【正文】 兩臺(tái)具有 RS232 接口的通信設(shè)備直接相連，如果要進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，可以再加調(diào)制器即可。網(wǎng) 絡(luò)協(xié)議開放，對(duì)任何用戶平等。 (8)： Lonworks 直接通信距離長(zhǎng)達(dá) 2700m (9)： Lonworks 技術(shù)的核心是神經(jīng)元芯片。 CANBUS 的主要技術(shù)特性如下： (1)： CANBUS 可以多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任意一個(gè)接點(diǎn)均可以在任何時(shí)刻主動(dòng)向其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而不分主從，通信方式靈活。 (10): NZR 編碼 /解碼方式，并采用位填充技術(shù)。監(jiān)控網(wǎng)用來傳送各種控制和狀態(tài)信息。間隔以上和間隔內(nèi)部。 CPU 采用 32b 單片機(jī)， CPU 部分采用了嵌入式軟件設(shè)計(jì)，利用實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)及 TCP/IP 模塊，完成以太網(wǎng)的通信和測(cè)控任務(wù) LONWORKS 現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)方案和嵌入式以太網(wǎng)方案的比較和分析： (1) ： 方案 1 中只有 LONWORKS 一層網(wǎng)絡(luò)，站內(nèi)的幾十個(gè)保護(hù)裝置均連接在其上。 PC 機(jī)必須用 PCLTA 卡等專用卡與 LONWORKS 網(wǎng)絡(luò)接口，這些板卡由于是專用品所以價(jià)格較高， PC 機(jī)臺(tái)數(shù)增多時(shí)，很不劃算。以及本地的變電站系統(tǒng)和遠(yuǎn)程調(diào)度中心的通信。LONWORKS 網(wǎng)絡(luò)通過網(wǎng)絡(luò)變量來實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)之間的通信，不同的網(wǎng)絡(luò)變量可以設(shè)置成不同的優(yōu)先級(jí)，這樣開關(guān)變位等重要信息就可以用優(yōu)先級(jí)高的網(wǎng)絡(luò)優(yōu) 先傳輸。 國外相關(guān)產(chǎn)品的比較 國外變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)主要是由西門子公司生產(chǎn)的 LSA678，該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要分為完全分散和集中與分散相結(jié)合式，后者由于價(jià)格和靈活性上的優(yōu)勢(shì)而在國內(nèi)應(yīng)用較多。 通信協(xié)議的作用 要實(shí)現(xiàn)整個(gè)變電站綜合自動(dòng)化并與上 一級(jí)控制中心實(shí)現(xiàn) “四遙 ”，必須保證工作站，主機(jī)，工程師站，現(xiàn)場(chǎng)各 CPU 單元與控制設(shè)備間的實(shí)時(shí)，準(zhǔn)確通信。 目前用于電力系統(tǒng)的通信協(xié)議品種繁多，有國際標(biāo)準(zhǔn)，有國家標(biāo)準(zhǔn)，也有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)甚至是企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 (5) ： 保密性好。它是一種用于低速傳輸數(shù)字信號(hào)的光電合一產(chǎn)品。 現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)： (1): 系統(tǒng)的開放性，即標(biāo)準(zhǔn)的一致性，公開性。 (3): 無線擴(kuò)頻通信技術(shù)：具有抗干擾能力強(qiáng)，系統(tǒng)誤碼率低，建設(shè)方便，投資少等特點(diǎn)。 REF542plus 中的數(shù)字處理器 DSP 執(zhí)行測(cè)量和保護(hù)的功能，電流傳感器適用于距離保護(hù)和差動(dòng)保護(hù)。每段可獨(dú)立投退，并且保護(hù)可以選擇是否經(jīng)過零壓元件閉鎖，是否經(jīng)過方向元件閉鎖以及方向元件的設(shè)定。 (5) ：復(fù)合電壓出口功能： 為實(shí)現(xiàn)各側(cè)復(fù)合電壓并聯(lián)的方式，本裝置配有復(fù)合電壓出口功能，有獨(dú)立的低電壓和負(fù)序電壓定值，當(dāng)復(fù)合電壓滿足條件，接通復(fù)壓出口觸點(diǎn)，并異常告警?；蛘唠娙萜鞅旧碓繐舸┬纬上嚅g短路。 三相電壓和大于 8V， 最大線電壓和最小線電壓差大于 16V，判為單相PT 斷線。 (4): 過復(fù)合保護(hù)： 包 括過復(fù)合警告，啟動(dòng)風(fēng)冷，閉鎖有載調(diào)壓，各一段一時(shí)限。 復(fù)壓閉鎖過流保護(hù) 的復(fù)壓閉鎖元件，有本側(cè)復(fù)壓閉鎖和外部接入的復(fù)壓開入閉鎖或門構(gòu)成。通過具體的 3 種方法將變電站內(nèi)的設(shè)備用通信協(xié)議連接了起來。 (5): 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)性。 配電自動(dòng)化 專用數(shù)據(jù)光傳輸設(shè)備具有傳輸距離遠(yuǎn)，組網(wǎng)靈活，接口豐富等特點(diǎn)的光電合一最新產(chǎn)品。 光纖通信的類型以及在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用如下 (1) ： SDH（同步數(shù)字體系）和 PDH（準(zhǔn)同步數(shù)字體系）。與其它通信技術(shù)相比，有以下優(yōu)點(diǎn)： (1) ： 傳輸頻帶很寬，通信容量大。同時(shí)采集來的信號(hào)要往主站送，承擔(dān)和主站通信的功能。它們相繼開發(fā)了一系列產(chǎn)品，并在全國各個(gè)省市的變電站中得到了應(yīng)用。 以太網(wǎng)雖然沒有 LONWORKS 或CAN 網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)先級(jí)設(shè)置，但其帶寬高達(dá) 10MB/S，因此可以承受的網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷很大。變電站和遠(yuǎn)程調(diào)度中心的信息傳輸基于公用電話網(wǎng)，通過終端的modem 實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)和公用電話網(wǎng)上的模擬信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換，通信管理機(jī)的外圍設(shè)備包括鍵盤輸入，液晶顯示，程序存儲(chǔ)器 EPROM，實(shí)時(shí)時(shí)鐘 RAM,以及備用的 RS232 串口 內(nèi)部通信網(wǎng)的傳輸實(shí)時(shí)性分析 方案一中的 LONWORKS 現(xiàn)場(chǎng)總線方式中由于帶寬有限，特別是當(dāng)多個(gè)保護(hù)共同動(dòng)作時(shí)，網(wǎng)上沖突加劇，重發(fā)次數(shù)增多，通信效率降低。 由于以太網(wǎng)使用開放式的 TCP/IP 協(xié)議，所以可以較為方便的與廣域網(wǎng)相聯(lián)。而當(dāng)信息傳到主干網(wǎng)時(shí)，由于主干網(wǎng)的帶寬很寬，所以站內(nèi)的流量對(duì)于其而言仍屬輕負(fù)載， 以太 網(wǎng)在輕負(fù)載時(shí)效率極高，因此方案 2 能滿足變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的要求，并且留有余地。這種方案實(shí)際上是將嵌入式以太網(wǎng)和 LONWORKS 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)相結(jié)合，發(fā)揮了各自的優(yōu)勢(shì)。每個(gè)保護(hù)裝置都帶有 LONWORKS 網(wǎng)絡(luò)接口，后臺(tái)機(jī)，工程師站，遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)等 pc 機(jī)上均有 PCLTA 卡，于是保護(hù)裝置和 PC 機(jī)就可以連接到 LONWORKS 網(wǎng)絡(luò)上。因而實(shí)用性較差。 (5)： CANBUS 直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá) 10km， CANBUS 的通信速率最高可達(dá) 1Mbit/s. (6)： CANBUS 上的節(jié)點(diǎn)數(shù)實(shí)際上可達(dá) 110 個(gè)，理論上可達(dá) 2021 多個(gè)。它們之間通過公共存儲(chǔ)器傳遞數(shù)據(jù)。 Lonworks 通信協(xié)議符合 OSI 模型，任何制造商的產(chǎn)品都可以實(shí)現(xiàn)互操作。 RS485 為半雙工通信方式，在某一時(shí)刻，一個(gè)發(fā)送一個(gè)接受，當(dāng)用于多站互連時(shí)，可節(jié)省信號(hào)線，便于高速遠(yuǎn)距離的傳送。 第 3 章 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò) 通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展： 目前，國內(nèi)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)用的通信網(wǎng)絡(luò)主要是總線式網(wǎng)絡(luò)。