您好, 歡迎來到1024商務網   [請登錄]  [免費注冊]  忘記密碼
首頁 新聞資訊 產品大全 企業 求購 品牌
企業 產品
當前位置:首頁 > 新聞資訊 > 垂直行業 > 數字化變電站自動化系統的網絡選型
數字化變電站自動化系統的網絡選型
更新時間:2019-06-25 發布:www.jvjkwp.live

摘要:隨著智能化開關、光電式互感器等機電一體化裝備的泛起和運用,變電站自動化的技術進進數字化的新時代。在分析數字化變電站自動化系統的特征、結構根蒂根基上,提出了運用嵌進式以太網作為內部通訊網絡的實施方案,并對以太網在變電站自動化系統中運用模式和傳輸模式進行了分析研究。



1 引言
  變電站自動化系統是在計較機技術和網絡通訊技術根蒂根基上成長起來的。它改變了傳統的二次裝備的組態模式,提高了電網建設的現代化水平,增強了輸配電的靠得住性,下降了變電站的總造價,是以近幾年在電力系統中被普遍運用。隨著智能化開關、光電式電流電壓互感器、一次運行裝備在線狀態檢測及自診斷、變電站運行操作培訓仿真等技術日益成熟,一些傳感器和控制器基于新的物理丈量原理為一次裝備增添了新的功能,提高了丈量精度,下降了電流電壓動態丈量范圍的誤差。這些新技術的普遍運用,勢必對已有的變電站自動化技術發生深入的影響,全數字化的變電站自動化系統行將泛起[1]
  網絡系統是毗連站內各類智能電子裝備(IED)的紐帶,是數字化變電站自動化系統的命脈[2],它的靠得住性與信息傳輸的快速性決議了系統的可用性。本文在分析數字化變電站自動化系統結構及特征根蒂根基上,依據變電站的數據流和信息傳輸特點及變電站對通訊網絡的要求,提出了以嵌進式以太網作為數字化變電站自動化系統通訊網的實施方案,并分析了以太網在變電站自動化系統中運用模式和傳輸模式這兩個關頭問題。
2 數字化變電站自動化系統的特征及結構
2.1 數字化變電站自動化系統的特征
  數字化變電站自動化系統年夜致有以下幾個特點:
  (1)智能化的一次裝備:一次裝備被檢測的旌旗燈號回路和被控制的操作驅動回路,采用微處置器和光電技術設計,變電站二次回路中常規的繼電器及其邏輯回路被可編程控制器取代,常規的強電模擬旌旗燈號和控制電纜被光電數字和光纖取代。
  (2)網絡化的二次裝備:變電站內常規的二次裝備,如繼電庇護裝配、丈量控制裝配、防誤閉鎖裝配、遠動裝配、故障錄波裝配、電壓無功控制、同期操作裝配和正在成長中的在線狀態檢測裝配等全數基于尺度化、模塊化的微處置機設計制造,裝備之間的毗連全數采用高速的網絡通訊,二次裝備不再泛起功能裝配重復的I/O現場接口,經由過程網絡真正實現數據同享、資本同享,常規的功能裝配釀成了邏輯的功能模塊。
  (3)自動化的運行經管系統:變電站運行經管自動化系統應包括電力生產運行數據、狀態記實統計無紙化、自動化;變電站運行發生故障時,能實時提供故障分析陳述,指出故障緣由及處置定見;系統能自動發出變電站裝備檢修陳述,即常規的變電站裝備“定期檢修”改成“狀態檢修”[3]
2.2 數字化變電站自動化系統的結構
  隨著智能化電氣的成長,出格是智能開關、光電式互感器等機電一體化裝備的泛起和運用,變電站自動化的技術邁進了數字化的新階段。在高壓和超高壓變電站中,智能化一次裝備的數字化傳感器、數字化控制回路取代了常規繼電庇護裝配、監控等裝配的I/O部門,而在中低壓變電站則將庇護、監控裝配小型化、緊湊化,完整地安裝在開關柜上,實現了變電站機電一體化設計。
  在邏輯結構上數字化變電站自動化系統分為三個條理,這三個條理劃分稱為“變電站層”、“距離層”、“進程層”。各條理內部和條理之間采用高速網絡通訊,三個條理的關系如圖1所示。
  (1)變電站層。變電站層的主要使命是:經由過程兩級高速網絡匯總全站的實時數據信息,不竭刷新實時數據庫,按時登錄歷史數據庫;按既定協約將有關

