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我国几种常用的变电站自动化系统站内通信模式研究(2)

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2010/12/7 14:19:20   

  第一种结构一般用于220KV及以上枢纽变电站,光纤自愈环网在网络中任一点故障时,可快速切换通道,保证网络上设备的正常通信,其可靠性高于双总线网络,所有的环网接入设备可实时监视与之相连的网络通信状态以及直流电源供电情况,出现问题可通过输出触点及时反应,并能反应故障位置,极大地简化网络的维护。并具有良好的灵活性和扩展性。间隔层与过程层设备直接采用以太网以TCP/IP网络协议通讯,实现数据的高速无瓶颈平衡式传输。

  第二种结构用于110KV变电站,它的特点是根据各层之间需传输的数据量和开放性要求而采用不同的网络结构和传输协议,变电站层与间隔层之间需要传输整个变电站间隔层设备及智能电子设备采集的数据,因此采用了传输速率较高的以太网结构。而在间隔层与过程层之间由于采用多个通信管理单元,传输的数据量不大,通讯速率要求不高,因而采用传输速率较低的485总线结构。

  2.2CAN总线

  这种结构结构为变电站层与间隔层之间采用的是CAN总线结构,以CAN国际标准ISO11898网络协议进行数据交换,间隔层与过程层之间采用的是485总线结构,以POLLING方式的厂家的内部规约进行数据交换。

  CAN(ControllerAreaNetwork)--控制器局部网,属于现场总线的范畴,它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通讯网络。CAN总线采用双线串行通信方式,检错能力强,可在高噪声干扰环境中合作。CAN具有优先权和仲裁功能,多个控制模块通过CAN控制器挂到CAN-bus上,形成多主机局部网络。CAN总线结构通讯速率比以太网慢,最高只能达到1MB/s,但基本能满足站内数据交换的要求。这种结构用于110KV变电站,它的其它特点与以太网第二种结构相同。

  2.3LonWorks网络

  这种结构也有两种不同的实现方式:

  第一种结构为间隔层与过程层之间采用LonWork网络技术,以LonTalk协议进行数据交换,与站内智能电子设备(IDEs)的通讯经过规约转换直接挂在LonWork网上实现数据共享,而变电站层与间隔层之间采用直接串口通讯。

  第二种结构为变电站层与间隔层之间采用直接串口与调度主站通讯、采用MOXA卡或直接串口经过规约转换与站内智能电子设备(IDEs)通讯,而间隔层与过程层之间采用LonWork网络技术,以LonTalk协议进行数据交换。

  LonWorks(LocalOperatingNetworks)--局部操作网络是美国Echelon公司于1991年提出的。LonWorks有完整的7层协议,具备了局域网的基本功能,它采用双绞线通信速率为1.25Mbps/130m/每段64个节点。LonWorks的通讯介质访问控制方式采用了带预测的P-坚持CSMA(PrediciveP-PersistentCSMA)[CSMA(CarrierSenseMultipleAccess)]载波监听多路访问,这样就避免了碰撞,减少了网络碰撞率,提高了重载时的效率。并采用了紧急优先机制,以提高它的实时性与可靠性。LonWorks是一种完整的、全开放的、可互操作的、成熟的和低成本的分布式控制网络技术。

  这两种结构的特点是将间隔层与过程层之间的数据通讯视为重点,采用的是较成熟的LonWorks网络技术,因此在实际应用中较为稳定。但这两种结构简化了变电站层与间隔层之间的通讯设备和网络结构,不利于系统规模扩大和功能扩展。这两种结构一般用于110KV变电站。

  2.4RS-422/485总线

  这种结构的间隔层功能实际上是由一台工控机完成的,工控机接收智能通讯卡的外设接口RS-422/485和串口RS-232智能电子设备(IDEs)采集的各种数据,进行处理后直接显示为后台监控,并通过串口上发调度主站。

  RS-485是一种低成本、易操作的半双工结构总线,通常应用于一对多点的主从应答式通信系统中,但RS-485总线在抗干扰、自适应、通信效率等方面仍存在缺陷,数据通信方式为命令响应式,数据传输效率降低,尤其是错误处理能力不强,同时当下端出现异常时,数据不能立即上传,灵活性极差,不适于实时性要求较高的场合。

  这种结构的特点是进一步的简化了通讯系统,使得整个系统的数据交换功能都集中在做为数据处理和后台监控的工控机及其智能通讯卡上,一旦工控机故障或死机就会造成系统瘫痪,这样就对系统硬件的稳定性及软件系统的可靠性要求很高。但这种通信结构成本低廉,所以这种结构一般用于数据处理量不大的35KV变电站。

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