可以大大縮短微機(jī)保護(hù) 裝置的開發(fā)周期，實(shí)現(xiàn)微機(jī)繼電保護(hù)裝置的系列化和標(biāo)準(zhǔn)化，便于運(yùn)行部門的運(yùn)行維護(hù)，必將在微機(jī)保護(hù)的發(fā)展中發(fā)揮重要的作用。在距離保護(hù) CPU 插件或者零序保護(hù) CPU 插件發(fā)生故障時(shí)，即使線路的主保護(hù) 可以正常工作，仍將失去遠(yuǎn)方后備保護(hù)的功能。 通信控制，保護(hù) CPU 運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控等功能 。當(dāng)保護(hù)裝置使用單片機(jī)時(shí)，目前使用的 VFC 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)難以滿足要求，必須對(duì)此單獨(dú)進(jìn)行考慮。 ② 電壓頻率轉(zhuǎn)換原理的計(jì)數(shù)式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)： 第 2 代微機(jī)線路保護(hù)的 VFC (電壓頻率保護(hù) ) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，為了提高數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采集速度，每個(gè)模擬輸入通道都需要使用單獨(dú)的電壓頻率轉(zhuǎn)換 /光耦合器，其輸出頻率信號(hào)送至可編程計(jì)數(shù)器 8255 進(jìn)行頻率測(cè)量，在每個(gè)數(shù)據(jù)采集周期由 CPU 讀取可編程計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值，并進(jìn)行標(biāo)度變換以獲得實(shí)際的采樣植。濾序和傅立 葉變換算法的主要時(shí)間，不但可以完成數(shù)據(jù)采集，信號(hào)處理的功能，還可以完成以往主要由 COU完成的運(yùn)算功能，甚至完成獨(dú)立的繼電保護(hù)功能。高性能單片機(jī)包含了微機(jī)保護(hù)所需要的各種硬件功能，使新型微機(jī)保護(hù)的電路設(shè)計(jì)異常簡(jiǎn)單可靠。 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)的硬件結(jié)構(gòu) (1) 處理器分為單片機(jī)和數(shù)字信號(hào)處理器兩種。各單元應(yīng)具有模塊化的主機(jī)板， 開出板。主控室后部設(shè)保護(hù)柜，變送器柜，監(jiān)控柜，電度表柜，交直流電源柜等設(shè)備。模擬屏主接線圖上安裝儀表和操作把手。能夠?qū)ΡＷo(hù)柜包括主機(jī)在內(nèi)的各元件進(jìn)行在線檢查?；螂娋W(wǎng)故障時(shí)不應(yīng)該誤動(dòng)。 也可利用功率方向法等其他方法來判別。 操作方式分為手動(dòng)操作和遙控執(zhí)行。 監(jiān)測(cè)： 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通過對(duì)變電站的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，處理，顯示和打印，使運(yùn)行人員了解變電站的 運(yùn)行工況，并采取相應(yīng)的措 施。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)主要集中在單元層和變電站層。 當(dāng) 地 監(jiān) 控 后 臺(tái) 機(jī)I / O 通 信 控 制 器 1 I / O 通 信 控 制 器 2單 回 路 保 護(hù) 裝 置單 回 路數(shù) 采 和 監(jiān) 控單 元開 關(guān)柜 1 … … … …單 回 路 保 護(hù) 裝 置 保 護(hù) 裝 置單 回 路數(shù) 采 和 監(jiān) 控單 元數(shù) 采 和 監(jiān) 控單 元開 關(guān) 柜 n其 它 電 氣 設(shè)備送 遠(yuǎn) 方 調(diào) 度中 心饋 線 間 隔 級(jí)網(wǎng) 絡(luò) 電 纜分 布 式 綜 合 自 動(dòng) 化 系 統(tǒng) 原 理 圖 分布集中式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)： 整個(gè)變電站的一，二次設(shè)備分為三層，變電站層，單元層和設(shè)備層。經(jīng)初步處理后送到 I/O 通信控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)格式的變換，并將變電站所有保護(hù)，測(cè)量，信號(hào)和控制信息統(tǒng)一處理，與當(dāng)?shù)氐暮笈_(tái)機(jī)和遠(yuǎn)方調(diào)度中心進(jìn)行信息交換。