數據信息送往調劑或控制中心;接收調劑或控制中心有關控制飭令并轉距離層、進程層執行;具有在線可編程的全站操作閉鎖控制功能;具有(或備有)站內當地監控、人機聯系功能,如顯示、操作、打印、報警等功能和圖像、聲音等多媒體功能;具有對距離層、進程層諸裝備的在線維護、在線組態、在線修改參數的功能;具有(或備有)變電站故障自動分析和操作培訓功能。
  (2)距離層。距離層的主要功能是:匯總本距離進程層實時數據信息;實施對一次裝備庇護控制功能;實施本距離操作閉鎖功能;實施操作同期及其他控制功能;對數據收集、統計運算及控制飭令的發出具有優先級此外控制;承先啟后的通訊功能,即同時高速完成與進程層及變電站層的網絡通訊功能,需要時,上下網絡接口具有雙口全雙工方式以提高信息通道的冗余度,保證網絡通訊的靠得住性。
  (3)進程層。進程層是一次裝備與二次裝備的連系面,或說進程層是智能化電氣裝備的智能化部門,其主要功能可分為三類:①電氣運行的實時電氣量檢測。即哄騙光電電流、電壓互感器及直接收集數字量等手段,對電流、電壓、相位及諧波份量等進行檢測。②運行裝備的狀態參數在線檢測與統計。如對變電站的變壓器、斷路器、母線等裝備在線檢測溫度、壓力、密度、盡緣、機械特征和工作狀態等數據。③操作控制的執行與驅動。在執行控制飭令時具有智能性,能判斷飭令的真偽及其合理性,還能對行將進行的動作精度進行控制,如能使斷路器定向合閘,選相分閘,在選定的相角下實現斷路器的關合和開斷,要求操作時間限制在劃定的參數內。
3 變電站自動化系統通訊網絡的要求
3.1 變電站內數據流和信息傳輸的特點
  在具有變電站層—距離層—進程層結構分層的變電站內,需要傳輸的數據流有以下幾種:①進程層與距離層之間的信息交換,進程層的各類智能傳感器和執行器可以自由地與距離層的裝配交換信息;②距離層內部的信息交換;③距離層之間的通訊;④距離層與變電站層的通訊;⑤變電站層的內部通訊,在變電站層分歧裝備之間存在信息流。
  各類數據流在分歧的運行方式下有分歧的傳輸響應速度和優先級的要求。
(1)經常傳輸的監視信息
  1)為了監視變電站的正常運行,需要傳輸各類丈量值,這些量需要經常傳送(如母線電壓、電流、有功、無功、頻率等)。
  2)變電站正常運行所需要的信息,這些信息在傳送時間距離可以延長,傳送的優先級可以較低。
(若有功電量累計值和無功電量累計值)。
  3)為了刷新變電站的數據庫而按時采樣的數據向變電站層傳送的信息。(如斷路器的狀態信息、繼電庇護的投進與退出的工作狀態信息)。
  4)為了監視變電站的電氣裝備的平安運行所需要的信息。(如變壓器、避雷器等的狀態監視信息、變電站的防火、防盜所需要的信息)。
(2)突發事務發生的信息
  1)在系統發鬧事故的情況下,需要快速響應的信息。(如事故時斷路器的位置旌旗燈號)。
  2)在正常操作時所引發的狀態變化。(如操作斷路器、隔脫離關和繼電庇護裝配的投進與退出,和繼電庇護裝配等的運行方式的選擇等)。
  3)在事故情況下繼電庇護動作的狀態旌旗燈號和事務順序記實。這些信息不需要立即傳送。(如庇護動作值,事故動作順序記實)。
  4)事故發生時記實下的帶時標的擾動數據。這些信息也不需要立即傳送。(如事故錄波數據)。
  (3)在高壓電氣裝備內裝設的智能傳感器和智能執行器,高速地與距離層裝備交換信息。傳送速度決議于正常狀態時的采樣速度,和故障情況下的快速傳輸的狀態量。(如光電電流互感器及直接收集的數字量,裝備在線檢測溫度、壓力、密度、盡緣、機械特征和工作狀態等數據)。
  (4)其他一些非實時信息。(如防火、防盜信息)。
3.2 對變電站自動化系統通訊網絡的要求
3.2.1 功能要求
  通訊網絡的基本使命是解決綜合自動化系統內部和與其他系統之間的實時信息交換,而網絡是不成或缺的功能載體,那末構建一個靠得住、實時、高效的網絡系統是通訊系統的關頭之一,2000年國際年夜電網會議第34組庇護與控制計議和介紹了變電站自動化及其通訊系統,其基本一致的思想就是通訊技術是變電站自動化系統的關頭。
  通訊網絡是毗連站內各類智能電子裝備(IED)的紐帶,是以它必需能支持各類通訊接口,知足通訊網絡尺度化。
  隨著變電站的無人化和自動化信息量的不竭增加,通訊網絡必需有足夠的空間和速度來存儲和傳送事務、電量、操作、故障和錄波等數據。為改善電壓運行質量,無人值班變電站要求通訊網絡具有電壓無功自動調理功能、系統對時功能等。另外自診斷、自恢復和遠方診斷,在線狀態檢測是針對運行維護提出的幾項功能要求。
3.2.2 性能要求
  通訊網絡的性能要求主要體現在以下幾個方面[4]
  (1)靠得住性:由于電力生產的接連性和重要性,站內通訊網絡的靠得住性是第一位的,應避免一個裝配損壞致使站內通訊中斷。出格是數字、圖像信息的多媒體技術的運用,我們會加倍依賴通訊網絡,是以,一個靠得住的通訊網絡是重要條件。
  (2)開放性:站內通訊網絡為調劑自動化的一個子系統,除保證站內IED裝備互連、便于擴大外,它還應從命電力調劑自動化的整體設計,硬件接口應知足國際尺度,選用國際尺度的通訊協議,利便用戶的系統集成。
  (3)實時性:因測控數據、庇護旌旗燈號、遠控飭令等都要求實時傳送,雖然正常工作時,站內數據流不年夜,但泛起故障時要傳送年夜量的數據,要求信息能在站內通訊網絡上快速傳送。
4 數字化變電站自動化系統的通訊網絡
  只有知足了上述要求,通訊網絡才是理想的。常規變電站自動化系統中庇護裝配的信息收集與庇護算法的運行通常為在統一個CPU控制下進行的,使得同步采樣、A/D轉換、運算、輸出控制飭令整個流程快速、簡捷,而數字化變電站的系統中信息的收集、庇護算法與控制飭令的形成是由網絡上多個CPU協同完成的,若何控制好采樣的同步和庇護飭令的快速輸出釀成了一個復雜問題,其最基本的條件是網絡的順應性,關頭技術是網絡通訊速度的提高和合適的通訊協議的制定。
  凡是的現場總線技術已不能知足數字化變電站自動化高速通訊的技術要求,今朝以太網異軍突起[6],已引進工業自動化進程控制領域,固化OSI七層協議,速度到達100MHz的以太網控制與接口芯片已年夜量泛起,為數字化變電站自動化協議的開發研究提供了物資根蒂根基。數字化變電站自動化系統示意圖如圖2所示。

