变电站综合自动化系统的研究

用的RS-232串口

3.3 内部通信网的传输实时性分析

方案一中的LONWORKS现场总线方式中由于带宽有限，特别是当多个保护共同动作时，网上冲突加剧，重发次数增多，通信效率降低。所以这种方案的传输实时性不好。

方案二中的嵌入式以太网方案要从间隔内部的LONWORKS网络和间隔外部的以太网两方面来分析。首先分析间隔内部LONWORKS网络的实时性。LONWORKS网络通过网络变量来实现节点之间的通信，不同的网络变量可以设置成不同的优先级，这样开关变位等重要信息就可以用优先级高的网络优先传输。LONWORKS以这样的方式来保证网络传输的实时性。根据应用经验，当站内节点数不超过40时，LONWORKS总线的网络实时性是很好的。在方案2中，内部间隔的LONWORKS网络节点数一般不超过10个，所以在这种情况下内部间隔的网络传输实时性是有保证的。 以太网虽然没有LONWORKS或CAN网络的优先级设置，但其带宽高达10MB/S，因此可以承受的网络负荷很大。实际应用中表明，当网络负荷不超过带宽的37%时，网络上的冲突率很低，以太网的传输效率是有保障的。事实上10MB/S的以太网完全可以满足系统数据传输的实时性保障。

方案三中的CANBUS总线网络也同样设有优先级传输，而且CANBUS网络中的带宽，负荷率，通信效率等也完全可以满足变电站综合自动化系统实时性要求。

3.4 国外相关产品的比较

国外变电站综合自动化系统主要是由西门子公司生产的LSA678，该系统的结构主要分为完全分散和集中与分散相结合式，后者由于价格和灵活性上的优势而在国内应用较多。除了西门子公司外，还有ABB公司生产的SCS100和SCS200。德国AEG公司的ILS系统，美国通用电气，美国西屋电气，法国的阿尔斯通和瑞士的LANDIS公司都有该类产品。

国内的生产厂家主要有南京自动化研究所，北京自动化研究所，以及珠海的拓普公司，烟台的东方电子，许昌继电器厂等公司。它们相继开发了一系列产品，并在全国各个省市的变电站中得到了应用。与国外产品相比，国内产品虽然在技术性能上存在一定的差距，但是也有其本身的特点。首先站控级的软件开发具有一定的水平，尤其是在汉化方面比国外公司更具优势，其次价格上也有一定的优势。再者国内产品在工程组织，现场调试，售后服务等方面比国外产品更具有优势。

3.5 通信协议的作用

要实现整个变电站综合自动化并与上一级控制中心实现“四遥”，必须保证工作站，主机，工程师站，现场各CPU单元与控制设备间的实时，准确通信。而通信协议就是整个系统通信部分的核心。电力系统中所采集的信息需要很高的实时性，可靠性，所以认识认识通信协议对整个控制系统的影响就比较重要。在变电站控制系统中，CPU采集控制单元不仅要采集各类信号（开关位置，保护信号，有功，无功，电压，电流，功率因数，电量等），还要对各单元的开关进行控制和完成逻辑判断等功能，这占用了很多CPU负荷以及内存空间等资源。同时采集来的信号要往主站送，承担和主站通信的功能。如果单纯采用扩大计算机内存的数量的方式不仅是不经济的，也是有限的。现在工业上用的采集器为了达到实时性，一般较少采用读写硬盘的方式，而多采用没有硬盘的内存。但这在变电站中也是不可行的，所以采用一个好的通信协议就能达到事办功倍的效果。

目前用于电力系统的通信协议品种繁多，有国际标准，有国家标准，也有行业标准甚至是企业标准。目前我们主要使用的有以下通信协议:

IEC870-5-101通信协议（远动通信标准），IEC870-5-102 通信协议（电量采集通信标准），IE870-5-1-103通信协议（保护传输通信标准）。IE870-5-104网络通信协议（远动网络通信标准），DNPV3.0通信协议,MODBUS通信协议，CDT循环通信协议，SC1801通信协议，M4F通信协议等。

3.6 光纤通信技术 3.6.1 光纤通信优点

光纤通信是以光波做为信息载体，以光导纤维作为传输介质的先进通信手段。与其它通信技术相比，有以下优点：

(1) ： 传输频带很宽，通信容量大。 (2) ： 传输衰耗少，适合长距离传输。

(3) ： 体积小，重量轻，可绕性强，利用电缆沟道和电力线杆，铺设方便。

(4) ： 输入和输出间电隔离，不怕电磁干扰。 (5) ： 保密性好。无漏信号和串音干扰。 (6) ： 抗腐蚀和抗酸碱，可直接埋与地下。

缺点是强度不如金属线，连接比较困难，分路和耦合不方便，弯曲半

径不易太小。

3.6.2 光纤通信的类型以及在配电自动化系统中的应用如下

(1) ： SDH（同步数字体系）和PDH（准同步数字体系）。其中SDH光端机具有自愈功能，并可以支持多个光方向，通常用SDH光纤网组成主干通信通道，PDH用于信息量不大的点对点连接。与光端机配合使用的电端机PCM可实现语音和数据信号传送。

(2) : 光调制解调器。它是一种用于低速传输数字信号的光电合一产品。通常实现开闭所RTU至主站信息的传输，同时用于建设馈线FTU信息向配电子站集结的信息通道，但不能传语音。

(3) ： 其他通信设备 光纤收发器主要用于实现局域网的远程连接。 长距离光传输模块是内置与交换机或路由器的光设备。 配电自动化专用数据光传输设备具有传输距离远，组网灵活，接口丰富等特点的光电合一最新产品。

总之，光纤通信已经成为了主要的通信方式，应用于主干层及馈线终端层传输通道建设。

3.7 现场总线通信技术

现场总线是应用于生产现场，在微机化测量控制设备之间实现双向串行多

节点的数字通信系统，也被称为开放式，数字化，多点通信的底层控制网络。传输介质主要是双绞线。 现场总线的特点：

(1): 系统的开放性，即标准的一致性，公开性。

(2)：互可操作性和互用性：设备和设备间，不同生产厂家之间。 (3)：现场设备的智能化与功能自治性。 (4)：系统结构的高度分散性。 (5): 对现场环境的适应性。

在配电自动化系统中现场总线通信技术应用越来越广。

3.8 无线通信技术

在配电自动化中常用以下几种无线通信方式：

(1): 无线数传电台：远程监控，监测常常利用无线数传电台进行数据交换。提供了丰富的外围接口，具有安装维护方便，绕射能力强，组网结构灵活，大范围覆盖等特点

(2): 一点多址微波通信技术：具有传输距离长（站内50KM），容量大，配置灵活等特点。

(3): 无线扩频通信技术：具有抗干扰能力强，系统误码率低，建设方便，

投资少等特点。

3.9 配电线载波通信技术

配电通信载波是以6—10KV配电线路为传输通道，采用移频监控和跳频技术相结合的调制方式，应用先进的DSP数字信号处理技术和集成电路技术来实现数话同传的通信方式。具有实施方便，组网灵活，开放透明的通信网络平台，数据传输的可靠性高，实时性强，信道可靠等特点。

3.10 小结

本节介绍了综合自动化系统的通信网络发展，对不同网络通信总线进行了比较。通过具体的3种方法将变电站内的设备用通信协议连接了起来。最后探讨了光纤通信技术，现场总线通信技术，无线通信技术，配电载波通信技术在变电站综合自动化系统的应用前景。