變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中內(nèi)部通信網(wǎng)的研究

肖乃益 湖北工程學(xué)院新技術(shù)學(xué)院

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)為多套微機(jī)智能設(shè)備組成的分層式系統(tǒng)，其中包括微機(jī)監(jiān)控、微機(jī)保護(hù)、電量終端等多個(gè)子系統(tǒng)。子系統(tǒng)包括不同智能模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)間的信息交互。計(jì)算機(jī)在不斷發(fā)展過程中，使得變電站實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，并逐漸建立起滿足變電站需求的通信網(wǎng)絡(luò)。新時(shí)代背景下，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用較為重要，該系統(tǒng)為自動(dòng)裝置與自動(dòng)控制的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)安全、維護(hù)管理，對(duì)變電站發(fā)展具有促進(jìn)作用。

1 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)特征

變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，將變電站運(yùn)行過程中涉及到的設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化，使整個(gè)變電站運(yùn)行設(shè)備及輸電線路能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)監(jiān)視、檢測(cè)、控制。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)將變電站主要設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化后，使得變電站運(yùn)行效果進(jìn)一步提升，保障系統(tǒng)安全性。變電站自動(dòng)化系統(tǒng)核心利用計(jì)算機(jī)技術(shù)及自動(dòng)化技術(shù)等實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，使變電站實(shí)現(xiàn)自動(dòng)管理，其具有以下幾個(gè)功能。

1.1 綜合功能

立足整體視角，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)利用數(shù)據(jù)通信技術(shù)及計(jì)算機(jī)自動(dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的全面升級(jí)，使得設(shè)備具有自動(dòng)監(jiān)督及管理功能，滿足基本要求情況下，將整個(gè)變電站系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)。

1.2 模塊化

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)利用不同功能，實(shí)現(xiàn)保護(hù)及監(jiān)督、管理功能，使得不同設(shè)備有效連接，這種情況下，監(jiān)督及管理等模塊能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸與實(shí)時(shí)共享，模塊化結(jié)構(gòu)對(duì)工程分布具有良好的適應(yīng)性，使得系統(tǒng)運(yùn)行更加高效，滿足系統(tǒng)對(duì)信息的需求。

1.3 可視化

變電站自動(dòng)綜合系統(tǒng)被應(yīng)用后，工作人員能夠利用監(jiān)控屏幕實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)督，觀察到設(shè)備運(yùn)行情況及輸電電路是否存在問題，針對(duì)存在的問題的線路，系統(tǒng)會(huì)給出警報(bào)，工作人員能夠第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)問題，并有效將問題解決，不影響正常的供電。

2 變電站內(nèi)部通信網(wǎng)絡(luò)選擇

數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)是變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的關(guān)鍵，內(nèi)部通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化為自動(dòng)化改革難點(diǎn)，受到硬件價(jià)格及軟件技術(shù)的影響，在選擇接口網(wǎng)絡(luò)方面還無法達(dá)成一致，網(wǎng)絡(luò)特征則受傳輸媒介及存儲(chǔ)方式等決定。網(wǎng)絡(luò)選擇應(yīng)當(dāng)符合國際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)用市場(chǎng)主流產(chǎn)品，產(chǎn)品需滿足自動(dòng)化運(yùn)行要求，具有較高的性價(jià)比。變電站內(nèi)部數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)用方面可以選擇與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相符合的。

2.1 35kv變電站通信網(wǎng)絡(luò)

35kv變電站及110kv變電站可選擇RS422及RS485總線網(wǎng)絡(luò)。變電站若規(guī)模較大，需思考現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)。RS422及RS485接口傳輸效率能夠達(dá)到1000m/100kb/s，短距離能達(dá)到10Mb/s。RS422串口為全雙工，RS485串口為半雙工，媒體訪問方式為問答式，為總線結(jié)構(gòu)的一種。這兩種通信網(wǎng)絡(luò)接點(diǎn)數(shù)目較少，無法解決主冗余及瓶頸問題。RS422為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)工作方式，上位機(jī)1個(gè)通信接口能夠接收10個(gè)節(jié)點(diǎn)，RS485串口能夠接收32個(gè)節(jié)點(diǎn)。LonWorks網(wǎng)上節(jié)點(diǎn)是平等的，CAN網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)多功能結(jié)構(gòu)，不存在瓶頸問題，若CAN網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)理論不受限制，能夠?qū)崿F(xiàn)110節(jié)點(diǎn)連接。

