【文章內(nèi)容簡介】 網(wǎng)絡(luò)具有以下特點和要求。①快速的實時響應(yīng)能力：變電站綜合自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)要及時地傳輸現(xiàn)場的實時運行信息和操作控制信息。在電力工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中對系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳送都有嚴格的實行性指標(biāo)要求，因此網(wǎng)絡(luò)必須很好地保證數(shù)據(jù)通信的實時性；②很好的可靠性：電力系統(tǒng)是連續(xù)運行的，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)也必須連續(xù)運行，通信網(wǎng)絡(luò)的故障和非正常工作會影響整個變電站綜合自動化系統(tǒng)的運行，設(shè)計不合理的系統(tǒng)，嚴重時甚至?xí)斐稍O(shè)備和人身事故、造成很大的損失，因此變電站綜合自動化系統(tǒng)的通信必須保證很高的可靠性；③優(yōu)良的電磁兼容性能：變電站是一個具有強電磁干擾的環(huán)境，存在電源、雷擊、跳閘等強電磁干擾和地電位差干擾，通信環(huán)境惡劣，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)必須注意采取相應(yīng)的措施消除這些干擾的影響；④分層式結(jié)構(gòu)：這是由整個系統(tǒng)的分層分布式結(jié)構(gòu)決定的，也只有實現(xiàn)通信系統(tǒng)的分層，才能實現(xiàn)整個變電站綜合自動化系統(tǒng)的分層分布式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)的各層次又具有特殊的應(yīng)用條件和性能要求，因此每一層都要有合適的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。(2)信息傳輸響應(yīng)速度的要求：不同類型特性的信息要求傳送的時間差異很大，具體內(nèi)容如下：經(jīng)常傳送的監(jiān)視信息：①為監(jiān)控變電站的運行狀態(tài)，需要傳輸母線電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、零序電壓、頻率等測量值，這類信息需要經(jīng)常傳送，響應(yīng)時間需要滿足SCADA的要求，一般不宜大于12s；②為計量用的信息，如有功電能量和無功電能量。這類信息傳送的時間可以較長，傳送的優(yōu)先級可以較低；③為刷新變電站層的數(shù)據(jù)庫，需定時采集斷路器的狀態(tài)信息，繼電保護裝置和自動裝置投入和退出的工作狀態(tài)信息，可采用定時招喚方式，刷新數(shù)據(jù)庫；④為監(jiān)控變電站的電氣設(shè)備的安全運行所需要的信息，例如變壓器、避雷器等的狀態(tài)信息。突發(fā)事件產(chǎn)生的信息：①系統(tǒng)發(fā)生事故的情況下，需要快速響應(yīng)的信息，例如：事故時斷路器的位置信號，這種信號要求傳輸時延最小，優(yōu)先級最高；②正常操作時的狀態(tài)變化信息要求立即傳送，傳輸響應(yīng)時間要小，自動裝置和保護裝置的投入和退出信息，要及時傳送；③故障情況下，繼電保護動作的狀態(tài)信息和SOE作為事故后分析事故之用，不需要立即傳送，待事故處理完再送即可；④故障發(fā)生時的故障錄波，帶時標(biāo)的擾動記錄的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)量大，傳輸占用時間較長，不必立即傳送。 間隔層與變電站層之間的串行通信系統(tǒng)在該110kV變電站綜合自動化系統(tǒng)的間隔層與變電站層之間的通信，主要是使用RS485串行通信。變電站綜合自動化系統(tǒng)中的各個測量單元、自動裝置和保護單元中，也常配有RS485總線接口，以便聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成分布系統(tǒng)。串行通信在數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約“開放系統(tǒng)互聯(lián)（OSI）參考模型”的七層結(jié)構(gòu)中屬于物理層。主要解決的是建立、保持和拆除數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備（DCE）之間的數(shù)據(jù)鏈路規(guī)約。 通訊網(wǎng)絡(luò)圖 RS485總線簡介RS485適用于多個點之間共用一對線在點對點遠程通信時。