但由于在技術(shù)性能上的潛在能力，必將被廣泛的應(yīng)用于祖國各 個(gè)城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)中。該模式?jīng)]有做到面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)，信息共享程度不高，另外系統(tǒng)的二次電纜互聯(lián)較多，擴(kuò)展性不好，不利于運(yùn)行管理和維護(hù)。世界發(fā)達(dá)國家率先研制出成熟系統(tǒng)，并推廣應(yīng)用，大大提高了變電站管理的自動(dòng)化水平，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。全站統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫，統(tǒng)一維護(hù)組態(tài)工具軟件，分類分單元下載參數(shù)設(shè)置數(shù)據(jù)。目前的綜合自動(dòng)化裝置都是安裝在低電壓的中置柜上和室內(nèi)的開關(guān)室內(nèi)，戶外的僅是一些實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單功能的柱上設(shè)備。 （ 5） ：使用靈活方便。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)可以采集到比較齊全的數(shù)據(jù)和信息，利用計(jì)算機(jī)的高速計(jì)算能力和邏輯判 斷功能，可以方便的監(jiān)視和控制變電站內(nèi)的各種設(shè)備的運(yùn)行和操作，它具有功能綜合化，結(jié)構(gòu)微機(jī)化，操作監(jiān)視屏幕化，運(yùn)行管理智能化等顯著特點(diǎn)。 關(guān)鍵詞 ： 變電站綜合自動(dòng)化，通信協(xié)議， 微機(jī)保護(hù)，硬件配置。并且對(duì)此前景進(jìn)行了簡(jiǎn)介。 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是一種以計(jì)算機(jī)為主，將變電站的一，二次設(shè)備經(jīng)過功能組合形成 的標(biāo)準(zhǔn)化，模塊化，網(wǎng)絡(luò)化的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。 （ 3） ：工藝結(jié)構(gòu)條件優(yōu)越 。它的缺點(diǎn)是對(duì)運(yùn)行的可靠性要求極高，任何形式的檢修維護(hù)都將迫使一次設(shè)備的停止。 (3) 人機(jī)操作界面接口統(tǒng)一化，運(yùn)行操作無線化 無人無建筑小室的變電站，變電運(yùn)行人員如果在就地查看設(shè)備和控制操作，將通過一個(gè)手持式可視無線終端 ，邊監(jiān)視一次設(shè)備邊進(jìn)行控制操作，所有相關(guān)的量化數(shù)據(jù)將顯示在可視無線終端上。因此，各級(jí)調(diào)度中心需要更多的信息，以便及時(shí)掌握電網(wǎng)及變電站的運(yùn)行情況。此類系統(tǒng)特點(diǎn)是功能簡(jiǎn)單，整體性能指標(biāo)較低，系統(tǒng)聯(lián)結(jié)復(fù)雜，不便于運(yùn)行管理與維護(hù)，為自動(dòng)化系統(tǒng)的初級(jí)階段。 5：提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行管理水平 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的 發(fā)展前景 隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，電力工業(yè)作為很重要的國家戰(zhàn)略企業(yè)，十分重視電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動(dòng)化，這是電力工業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。 集中式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)： 它是按功能要求配置相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置和遠(yuǎn)動(dòng)裝置并安裝在變電站的中央控制室 內(nèi)。微機(jī)保護(hù)單元和單回路的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控單元與I/O 通信控制器相互之間用網(wǎng)絡(luò)電纜連接起來，僅做數(shù)據(jù)信息的傳送。單元層本身就是兩級(jí)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)方式具有分散式結(jié)構(gòu)的全部?jī)?yōu)點(diǎn)，并且由于采用了集中式組屏，有利于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，安裝以及維護(hù)管理。 