嵌入式以太网在变电站通信系统中的应用的研究

2018-12-06

商品与质量 2018年39期

国网四川省电力公司检修公司乐山运维分部四川乐山 614000

将嵌入式设备应用于互联网是当今网络技术发展的必不可挡的趋势，在变电站通信系统运营的过程当中数据的交换十分频繁，这就需要通信系统数据交换这一过程具有一定的实时性且在数据传输的过程当中能够保障其安全。变电站通信系统为了保障其智能化和自动化的需求，通过将嵌入式以太网应用于通信系统运行的过程当中能够实现多路访问的控制，以此为变电站通信系统运行提供可靠的技术保障。因此对嵌入式以太网在变电站通讯系统中的应用模式进行研究是十分有必要的。

1 变电站通信系统概述

变电站通信系统实质上是由很多台微机组成的一类分布式的控制系统，通过由很多个智能模块来组成各个子系统，因此通过内部数据通信，从而实现变电站通信系统内部信息的共享和交换。这样一来，在避免重复投资的同时也提高了变电站通信系统运维的安全性。从另一方面来看，变电站集中了一系列的昂贵设备，它也是通信系统中电能分配交换的一个重要环节[1]。因此，在通信系统运行的过程当中对其可靠性、灵活性以及抗干扰能力等各方面要求都比较高。这不仅仅要求变电站通信系统在进行信息采集的过程当中保持开关隔离的状态以及信息保护，并将收集到的信息传递到各个电网中转站[2]。与此同时，还应当将所发现的故障信息上报给控制中心，之后再接受由控制中心发出的各项操作以及调控的命令。变电站通信系统中的数据通信主要包括两方面的内容。第一是变电站与控制中心两者之间的通信，还有一种是变电站通信系统中各项模块之间的信息传递与交换[3]。

由于通信系统有其特殊环境以及较高的要求，因此变电站通信系统的数据网络需要实现以下几点要求。一是具有较高的可靠性，由于电力系统是处于持续运行的过程当中，因此一些不合理的系统或是故障将会影响到整个变电站通信系统的运行，给人们的日常生活和经济等都造成了较大的损失，因此在变电站通信系统运行的过程当中需要有较高的可靠性[4]。二是分层式结构，变电站通信系统中的各层次应当需要特殊的应用条件，只有这样才能够实现变电站通信系统的正常运行，通过运用合理的网络系统来实现通信系统的运行。三是快速的响应能力，在电力作业中对其数据的传输有较高的实施要求指标，因此通信系统应当具有适时的响应能力。四是电磁兼容性能，由于变电站通讯系统处于一个较强电磁干扰的环境，因此在通信过程当中，应当有效地排除这些干扰因素，从而保证系统内部的安全[5]。

2 嵌入式以太网在变电站通信系统中应用可行性

过去几年里，那些电力企业和诸多学者都在争论一个问题，那就是变电站通信系统中到底能不能把嵌入式以太网来引进去。很多学者在研究时得出由于以太网在监测多路访问中用的介质大多是载波，因此很难预测出在通信时的那些延迟传输，导致不能适应实时系统的运行需求。如果在传输介质LAN中有很多通过网节点来进行访问的，也可能出现数据传输冲突问题，这样的话节点就会实施退避措施，当再次对介质访问时就可能把传输时间大大延长。但是在嵌入式以太网在后期的诸多实践中，通过和令牌总线网进行比较，我们得知当网络负荷不足25%时，对比起令牌总线网络，以太网的反应时间尤其快并且在传输管理中以太网的冲突检测也会做到一个很有效的传输管理，对节点数据的传输进行一个有效的控制，这样那些由于节点数据传输冲突而导致的延长时间的问题就会被解决[6]。除此以外，我们通过以太网系统响应可以看出，因为变电站系统往往都是随机性数据、周期数据、异常运行中突发性数据。而随机性数据没有大的流量，周期性数据的连续性和稳定性又相对较高。因此在系统运行时只要把突发状况时的那些数据考虑进去，确保以太网负荷量一直在25%以内，这样就能让系统的响应速度得到很大的提升。为了验证以太网的实时性特征，很多发达国家都进行了无数的研究，通过不断的实践我们可以发现，将嵌入式以太网应用于变电站通讯系统无论是其性能或是传输时间方面都有较大的安全性和稳定性，因此总体看来将嵌入式以太网应用于变电站通信系统是可行的。

3 嵌入式以太网在变电站通信系统中的应用

3.1 嵌入式以太网在IED中的应用

变电站通信系统中的IED必须通过转换器或者是管理单元才能够进入此系统，因此想要提高变电站通信系统中的有效性，必须取消这些环节实现IED直接进入系统，因此我们可以通过将嵌入式以太网芯片集成在处理模板上这一方式来提高通信系统运行的有效性，通过对所传输的信息进行描述定义这一方式能够提高数据传输的有效性，还能够使得通用分类服务运用同一种方式进行数据的访问这一方式解决了各大厂家在生产设备的过程当中没有办法实现信息的统一这一问题。与此同时，也从另外一个层面提高了系统开放的众多可能性，从而满足通信系统经济性、功能性、设计简约性等多方面的要求。通过将嵌入式以太网应用于变电站通讯系统中能够摆脱变电站运行过程中束缚，实现各种设备的互动以及无缝通信等功能，为变电站通信的发展奠定了坚实的基础，与此同时也节省了系统的设计以及投入的成本。

3.2 嵌入式以太网在网络通信中的应用

随着变电站通信系统的进一步发展，人们对其实时性、稳定性等各方面的要求也在逐渐变高，再加上无人值班这一方式的推行，也使得变电站通信系统应当更加的完善。随着变电站通信系统规模的不断扩大，相应的设备规模也在增加，这样一来信息流量也会得到保证，这时候一味地采用传统的数据传输方式就会受到很大的阻力，很难保证变电站通信系统数据传输的实时性，严重的还会发生信息丢失的现象，同时对通信人员数据分析这一工作产生了很大的困难，严重影响到变电站通信系统的安全运行，因此只是一味的运用传统通信方式很难再通信系统的畅通，不能够解决运行过程中出现的问题。嵌入式以太网具有资源共享、低损耗、高稳定性等特点，在节省数据传输时间的同时也提高了变电站通信系统的抗干扰能力，为每一个系统节点提供点到点的链路，每一个设备都有一个专门的通道与另外一个设备相连接，因此不用再争夺共享资源，降低了设备之间发生冲突的可能性，保障了数据传输的确定性。再者，由于就是以太网具有较好的电磁兼容性，因此即使在具有较高强度的电磁环境下进行工作，也不会影响到信息的传输。