當(dāng)發(fā)送使能端未高電平時發(fā)送器可以發(fā)送數(shù)據(jù)，為低電平時，發(fā)送器的兩個輸出端都呈現(xiàn)高阻態(tài)，此節(jié)點就從總線上脫離，好像斷開一樣。RS485總線標(biāo)準(zhǔn)采用一對平衡差分信號線，工作于半雙工方式，由于同一對信號線在同一時間內(nèi)只允許驅(qū)動器工作，因此在RS485系統(tǒng)中的驅(qū)動器均通過使能端進行控制，使系統(tǒng)在同一時刻只有一個發(fā)送者?？偩€采用差分平衡傳輸方式進行信號傳輸，能有效地抑制遠距離傳輸中的噪聲干擾。RS485的使用，可節(jié)約信號線，僅采用一對雙絞線，同時可高速遠距離傳送，它的傳輸速率與距離成反比，在很短的距離下（12m以內(nèi)）達到10Mbps。RS485是工業(yè)界使用最為廣泛的雙向、平衡傳輸線標(biāo)準(zhǔn)接口，它以半雙工方式通信，支持多個接點，允許創(chuàng)建多達32個節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)，具有傳輸距離遠（最大傳輸距離為1200m）傳輸速率快等優(yōu)點。用于多站互聯(lián)時，便于組建成本低廉、可靠性高及分布范圍較大的總線網(wǎng)絡(luò)。 基于RS485的串行通信系統(tǒng)鑒于RS485通信傳輸距離較遠，成本低，且使用廣泛，技術(shù)成熟，性能可靠，因此在該110kV變電站通信也予采用。系統(tǒng)間隔層與變電站層之間的通信，以變電站層單元作為上位機，下位機為各間隔單元組成，上位機與下位機之間通過RS485總線連接，采用串行通信，進行分布式數(shù)據(jù)傳輸。上位機RS232串行口通過RS232/485轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為RS485總線，各間隔單元通過各自的RS485接口連接到總線上。間隔層單元作為通信的下位機，除了完成本機的數(shù)據(jù)輸入、存儲、處理及顯示，還要與變電站層單元進行通信，每個單元設(shè)有自己唯一的地址，一切通信受上位機的控制。變電站層單元的主要通信功能為讀取下位機相關(guān)數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)信息的存儲、統(tǒng)計、分析和處理，發(fā)送數(shù)據(jù)給下位機。傳輸規(guī)約IEC608705103繼電保護設(shè)備信息接口配套標(biāo)準(zhǔn)由國際電工委員會TC57技術(shù)委員會(電力系統(tǒng)控制和通信技術(shù)委員會)出版,我國將其等同采用作為電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn):DL/T6671999 IEC 608705103:1997,已于1999年10月1日正式實施。IEC 608705103規(guī)約(以下簡稱103規(guī)約)是用于控制系統(tǒng)與繼電保護設(shè)備信息交換中的繼電保護設(shè)備的信息接口配套標(biāo)準(zhǔn),傳送的信息主要為繼電保護的相關(guān)信息。標(biāo)準(zhǔn)的推出,在實現(xiàn)變電站自動化的過程中,使得變電站內(nèi)一個控制系統(tǒng)的不同繼電保護設(shè)備和各種裝置達到互換,提高了繼電保護設(shè)備的安全性,有利于變電站自動化系統(tǒng)內(nèi)不同繼電保護設(shè)備和控制系統(tǒng)之間互聯(lián)。(1)并行數(shù)據(jù)通信與串行數(shù)據(jù)通信。 并行傳輸指利用多條數(shù)據(jù)傳輸線以字節(jié)為單位或以字為單位同時傳送數(shù)據(jù)，它的特點是傳輸速度快，適用于短距離通信(通常＜10m)，要求通信速率較高的應(yīng)用場合。早期的變電站綜合自動化系統(tǒng)，受通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的限制，內(nèi)部通信大多采用并行通訊，結(jié)構(gòu)采用集中式組屏。串行傳輸指利用一條傳輸線將數(shù)據(jù)一位一位地順序傳送，特點是通信線路簡單，利用簡單的線纜就可實現(xiàn)通信，降低了成本，適用于遠距離通信，傳輸速度慢的應(yīng)用場合，在變電站綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)部，各種自動裝置或保護裝置與監(jiān)控系統(tǒng)之間，為了減少連結(jié)電纜，降低成本，常采用的是串行通信。(2)異步數(shù)據(jù)傳輸和同步數(shù)據(jù)傳輸。 傳輸模式比較 信息傳輸響應(yīng)速度的要求（1）經(jīng)常傳輸?shù)谋O(jiān)視信息。