監(jiān)控： 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)提供方便可靠的人機(jī)對(duì)話，運(yùn)行人員利用鍵盤和顯示器操作開關(guān)，刀閘和變壓器分接頭。 變電站監(jiān)控的內(nèi)容主要有以下幾個(gè)方面 ： (1) ： 跳閘統(tǒng)計(jì)：統(tǒng)計(jì)開關(guān)跳閘次數(shù)。以使無功和電壓滿足要求。 (2) : 具有事故追憶功能。零序保護(hù)，高壓側(cè)備用電源自投和低壓側(cè)備電源自投。打印機(jī)和鍵盤。保護(hù)柜內(nèi)各單元應(yīng)有獨(dú)立的交流輸入，獨(dú)立電源，獨(dú)立出口，應(yīng)有可靠的抗干擾措施。 第二階段以多單片機(jī)構(gòu)成的多 cpu 硬件結(jié)構(gòu)為主，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為電壓頻率轉(zhuǎn)換原理的計(jì)數(shù)式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，硬件軟件的設(shè)計(jì)吸取了第一代微機(jī)保護(hù)裝置的 成功運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，利用多 cpu 的特點(diǎn)，強(qiáng)化了自檢和互檢功能，使硬件故障可以定位，對(duì)保護(hù)的跳閘出口回路，具有完善的抗干擾措施以及防止拒動(dòng)和誤動(dòng)的措施。運(yùn)行能力也得到了大大的加強(qiáng)，出現(xiàn)了無須進(jìn)行外部擴(kuò)展的所謂總線不出芯片的新型微機(jī)保護(hù)?？焖俚闹噶钪芷冢鸾Y(jié)構(gòu)，流水操作，專用的乘法器，特殊的指令，加上集成電路優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以使DSP 的指令周期達(dá)到 200ns。為了節(jié)省 CPU的工作時(shí)間，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在變化完成后的得到的數(shù)字輸出不需要經(jīng)過 CPU控制，而經(jīng) DMA 控制直接存入本插件的 RAM 中。采樣率的提高導(dǎo)致了采樣間隔的縮短，從而留給 CPU 進(jìn)行采樣數(shù)據(jù)預(yù)處理，保護(hù)啟動(dòng)計(jì)算，主保護(hù)計(jì)算的時(shí)間大大縮短。這種類型的微機(jī)保護(hù)裝置的基本特點(diǎn)是：電壓頻率轉(zhuǎn)換原理的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為整套裝置的公共部分 ,其頻率輸出信號(hào)分別傳送給各個(gè)保護(hù)插件，再由各個(gè)保護(hù)插件完成相應(yīng)的測(cè)頻，采樣值標(biāo)度變換，保護(hù)功能計(jì)算。因此整個(gè)保護(hù)裝置并不因?yàn)椴捎昧硕?CPU 技術(shù) 而使可靠性大幅度的提高。為適合變電站自動(dòng)化的發(fā)展，新型微機(jī)變壓器保護(hù)也提供了基于現(xiàn)場(chǎng)總線的通信接口功能。為中低壓變電站廣為采用。 RS422 為全雙工，可以同時(shí)接收和發(fā)送。 (2)： 通信介質(zhì)開放。該芯片內(nèi)部裝有 3 個(gè)微處理器；MAC 處理器完成介質(zhì)訪問控制。 (2)： CANBUS 網(wǎng)絡(luò)上節(jié)點(diǎn)可分為不同的優(yōu)先級(jí)，并可滿足不同的實(shí)時(shí)要求。 各種總線技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn) RS232 總線通信速度快，距離短。錄波網(wǎng)則傳送電力系統(tǒng)故障錄波信息。 間隔以上用 10MB/S的嵌入式以太網(wǎng)構(gòu)成站內(nèi)通信的主干網(wǎng)絡(luò)，負(fù)責(zé)后臺(tái)機(jī)，遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)等 PC 機(jī)和各間隔進(jìn)行通信。因此網(wǎng)上節(jié)點(diǎn)多，流量大，而帶寬卻只有 78kb/s，在多臺(tái)保護(hù)同時(shí)動(dòng)作等特殊情況下，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載突然加重，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)較嚴(yán)重的網(wǎng)絡(luò)沖突現(xiàn)象，網(wǎng)絡(luò)通信效率下降。而 PC 機(jī)用廉價(jià)的以太網(wǎng)卡也可以聯(lián)到以太網(wǎng)上。 ：通 信管 理機(jī) 系統(tǒng) 的C P