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变电站综合自动化分布式通信系统

www.cechina.cn2009.07.29阅读 4721

        0 引言
        通信在变电站综合自动化中占有非常重要的地位。其内容包括当地开关场的采集控制单元与变电站监控管理层之间的通信www.cechina.cn,以及变电站当地与远方调度中心之间的通信。变电站自动化系统的结构形式一般有集中式和分层分布式两种。不同的系统结构意味着不同的通信系统组态,它们在通信速度、可靠性和可扩展性方面的指标都有不同。现在的主流是分层分布式[1,2],它的结构一般包括三层。第一层为变电站监控层,承担站内人机接口、监视、管理、控制等任务。第二层为通信管理层,负责对下层就地装置进行通信管理,并与远方调度中心通信。承但着采集、控制和远动职能。它可通过传统的RS-422/485总线、局站中速网络(Lonworks及CAN技术)或高速标准LAN技术通信。虽然RS-485总线通信速度不高,但110 kV及以下电压等级和非枢纽变仍采用这一传统的方式。第三层是就地的模拟量、开关量和脉冲量数据采集、保护和控制操作出口,通常为分布

式结构。三层之间靠通信联系。
        分层分布式系统的方案有很多种。结合当前国内变电站的实际情况,分别对新建无人值守变电站和旧站改造两种情况提出了设计方案。并着重从通信的角度进行论述。
        1 系统组成
        1.1 系统总体结构
        系统结构如图1所示,由监控主机、智能式多端口通信管理卡和若干台就地单元组成。第一层是监控主机,它由通信管理层得到实时数据,承担着人机接口、监视、管理、控制等变电站主控室功能。同时,第一层也可包括远方调度中心[1],它通过长距离通信通道访问第二层。第二层是通信管理卡,它主动访问下层单元,得到各种数据信息,向上一层提供实时数据;并接受上一层的控制命令,转发给下一层执行。它也承担着通信规约解释、转换工作[5],使上一层与下层采集、控制设备型号无关,有利于系统的模块化。第一层、第二层的结构对于新站和旧站改造都适用。

通信系统结构图


        图1 通信系统结构图(新站)

        第三层是采集、控制设备及继电保护。对于新建的变电站,一般由按间隔设计的就地单元组成。所谓就地单元,应具有对该间隔的测量、保护、控制等功能。它接入了TV控制工程网版权所有,TA二次侧电量和开关、刀闸的辅助结点位置,有出口控制回路,可独立运行CONTROL ENGINEERING China版权所有,投退不影响系统工作。就地单元应有通信接口,可完成与上一层的数据交换。对于旧站的自动化改造,第三层要复杂一些。由于老站一般只有就地的保护装置和模拟量、开关量观测表记,因此在原有装置的基础上,应增加具有通信功能的采集控制设备。如图2所示,系统增加了开关量采集及控制单元、模拟量采集单元和电度量采集单元,分别完成对原有相应设备的数据采集和控制出口。这些单元具有与上一层通信的功能,将实时数据传送给通信管理卡www.cechina.cn,并接受通信管理卡的控制命令进行控制操作。

图2

      图2 通信系统结构图(旧站改造)

        1.2 各层之间的联系
        1.2.1 第一层与第二层的联系
        监控主机和远方调度中心都是通过通信管理层得到实时数据的控制工程网版权所有,因此通信管理层是通信系统的核心,它直接影响到整个自动化系统的性能。为了增强可靠性,本系统的通信管理卡采用双CPU结构。其中CPU1用来向下层单元采集数据,CPU2用来和远方调度中心通信。通信管理卡插在监控主机的PC总线插槽上,并带有双口RAM。
        监控主机以访问内存的方式得到通信管理卡双口RAM上的数据,从而使监控主机获取实时数据的速度非常快,同时也简化了监控主机的编程。通信管理卡的独立工作能力

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