變電站的行狀態(tài)，需要傳輸母線電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率等，響應(yīng)時間要滿足變電站數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系，SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition)的要求，一般在12s。計量用的信息，如有功電能和無功電能量，傳輸?shù)膬?yōu)先級較低，時間可以較長。繼電保護裝置和自動裝置的投入和退出狀態(tài)采用定時召喚方式，以便刷新數(shù)據(jù)庫。 （2）突發(fā)事件產(chǎn)生的信息。系統(tǒng)發(fā)生事故的情況下，需要信息的快速響應(yīng)，要求傳輸?shù)难訒r最小，優(yōu)先級最高，如事故時斷路器的位置信號等。事故后分析用的數(shù)據(jù)如故障錄波、繼電保護動作值等，不需要立即傳送，待事故處理完后再傳送。 （3）傳輸信息時間的要求： 設(shè)備層和間隔層間，1 100 m s 間隔層內(nèi)部模塊間，1 l00 m s 間隔層各單元之間，1 l00 m s 間隔層和變電站層間，10 1000 m s 變電站層與調(diào)度之間基于以太網(wǎng)的通信系統(tǒng)遠動規(guī)約是站端RTU和調(diào)度系統(tǒng)進行信息交互的接口，隨著軟硬件技術(shù)的發(fā)展，遠動規(guī)約也在不斷地變化和發(fā)展。國際和國內(nèi)使用的遠動規(guī)約多種多樣，即使對于同一種規(guī)約，其傳輸格式也會因不同國家﹑不同生產(chǎn)廠家而不同；為了統(tǒng)一這種混亂局面，實現(xiàn)遠動規(guī)約的標(biāo)準(zhǔn)化，國際電工委員會TC57技術(shù)委員會制定了一系列遠動規(guī)約的基本標(biāo)準(zhǔn)，并在此基礎(chǔ)上制定了IEC608705101遠動規(guī)約，我國在非等效采用此規(guī)約的基礎(chǔ)上制定了相應(yīng)的配套標(biāo)準(zhǔn)DL/T6341997[6]。IEC608705101為了提高通信的實時性，采用了只有物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層3層的增強性規(guī)約結(jié)構(gòu)（EPA），應(yīng)用層直接映射到數(shù)據(jù)鏈路層，加強了信息的實時性。在點對點和多個點對點的全雙工配置下，此配套標(biāo)準(zhǔn)可以采用平衡式傳輸以發(fā)揮其內(nèi)在潛力，此情況下由主站啟動的鏈路傳輸服務(wù)有：(1)由主站向子站循環(huán)詢問越限的測量值的二級用戶數(shù)據(jù)；(2)由主站定期召喚和詢問全數(shù)據(jù)（包括狀態(tài)量、測量值、變壓器分接頭位置、水位、頻率）；(3)由主站定期召喚電度量；(4)主站向子站定期進行時鐘同步；(5)由主站向子站發(fā)送控制斷路器命令、調(diào)節(jié)步命令、設(shè)點命令、裝載命令等；(6)當(dāng)事故發(fā)生后，由主站向子站召喚事故順序記錄，包括狀態(tài)量和繼電保護信號的事故順序記錄；(7)支持文件傳輸，主站可以召喚故障錄波裝置記錄擾動數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)文件；由從站觸發(fā)啟動的鏈路傳輸服務(wù)主要是：(1)子站發(fā)生狀態(tài)變位時主動傳送的一級用戶數(shù)據(jù)；(2)定時向主站傳送子站的全數(shù)據(jù)，傳送周期由子站的參數(shù)確定。如果子站長時間沒有接受到主站的信息，子站將縮短向主站傳送全數(shù)據(jù)的周期，并變?yōu)橄蛑髡狙h(huán)傳送全數(shù)據(jù)；采用子站主動向主站傳送狀態(tài)變位和全數(shù)據(jù)有兩個優(yōu)點:(1)子站發(fā)生狀態(tài)變位后向主站傳送的時間大大縮短；(2)如果由主站向子站傳輸?shù)南滦型ǖ蕾|(zhì)量不好或中斷情況下，上行信息的全部數(shù)據(jù)和狀態(tài)變位尚能保證向主站傳送。IEC608705101提供了在主站和遠動RTU之間發(fā)送基本遠動報文的通信文件集，它適用的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)為點對點﹑多個點對點﹑多點共線﹑多點環(huán)形和多點星形網(wǎng)絡(luò)配置的遠動系統(tǒng)中，但它要求在主站和每個遠動子站之間采用固定連接的數(shù)據(jù)電路，這意味著必須使用固定的專用遠動通道。隨著歐美一些國家調(diào)度主站與變電站RTU的通信已逐步采用以太數(shù)據(jù)網(wǎng)，遠動報文可能通過一些可以進行報文存貯和轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進行傳輸，這些數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)僅僅在主站和遠動子站之間提供虛擬的數(shù)據(jù)電路，因此這種網(wǎng)絡(luò)類型將使得報文傳輸出現(xiàn)延時，其延時可在相當(dāng)大的時間范圍內(nèi)變化并和網(wǎng)絡(luò)的通信負荷有關(guān)。