5 嵌進式以太網的運用方案
  隨著計較機軟、硬件的成長,工業控制領域泛起了嵌進式技術,哄騙嵌進式軟、硬件,設計者可以在單片機協同系統上實現以太網技術即嵌進式以太網。嵌進式以太網的泛起為數字化變電站綜合自動化系統的設計者提供了實現站內網絡通訊的新途徑。
5.1 嵌進式以太網的運用模式[5]
  嵌進式以太網作為變電站自動化系統的內部通訊網絡,有兩種運用模式:①每一個智能電子裝配(IED)設置裝備擺設一個嵌進式以太網接口,每一個IED作為一個以太網節點直接毗連到以太網上;②幾個IED經由過程RS485、MODBUS等方式毗連在一起,然后用嵌進式以太網接口作為一個以太網節點毗連到以太網上。
  在選擇嵌進式以太網運用模式時,主要斟酌以下身分:①超高壓變電站系統的二次系統一般都是基于距離設計的;②超高壓變電站自動化系統內部通訊網絡的靠得住性要求很高,要求可利便地組成雙網結構;③成本問題;④產物向下兼容問題。
  這類新型通訊網絡一般具有以下特點:①網絡寬帶資本年夜年夜增加;②數據上傳(如故障錄波數據)速度年夜年夜加速;③易于與PC機接口;④易于與廣域網毗連。
5.2 嵌進式以太網傳輸模式選擇
  嵌進式以太網為使用者提供了單播、廣播及分組廣播三種模式。單播模式中信息的目的地址只有1個,網絡上除目的地址之外的其他節點都不能接收源節點發送的信息;廣播模式是指一個節點發送信息,網絡上除源節點外的所有節點都能接收到源節點所發送的信息;分組廣播是指源節點將一幀信息發送到網絡上的一組節點,組內的各個節點都能接收到該信息,而組外的節點則不接收所發送的信息。分組廣播模式與廣播模式的最年夜區分是在于分組廣播模式對接收對象加以限制,而廣播模式則沒有。假設距離層中1號測控單元要將統一幀信息發送到變電站層的N個裝備,下面劃分給出了使用單播、廣播及分組廣播3種傳輸模式組成的變電站內部數據傳輸方案,如圖3~圖5所示。



