以太网型变电站自动化系统

1网络型变电站综合自动化系统21、前言•随着计算机和网络技术的快速发展，变电站的实时监控和远动技术正向着功能分散化和通讯网络化的方向发展。在对综自的功能进一步完善的同时，对诸如：信息响应时间、通讯速度、降低成本、可靠性等性能方面提出了更高的要求。32、分散式变电监控通讯模式及其演化•目前，越来越多的变电站接受了分散式监控的概念，保护装置和I/O单元均分布在开关柜和测控间隔中，综合自动化的任务就是通过通讯将其信息加以收集、汇总，根据用户对功能的要求进行处理，同时将部分或全部的信息远传调度。•通讯成了变电站综合自动化系统的核心，通讯的模式和性能也决定了综自的性能优劣。42.1传统的综自监控通讯模式•一个综自系统根据实际情况可以有多层的通讯结构，以往的模式为间隔级采用RS232串行通讯，或RS485总线型通讯模式，站级采用TCP/IP以太网通讯方式，如图1所示。•这种方式的通讯系统结构较为复杂，环节较多，通讯速度缓慢，系统性能有待提高。5图1传统的综自监控通讯模式后台一后台二主单元1主单元4主单元3主单元2............间隔级设备1间隔设备n通信机1通信机2单网或双网RS485串口串口串口RS23262.2网络型综自监控通讯模式•随着计算机技术和网络技术的发展，网络通讯逐渐在间隔级代替了以往的串行通讯模式，使得综自系统的通讯性能、可靠性得以大大以高，而系统成本却大为下降。•由此，产生了网络型综自监控通讯模式。7•网络型综自通讯按照间隔级通讯模式分为：•1、以太网型•2、总线型82.2.1以太网型综自监控通讯模式•以太网型的变电站综合自动化系统运用快速以太网作为间隔级通讯媒介，大大提高了间隔级通讯的速度和系统的性能，同时也降低了系统成本，顺应了时代的潮流，满足了用户的需求。•可以采用五类线、光纤作为物理介质。•有10M和100M两种速度。•按通讯结构特点，可分为：星型和环网形。9•在综自监控系统中一般采用星型方式，此方式采用交换式HUB作为集线器，将各通讯节点连接起来，通过信息处理机对全站信息进行处理和转发。•以太网型的变电站综合自动化系统间隔级通讯一般有如图2和图3两种模式。10图2主单元上网模式主单元1主单元2通信1通信2远传调度切换设备1设备n......单网或双网11图3间隔级设备直接上网模式I/OI/OI/OI/OP/D通信1通信2远传调度切换12•在图2的主单元直接上网模式中，大大简化了主单元与前置通讯处理机的物理连接，这一点与图1做比较可以清楚地看出。•在图3的间隔级设备直接上网模式中，主单元已不复存在，这种模式除了进一步简化了系统结构外，还加快了信息传递速度，提高了可靠性、降低了成本，这种模式在苏州练塘220kV变电站、徐州赵山变等处已投入运行。13•此外，由于以往的间隔级设备大多为串行接口（RS232、RS485、RS422），作为一种灵活的应用方式，串口／以太网转换器在综自的间隔级网络化中也起着重要作用。此类模块一般有一网口对一串口、一网口对多串口等多种类型。常用的有台湾MOXA公司的NPortPro系列、Cn2500系列、De311系列等产品。•应用实例可见图4。14图4网络／串口转换器（终端服务器）的应用通信机终端服务器I/OI/OI/OP/D通信1通信2远传调度切换I/OI/O...15•为了提高网络系统的可靠性，在网络结构上可以采用冗余配置，即双网方式。•见图5。16图5间隔级设备直接上网的双网模式I/OP/D远传调度I/O通信1通信2切换终端服务器终端服务器I/OI/O………17•以太网型变电站自动化的间隔级通讯方式与以往总线型通讯（如：RS485总线等）的主要区别在于：以太网可以对分散式保护、监控装置实行并发式数据访问，而总线型通讯必须为轮询方式，一个是并行，一个是串行，信息传递速度的快慢是不言而喻的。18•以太网型变电站自动化主要解决了总线型主从通讯方式中轮询POLLING方式所造成的信息上传缓慢，速度易受装置退出影响等问题，是一个换代的进步。192.2.2总线型综自监控通讯模式•现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。•现场总线是应用在生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通讯的底层控制网络。它在多个自动化监控领域中有着广泛的应用前景。•现场总线采用可进行简单连接的双绞线等作为总线，把多个测控装置连接成网络系统，并按公开、规范的通信协议，在位于现场的多个微机化测控设备之间及其与远程监控计算机之间实现数据传输与信息交换，形成各种适应实际需要的自动控制系统。20•在电力系统变电监控之中的应用是现场总线在工业系统中应用的一个特例。将现场总线引入综自监控，会在可靠性、性能、成本等方面对其中传统的通讯模式产生冲击。21•几种有影响的现场总线技术为：•基金会现场总线，又称FF；•LonWorks；•Profibus；•Can;•Hart；22•目前我公司在综自监控中应用的主要有Can、ProfiBus。•图6为Can总线的应用示意图。•图7为ProfiBus总线应用示意图。•图8为ProfiBus总线在南京卷烟厂35kV变电站系统中的实际应用。23图6Can总线应用示意通讯处理机1通讯处理机2后台1后台2分散式设备100M以太网分散式设备...CANbus现场总线24图7ProfiBus总线应用示意通讯处理机1通讯处理机2后台1后台2分散式设备分散式设备...Profibus现场总线25图8ProfiBus总线在南京卷烟厂35kV变电站系统中的实际应用35kV进线35kV分段1#主变2#主变ProfiMessET200ProfiMessET200ProfiMessET200ProfiMessProfiMessET200ProfiMess7UT5127SJ600MRU1-2NSP107UT5127SJ600MRU1-2NSP107SJ6210kV消防电源7SJ6210kV母联7SJ6210kV消防电源与I段母线的联络线7SJ6210kV备用出线7SJ6210kV#8出线7SJ6210kV#1出线.........NSP40NSP40备自投S7300WinccWincc1#监控中心2#监控中心ProfibusDP总线ProfibusFMS总线S7300OPS7300OPS7300OPS7300OPProfibusFMS总线400V#1配电室ET200ET200ET200ProfiMessProfiMessProfiMess400V#2配电室ET200ET200ET200ProfiMessProfiMessProfiMess400V#3配电室ET200ET200ET200ProfiMessProfiMessProfiMess400V#4配电室ET200ET200ET200ProfiMessProfiMessProfiMessProfibusDPProfibusDPProfibusDPProfibusDP南京卷烟厂变电监控系统图26•目前，我公司除了已成功地实施了多个Can总线系统外，还在南京卷烟厂、武汉宗关水厂、北京国调中心大楼、北京电信大楼等多个变电站综自监控工程中应用了ProfibBus总线的监控系统，效果是极为令人满意的。这也为总线系统在综自监控中的应用开了一个好头。273.结论•变电站综合自动化监控的网络化迎合了时代的潮流，是综自监控技术更新换代的里程碑。•技术的进步不仅带给用户巨大的经济、物质利益，它同时也是社会进步的一部分，南京中德公司愿融入洪流，以自己不竭的创造为用户、为社会贡献自己的全部努力。