变电站综合自动化系统通信网络结构的发展

2011-10-26河南龙宇煤化工有限公司胡富强

河南科技 2011年20期

河南龙宇煤化工有限公司胡富强

变电站综合自动化系统通信网络结构的发展

河南龙宇煤化工有限公司胡富强

现代变电站综合自动化技术以微型计算机技术和通信技术为基础，逐步地进行发展和提高。许多高校、研究单位和制造厂投入到变电站综合自动化系统的研究和制造工作中，对它应包括的内容以及设计原则和要求，观点逐渐趋于一致。

变电站综合自动化系统应能全面代替常规的二次设备。微机保护的软、硬件设置既要与监控系统相对独立，又要相互协调。保护与测控单位设备的接口可采用串行口、现场总线或以太网等多种接口形式兼容性设计，应采用合理的通信网络和标准的通信规约，向计算机监控系统提供保护动作或保护定值等信息。变电站综合自动化系统的功能和配置应满足无人值班的总体要求，应具备可靠性高和抗干扰能力强的特点，有良好的可扩展型和适应性。许多新建变电站需要技术先进、功能齐全、性能价格比高的自动化系统供选用。所以，系统应有良好的标准化程度和开放性能，应充分利用数字通信的优势，实现数据共享。

变电站综合自动化系统的研究和开发工作必须统一规划和进行。随着集成电路技术、微计算机技术、通信技术和网络技术的不断发展，综合自动化系统的体系结构也不断改进，其性能和功能以及可靠性等不断提高。根据综合自动化系统的设计思想和安装的物理位置的不同，其硬件结构可以分成很多种类。但从国内外变电站综合自动化系统的发展过程来看，其结构形式大致可分为集中式结构形式、分层分面式系统集中组屏的结构形式、分散与集中相结合和分布分散式结构形式等几种。

一、集中式结构形式

集中式结构的综合自动化系统采用不同档次的计算机，扩展其外围接口电路，集中采用变电站的模拟量、开关量和数字字量等信息，集中进行计算和处理，分别完成微机监控、微机保护和一些自动控制等功能。集中式结构也并非指由一台计算机完成保护、监控等全部功能，多数集中式结构的微机保护、微机监控和与调度等通信的功能也是由不同的微型计算机完成的。这种结构形式主要出现在变电站综合自动化系统问世的初期。

二、分层分布式系统集中组屏的结构形式

所谓分层分布式结构，是指在结构上采用主、从CPU协同工作方式，各功能模块（通常是各个从CPU）之间采用网络技术或串行方式实现数据通信。

当代分层分布式系统集中组屏的结构形式的变电站自动化的一、二次设备可分为三层或二层，每一层完成不同的功能，每一层有不同的设备或不同的子系统组成。三层变电站自动化由变电层、单元层（式间隔层）和设备层组成。变电站层称为2层，单元层为1层，设备层为0层；二层变电站自动化系统，如南瑞ISA变电站综合自动化系统（图1），由变电层和设备层组成。

为了防止通讯网络中断，有的公司采用环网通讯结构，如许继集团公司的TOSCAN-D3000C配电自动化&配电管理系统。

图1 变电站自动化二层分层分布式结构

设备层主要指变电站内的变压器、断路器、隔离开关、电压互感器和电流互感器等一次设备和测量、控制部件和继电保护部件。

变电层包括全站性的监控主机、工程师机、通信控制机等。该层设现场总线或局域网，供各主机之间和监控主机与间隔层之间交换信息，现在又称之为上位机监控系统。

分层分布式系统集中组屏的结构是把整套综合自动化系统按不同的功能组装成多个屏（或称柜），如主变压器保护屏、线路保护屏、数采屏、出口屏等。这些屏都集中安装在主控制室内，再把各保护单元和数据采集分别安装于各保护屏和数据采集屏上，由监控主机集中对各屏（柜）进行管理，然后通过调制解调器与调度中心联系。例如，有的用于中、小型变电站的综合自动化系统是由数采控制机直接完成与调度通信的任务；大型变电站的综合自动化系统则在变电层调用通信控制机，专门负责与调度中心通信，并设有工程师机，负责软件开发与管理，在功能单元层可能还有故障录波仪等。

三、分散与集中相结合的分布分散式结构形式

随着单片机技术和通信技术的发展，特别是现场总线和局部网络技术的应用，以及变电站综合自动化技术的不断提高，可以将这个一体化的保护和测控单元分散安装在各个开关柜中，然后由监控主机通过光纤或电缆网络对它们进行管理和交换信息。这种将配电线路的保护和测控单元分散安装在开关柜内，而高压线路保护和主变压器保护装置等仍采用集中组屏的系统结构，被称为分散与集中相结合的结构。最近几年，又逐渐出现了分布分散式的结构形式，如图2所示。