2.2 100kv變電站通信網(wǎng)絡(luò)

中型樞紐110kv變電站節(jié)點(diǎn)數(shù)為40個(gè)左右，多主冗余及節(jié)點(diǎn)要求使得RS422及RS485難以滿足?，F(xiàn)場(chǎng)總線能夠?qū)崿F(xiàn)交互，將所有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)連接，實(shí)現(xiàn)增加節(jié)點(diǎn)功能，具有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)及一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)等功能。常用為LonWorks網(wǎng)、CAN網(wǎng)。若網(wǎng)絡(luò)為中速，500m時(shí)LonWorks傳輸速度能夠達(dá)到1Mb/s，CAN網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)40m/1Mb/s。CAN網(wǎng)節(jié)點(diǎn)出錯(cuò)情況下能夠?qū)⑴c總線的聯(lián)系取消。LonWorks網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)異常情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)拖網(wǎng)，媒介訪問方式為問答式，內(nèi)部通信可遵循相關(guān)協(xié)議。

2.3 220kv以上變電站通信網(wǎng)絡(luò)

220-5 00 kv變電站節(jié)點(diǎn)數(shù)較多，變電站中具有CUP上百，信息流量大，對(duì)速度要求較高。LonWorks網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性及同步性不足。需考慮Etherent總線式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，CSMA/CD介質(zhì)訪問，傳輸速度能夠達(dá)到10Mb/s，最多容納1024個(gè)節(jié)點(diǎn)，距離能夠達(dá)到25km。物理層及鏈路層據(jù)IEEE8023協(xié)議，應(yīng)用層利用TCP/IP協(xié)議。220kv以上高壓變電站據(jù)不同模式采取不同通信組網(wǎng)方案，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集中處理，機(jī)電保護(hù)小組及智能單元等，需思考距離及干擾問題，實(shí)現(xiàn)光纖接入。

3 綜合變電站自動(dòng)化未來發(fā)展分析

IED變電站自動(dòng)化系統(tǒng)具有智能電子裝置，為新時(shí)期發(fā)展新型設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)電壓互感及變電輸送、繼電保護(hù)。在IED設(shè)備應(yīng)用過程中，轉(zhuǎn)換裝置實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)程終端設(shè)備銜接，利用工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線或者以太網(wǎng)。非常規(guī)互感器需要不斷改進(jìn)應(yīng)用方式，這種互感器評(píng)價(jià)較低，容易出現(xiàn)不良現(xiàn)象。這種互感器適用于應(yīng)用電子設(shè)備方面，能夠?qū)⒅虚g環(huán)節(jié)省略，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化及智能化調(diào)節(jié)，滿足通信網(wǎng)絡(luò)需求。IEC 61850在應(yīng)用過程中，標(biāo)準(zhǔn)電力運(yùn)行系統(tǒng)過程中，根據(jù)系統(tǒng)特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置，因此該標(biāo)準(zhǔn)能夠滿足實(shí)時(shí)傳遞需求，在不斷應(yīng)用過程中實(shí)現(xiàn)其強(qiáng)大功能，為自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)置提供穩(wěn)定的格局。因此該標(biāo)準(zhǔn)能夠成為電力系統(tǒng)運(yùn)行組件的科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。在監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)無人值班操作，并且能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程可視化監(jiān)督，因此，未來發(fā)展過程中，能夠使自動(dòng)化系統(tǒng)監(jiān)督效果更加理想。

結(jié)束語；變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)部通信過程中，通信規(guī)約為重點(diǎn)解決問題，雖然IEC-103規(guī)約為定義全面的國際通信協(xié)議，但是在變電站自動(dòng)化具體應(yīng)用過程中，需要更加細(xì)致的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化及智能化。研究人員也應(yīng)當(dāng)仔細(xì)研究融合實(shí)現(xiàn)設(shè)備良好兼容，實(shí)現(xiàn)可操作范圍測(cè)試，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)督。實(shí)現(xiàn)變電站自動(dòng)化功能拓展、信息交互。