一般而言，可變的報文延時時間意味著不可能采用在IEC608705101中所定義的主站和遠動子站之間的鏈路層，為此，國際電工委員會（IEC）第57技術(shù)委員會（TC57）的第3工作組（WG03）于1998年8月制定了IEC608705104標(biāo)準(zhǔn)（CDV），我國也制定了相應(yīng)的配套標(biāo)準(zhǔn)DL/。IEC608705104協(xié)議的名稱為“采用標(biāo)準(zhǔn)傳輸協(xié)議子集IEC608705101的網(wǎng)絡(luò)訪問（Network access for IEC 608705101using standard transport profiles）。此協(xié)議是將IEC608705101標(biāo)準(zhǔn)用于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)調(diào)度主站與變電站連接到以太數(shù)據(jù)網(wǎng)，變電站RTU與調(diào)度主站通信時，通信規(guī)約則應(yīng)采用IEC608705104標(biāo)準(zhǔn)。、測控裝置技術(shù)指標(biāo)（1）額定參數(shù)直流電源電壓：220 V交流電壓：100V,100 /V交流電流：5 A頻率：50 H z（2）功率消耗直流回路＜25 W交流電流＜1VA/相(I n = 5A)交流電壓回路＜（3）精確工作范圍電流： In 25 In電壓：頻率：45Hz50Hzd f/d t ： /s ~10Hz /s時間：0100s（4）定值誤差電流及電壓定值誤差 ＜5 %整定值頻率定值誤差點 ＜ Hz時間定值誤差 ＜177。1 %整定時間 + 3 0 m s（5）過載能力交流電流回路 2倍額定電流 連續(xù)工作10倍額定電流 允許工作16 s40倍額定電流 允許工作1 s交流電壓回路 連續(xù)工作直流電源回路 80%110%額定電壓連續(xù)工作（6）環(huán)境溫度正常工作溫度： －20176。C60 176。C極限工作溫度： －25176。C75 176。C（7）絕緣耐壓滿足DL478 電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。（8）電氣干擾脈沖群干擾通過IEC255221 MHz 脈沖群干擾試驗及GB6162 100KHz脈沖干擾試驗靜電放電通過IEC255222嚴酷等級Ⅲ級的靜電放電試驗。輻射電磁場干擾通過IECO55224標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的N級(4 k V177。10%)快速瞬變干擾試驗。( 9 )遙測計量等級電流、電壓、頻率：其它： 級遙信分辨率：＜2 m s（1）傳送技術(shù)指標(biāo)傳送遙信變位時間： ≤1s傳送重要遙信時間： ≤3s傳送次要遙測時間： ≤6s傳送一般遙測時間： ≤20 s傳送全部電度時間： ≤180 s傳送全部遙信時間： ≤180s采用標(biāo)準(zhǔn)的電力部頒發(fā)規(guī)約：最大可傳送遙信量： 25632點最大可傳送重要遙測量： 2562點最大可傳送次要遙測量： 2562點最大可傳送一般遙測量： 2562點最大可傳送電度量： 256 點最大可傳送遙控量： 256 點（2）通訊接口技術(shù)指標(biāo)可用RS232 、 RS422 、RS485 、光纖、CANBUS 等接口形式同能設(shè)備連接，串行口的同步、異步方式、速率可在線設(shè)置。（1）常規(guī)電氣量、非電氣量采集(模擬量、開關(guān)量)與處理； （2）微機保護信號采集，包括保護動作信息、事件順序記錄信息、保護裝置工作狀態(tài)及保護定值遠方傳輸與修改； （3）通訊規(guī)約包含：IEC 608705103，IEC 608705104等多種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約； （4）向調(diào)度端傳送所采集的各種信息； （5）接收地調(diào)系統(tǒng)對時命令； （6）遙控功能：對變電站所有開關(guān)，分接頭具有遠方控制能力； （7）具有人機聯(lián)系及維護手段。5 110kV變電站的監(jiān)控系統(tǒng)及抗電磁干擾 監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)是變電站綜合自動化的樞紐，是整個變電站的信息綜合點，向下聯(lián)接所有間隔層的微機保護設(shè)備和不同的智能設(shè)備，協(xié)調(diào)這些設(shè)備間的交流電壓電流采