同濟(jì)大學(xué)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)分析4

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的組成在結(jié)構(gòu)上主要可以分成：集中式、分散式、分層分布式、集中分散式四種。集中式結(jié)構(gòu)變電站監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的早期設(shè)計(jì)都是采用集中式。這種方案是在原有基本設(shè)備配置的基礎(chǔ)上，增加并提高微機(jī)管理功能水平，其配置按照變電站的規(guī)模制定相應(yīng)容量、微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置和功能的微機(jī)保護(hù)裝置。并在變電站主控制室內(nèi)安裝，且各線路、主變及站內(nèi)其他設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)通過電壓互感器'電流互感器'變送器,通過各類型電纜傳送到主控室微機(jī)保護(hù)裝置、微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置，經(jīng)初步采集、處理后送到I/O通信控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)格式的變換，并將變電站所有保護(hù)，測量，信號和控制信息統(tǒng)一處理，與當(dāng)?shù)氐暮笈_(tái)機(jī)和遠(yuǎn)方調(diào)度中心進(jìn)行信息交換，并完成當(dāng)?shù)乜刂?、顯示和制表打印等功能，以上各種組成變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。這種集中式結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是系統(tǒng)內(nèi)在各種信號采集后通過模擬量傳輸為主，導(dǎo)致精度低，容易受到其他干擾，影響到數(shù)據(jù)質(zhì)量；而且這種結(jié)構(gòu)系統(tǒng)調(diào)試麻煩，運(yùn)行維護(hù)工作量大，可擴(kuò)容性低方式，提高了各設(shè)備單元的數(shù)據(jù)處理水平，大大降低了中控室主計(jì)算機(jī)的處理負(fù)荷；分布式系統(tǒng)可以將計(jì)量電度'測量'控制'保護(hù)'遠(yuǎn)動(dòng)分層分布式結(jié)構(gòu)分層分布式結(jié)構(gòu)模式從邏輯上將監(jiān)控系統(tǒng)劃分間隔層測控終端通過就地布置，對于面積的需求減少，各裝置之間提供相對獨(dú)立功能，組態(tài)靈活，有相對高的可靠性。且因交流采樣通過模擬量傳輸需少量電纜，本錢降低，抗干擾能力增強(qiáng)，大大提高了系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)精度。系統(tǒng)數(shù)據(jù)量的采集有所提高，采集信息的完整度提高，保護(hù)定值的修改及信號復(fù)歸能實(shí)現(xiàn)在遠(yuǎn)方操作，有助于運(yùn)行管理維護(hù)水平提高。此結(jié)構(gòu)方便系統(tǒng)擴(kuò)展和維護(hù)，模塊倍3件）正常運(yùn)行不受其他局部故障影響。獨(dú)立的電氣監(jiān)控主站的設(shè)置，便于分步調(diào)試和投運(yùn)，倒送電的要求集中和分散結(jié)合式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)這種結(jié)構(gòu)方式介于集中式與分散式兩種結(jié)構(gòu)之間，形式較多。國內(nèi)的方式。集中和分散結(jié)合式首先具有分散式結(jié)構(gòu)的所有優(yōu)點(diǎn)，因采用了集中式組屏，于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)非常有利，對于安裝與維護(hù)提高變電站運(yùn)行的可靠性，減少電力電纜數(shù)量和相應(yīng)設(shè)備需求。以下幾個(gè)方面內(nèi)容傳至調(diào)度端；調(diào)度下達(dá)的各種操作、控制、修改定值等命令應(yīng)能被監(jiān)控系統(tǒng)接收，即完成新型RTU等全部四遙功能。通信規(guī)約必須符合部頒的規(guī)定，最常用的有POLLING和CDT兩類規(guī)約。對于分層分布式結(jié)構(gòu)的綜自系統(tǒng)，站控層和間隔層設(shè)備之間不同的通信方式,也對應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。目前的數(shù)據(jù)通信傳輸方式主要采用并行數(shù)據(jù)總線、串行數(shù)據(jù)總線、局域網(wǎng)絡(luò)通信等。并行數(shù)據(jù)通信是指數(shù)并行接口電路傳送，各位數(shù)據(jù)同時(shí)發(fā)送，同時(shí)接收，其特點(diǎn)如下系統(tǒng)中，由于受當(dāng)時(shí)通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的限制，變電站內(nèi)部通信大多采用并行通信方式，而在監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上多采用集中組屏的方式。并行傳輸需要傳輸信號線多，本錢高，因此只適用于傳輸距離較短且傳輸速度高的場合。串行通信通過數(shù)據(jù)一位一位順序地傳送串行通信的速度慢，且通信軟件相對復(fù)雜。因此適合于遠(yuǎn)距離傳輸，數(shù)據(jù)串行傳輸距離可達(dá)數(shù)千公里。在變電站監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部，各種自動(dòng)裝置間或繼電保護(hù)裝置與監(jiān)控系統(tǒng)間，為了減少連接電纜，簡化接線，降低本錢，常采用串行通信。這樣可以節(jié)約傳輸線，減少投資，并且可以簡化接線。特別是當(dāng)位數(shù)很多和遠(yuǎn)距離傳送時(shí)，其優(yōu)點(diǎn)更為突出。以太網(wǎng)絡(luò)通信以太網(wǎng)絡(luò)是一種在小區(qū)域內(nèi)使各種數(shù)據(jù)通信設(shè)備互連在一起的通信網(wǎng)絡(luò)。