  從圖3可知單播模式傳輸方案的錯誤謬誤有:傳輸效率不高;網絡流量劇增將造成網絡上的沖突加重;測控單元CPU資本消耗太年夜,統一信息發送N遍,執行TCP/IP協議的CPU就必需將TCP/IP協議的相關部門執行N遍。
  從圖4中可以看出,使用廣播模式的傳輸方案中,對于統一幀信息,測控單元只向變電站層的N個裝備發送一遍,比單播模式效率高,同時網絡的流量并沒有增加。但某個測控單元向網絡上發送信息后,變電站層的所有裝備非論是否與自己有關城市收到該信息,然后在運用層再將無關的信息丟失落,顯然這樣做浪費了變電站層相關裝備的資本。由于測控單元要不竭地將距離內的信息向以太網上發送,所以這類由于廣播模式引發的硬件資本浪費是龐大的,對于嵌進式CPU電路是不能接受的。
  從圖5中可以看出,在使用分組廣播模式的傳布方案中,變電站層需要信息同享的N個裝備使用統一個組地址,對于統一幀信息網關裝備只需要用組地址作為方針地址向變電站層的N個裝備發送一遍,網絡上只有使用了這個組地址的裝備才能接收到該信息。顯然這類方式既有廣播模式統一信息只發送一遍的高效率,又避免了廣播風暴,使資本獲得了有用庇護,同時網絡流量也沒有增加。是以,本文推薦分組廣播模式作為傳輸模式。
  憑據開發系統互連(OSI)參考模子,TCP/IP的傳輸層對運用層提供UDP和TCP兩種類型的服務[6]
UDP是一種無毗連的協議,也就是通訊的倡議節點在倡議通訊時在傳輸層不需要與通訊接收方事前建立“握手”毗連,而是直接發送。TCP是一種面向毗連的協議,也就是通訊的倡議節點在每次倡議通訊時傳輸層都必需與通訊接收方事前建立“握手”毗連,以后才能發送。這兩種傳輸模式各有特點,UDP由于不需要事前建立“握手”聯系,所以效率很高,而且有單播、分組廣播和廣播三種模式。TCP由于事前建立了“握手”聯系,所以傳輸靠得住,出格適用于文件等年夜塊數據的傳輸。但TCP是面向毗連的,它不成能同時與一組節點建立毗連,是以TCP方式不支持分組廣播,這在邏輯上也是合理的。由于UDP方式的高效率和分組廣播等特點,以太網在工業控制領域運用時一般都采用UDP方式。所以建議選用UDP作為嵌進式以太網的傳輸協議。
6 竣事語
  通訊網絡是變電站自動化系統的關頭。本文論述了數字化變電站自動化系統的特征、結構,并基于嵌進式以太網技術,提出了數字化變電站綜合自動化系統的通訊網絡選型中運用嵌進式以太網的實施方案。分析研究了以太網在數字化變電站自動化系統中運用模式和傳輸模式這兩個關頭問題。數字化變電站自動化系統是一個系統工程,未來的5~10年間,隨著新技術的不竭涌現和變電站與國際尺度的接軌,數字化變電站自動化系統勢必獲得蓬勃成長。

返回列表 | 打印本頁
上一篇:油斷路器發生爆炸的原因及預防措施    下一篇:受油器銅瓦磨損原因分析及處理
猜你喜歡
·小程序開發 軟件開發 APP開發 服務器租用
·APP開發 建站 網站制作 服務器
·漢達科技:智能家居app軟件開發解決方案
·漢達科技:移動手機app開發|金融理財app開發方案
·漢達科技:智能家居APP開發|鄭州專業開發app公司
·漢達科技:建筑業APP開發|行業APP開發|小程序開發
·河南實力APP開發公司|河南APP開發公司|河南APP開發價錢
·徐州APP開發-roid開發,引領企業騰飛
·南京印特科技有限公司/南京app開發
 
同類推薦
·鋼價復蘇引關注 市場謹慎成主流
·采用±800kV特高壓直流輸電技術減小對
·[行業技術文章]電量采集系統與MIS的數
·[行業技術文章]思科:服務導向的電力行
·最新技術--防止油系統著火技術措施
·[行業技術文章]訪內蒙古華電輝騰錫勒
·繼電保護的可靠性
·淺談分支電纜的先進性
推薦企業
林巧葉(個體經營)
深圳市永輝顏料科技有限公司
深圳市華南鑫陽科技有限公司
深圳市雅典娜化妝品有限公司
上海鷹曉紙箱包裝有限公司
保定嘉祺童車批發部
華商企業注冊中心
深圳市福田區新亞洲電子市場二期中元
南通潤成機電設備有限公司
湖南株洲三達電子制造有限公司
關于我們 - 使用手冊 - 法律聲明 - 廣告服務 - 聯系我們 - 友情鏈接 - 刪除或修改信息 - 網站地圖
本站信息由會員自主添加,如涉及隱私等,網站不承擔任何責任!如發現侵權違規等問題請發郵件至2697327695#qq.com(#用@代替)或在線留言聯系刪除。
版權所有 1024商務網 浙ICP備12020213號-1 客服QQ:2697327695
内蒙古时时彩今日走势图