔層之間、間隔層內各設備之間、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，通信環境惡劣，數據通信網絡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。
　　
　　變電站綜合自動化系統通信網絡的選擇
　　
　　變電站綜合自動化系統的通信功能，由系統與調度中心的通信及系統內部設備間的通信兩部分組成。變電站綜合自動化系統網絡通信過程原理見圖1。
　　
　　系統與調度中心的通信網絡*地選用以太網;系統內部通信網絡的選擇，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“接口網絡”上很難達成一致。但是系統內部通信網絡的選擇應遵循以下原則：
　　
　　通訊網絡的可靠性是*位的;通信網絡應滿足組網靈活，可擴展性好，維修調試方便的要求;應盡量采用標準的通信接口，并能兼容目前各種標準的通信接口，系統升級方便;
　　
　　通信網絡應采用符合標準的通信協議和通信規約;應根據變電站的規模和在系統中所處的地位靈活選擇。
　　
　　系統內部通信網絡目前通常采用現場總線或工業以太網。
　　
　　現場總線在變電站綜合自動化系統中的應用
　　
　　在小規模的35kV變電站和110kV終端變電站，以及老站改造中可考慮使用RS422和組成的網絡。RS422和RS485網絡的不足在于接點數目比較少，無法實現多主冗余，有瓶頸問題。
　　
　　工作方式為點對點，上位機一個通信口zui多只能接10個節點，RS485串口構成一主多從，只能接32個節點，此外有信號反射、中間節點l司越。
　　
　　當變電站規模較大時，站內節點數較多，一般在40個以上，多主冗余要求和節點數量增加使和RS485難以勝任，應考慮選擇現場總線網絡。現場總線網將所有節點連接在一起，可以方便地增減節點，一般可連接110個節點;具有點對點、一點對多點和全網廣播傳送數據的功能;常用的有LonWorks網和CAN網，兩個網絡均為中速網絡，500m時LDhw。rks網傳輸速率可達/s，CAN網在小于40m時達1Mb/s。
　　
　　網是一種多主總線，采用串行數據通信協議，通信介質可以是雙絞線、同軸電纜或光纖。
　　
　　網的媒介訪問方式為問答式，在節點出錯時可自動切除與總線的。
　　
　　網上的所有節點是平等的，媒介訪問方式為載波監聽多路訪問/沖撞檢測（CSMA/方式，內部通信遵循LDnTa1k協議，對重要信息有優先級。LonWorks網在監測網絡節點異常時可使該節點自動脫網;LDhw。rks網是無源網絡，通過脈沖變壓器隔離，具有很強抗電磁*力。