局部網(wǎng)絡(luò)可分為兩種類型：（1）局部區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，簡稱局域網(wǎng)（LAN）；（2）局域網(wǎng)是局部網(wǎng)絡(luò)中最普遍的一種，局域網(wǎng)絡(luò)為分散式的系統(tǒng)提供通信介質(zhì)、傳輸控制和通信功能的手段。以太網(wǎng)絡(luò)的典型特性網(wǎng)絡(luò)模式的核心是互連和通信，以太網(wǎng)的四大要素是網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、傳輸介質(zhì)、傳輸控制和通信方式。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括站控網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和間隔層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，通常由網(wǎng)絡(luò)集線器、交換機(jī)、光/電轉(zhuǎn)換器、接口設(shè)備和傳輸介質(zhì)等組成。網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)可采用屏蔽雙絞線、同軸電纜、光纜或以上幾種方式的組合。在實(shí)際采用計(jì)算機(jī)以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)上，一般存在著采用“工業(yè)以太網(wǎng)”和“現(xiàn)場總線”兩種不同的做法。變電站監(jiān)控系統(tǒng)常用的通信接口主要有串行數(shù)據(jù)接口、以太網(wǎng)數(shù)據(jù)接口、現(xiàn)場總線接口等類型。1串行數(shù)據(jù)接口：串行數(shù)據(jù)接口，標(biāo)準(zhǔn)的RS422/RS485/RS232接口，波特率采用19.2kbps及以下，支持通用的、開放的、軟件解碼的協(xié)議，當(dāng)現(xiàn)場發(fā)生任何變化時(shí)，接口上的數(shù)據(jù)應(yīng)在0.5秒鐘之內(nèi)更新，接口的通信通常采用查詢或事件觸發(fā)方式進(jìn)行。串行數(shù)據(jù)因接口接線簡單，技術(shù)成熟，并且擁有低本錢的接口雙方，是最常用的一種接口連接方式，協(xié)議多為根據(jù)實(shí)際需求，雙方協(xié)商制定，其基本上基于M0DBUSRTU協(xié)議，一般采用逐個(gè)方式對底層子設(shè)備依次掃描，一般為500Ms的但該接口通訊速率不是很高，一般為9.6kbps,當(dāng)子站設(shè)備很多時(shí)，將會(huì)降低實(shí)時(shí)性，一般不應(yīng)超過32個(gè)。2現(xiàn)場總線：現(xiàn)場總線包括傳感器執(zhí)行器總線，或者稱I/O總線，其擁有信息簡單但傳輸速度快的特點(diǎn)，其典型有是CAN總線；另外還有信息量大、復(fù)雜而且傳輸較慢的設(shè)備總線可用于控制，如LonworksFF、基金會(huì)總線和PROFIBUS現(xiàn)場總線，實(shí)際是串行485接口的私有協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，具備串行數(shù)據(jù)接口的優(yōu)點(diǎn)。但標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，至少有13種之多，常用的現(xiàn)場總線有上述提到的CANBUS、PROFIBUS、Lonworks等。如何在眾多的總線標(biāo)準(zhǔn)中，選擇一種合適的總線，既能滿足大數(shù)據(jù)量且傳輸速度快的要求，又能適合些通訊相對少、實(shí)時(shí)性要求不高的設(shè)備，使網(wǎng)絡(luò)負(fù)載得以減少，其中Lonworks在傳輸速率中國的支持不夠，普遍采用尚不能;而雖然得到世界范圍內(nèi)的廣泛認(rèn)同的FF,所欠標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程仍無希望；CANBUS控制局域網(wǎng)是一種具有很高可靠性，支持分布式控制、實(shí)時(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)，而且本身有具有較低的造價(jià)，是變電站監(jiān)控的一種性價(jià)比最優(yōu)的選擇。以太網(wǎng)接口，支持TCP/IP接口接口的通信常采用事件觸發(fā)方式進(jìn)行或查詢,互聯(lián)系統(tǒng)和集成的接口協(xié)議轉(zhuǎn)換所必須的軟件和硬件設(shè)備功能技術(shù)成熟的數(shù)據(jù)接口，接口雙方的開發(fā)本錢都很低，通訊速率高，實(shí)時(shí)性很強(qiáng)，是未來的接口通訊開展的趨勢，協(xié)議多為雙方根據(jù)實(shí)際需求協(xié)商制定，大多數(shù)都是根據(jù)MODBUSTCP協(xié)議設(shè)計(jì)，對底層子設(shè)備，一般采用逐個(gè)掃描方式，但該種接口硬件本錢高，假設(shè)子站的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都支持以太網(wǎng)，將會(huì)遇到網(wǎng)絡(luò)分配等問題，技術(shù)實(shí)現(xiàn)會(huì)有所復(fù)雜，假設(shè)對方必然會(huì)需要一個(gè)網(wǎng)關(guān)來支持子站節(jié)點(diǎn)，以此來專門負(fù)責(zé)協(xié)議的轉(zhuǎn)換，直接將導(dǎo)致本錢增加。傳統(tǒng)的變電站自動(dòng)化產(chǎn)品通過擴(kuò)充RTU的通信能力，即具有多個(gè)串行通信口的增強(qiáng)式RTU來接受各種形式的智能變電站設(shè)備(IED),包括繼電保護(hù)、故障錄波和計(jì)量表計(jì)等設(shè)備?，F(xiàn)代的變電站智能設(shè)備通過局域網(wǎng)建立一個(gè)規(guī)模較大的變電站控制系統(tǒng)，而以太網(wǎng)由于其優(yōu)越的性能被用作變電站LAN,變電站內(nèi)不同制造商的IED產(chǎn)品可以通過規(guī)約轉(zhuǎn)換器(networkinter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