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通信工程论文:变电站综合自动化改造通信接口优化方案.pdf

通信工程论文:变电站综合自动化改造通信接口优化方案

lyb03
2011-01-08 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《通信工程论文:变电站综合自动化改造通信接口优化方案pdf》,可适用于其他资料领域

�第卷年月云�南�电�力�技�术YUNNANELECTRICPOWERVol�No�Aug��收稿日期:变电站综合自动化改造通信接口优化方案叶利东(云南电网公司玉溪供电局�云南�玉溪�)摘要:对各类型的网络通信优缺点比较,针对kV红塔山变电站自动化系统工程实施过程中的可能采用通信接口方案进行了分析,提出了最优化的实施方案。关键词:综合自动化�通信接口�优化中图分类号:TM��文献标识码:B��文章编号:()�前�言目前,将变电站由常规站改造为综合自动化变电站成为一种趋势。但是,变电站内存在不同厂家的自动化装置,其接口类型繁多,装置数量也不等。变电站自动化系统的网络标准化的要求相比,数据传输规约统一标准化的要求更为迫切。无论是站内不同厂家设备之间还是在和远方调度的连接中,由规约转换问题引起的软件编程成为实际工程调试量最大的项目,是目前自动化技术发展的一大问题。以下针对某kV变电站装置设备的具体情况提出了通信接口的实施方案。�通信接口方案选择在变电站自动化的通信系统中,为了保证通信双方能够正确、有效、可靠地进行数据传输,在通信的发送和接收过程中有一系列的规定,以约束双方进行正确、协调的工作,将这些规定称为数据传输控制规约,简称为通信规约,也就是通信协议。��网络通信优缺点���LonWorks总线LonWorks是一种新型现场总线。它的基本思想是将控制系统按局域网络的方式构造,用网络节点代替局域网中的工作站,网络节点安装于监控现场,直接与各种传感器和控制器相连。LonTalk是LonWorks的通信协议,固化在神经元芯片内。LonTalk局部操作网协议是为LonWorks中通信所设的框架,支持ISO组织制定的OSI参考模型的层模型,并可使简短的控制信息在各种介质中非常可靠地传输。LonWorks具有以下技术特性:)开放性,网络协议开放。)通信介质开放。可在任何通信介质条件下通信,包括双绞线、电力线、光纤、同轴电缆、射线电缆、红外线等,并且多种介质可在同一网络中混合使用。)互操作性。LonWorks通信协议LonTalk是符合ISO的开放系统互连(OSI)模型,任何制造商的产品都可以实现互操作。)LonWorks通信采用了�网络变量,使网络通信的设计简化成为参数设置,增加了通信技术的可靠性。)通信的每帧有效字节可从到个字节。)通信速度可达�Mbits,此时有效距离为m。)Lonworks技术的一个测控网络的节点数可达个LonWorks直接通信距离长达m双绞线,Kbits。)LonWorks技术的核心是神经元芯片(NeuronChip)。该芯片内部装有个微处理器:MAC处理器完成介质访问控制网络处理器完成OSI的层网络协议应用处理器完成用户现场控制应用。它们之间通过公用存储器传递数据。���CANBUS现场总线及其协议控制局域网络(ContnllerAreaNetworkBus)是一种基于优先级的高速、抗干扰能力强并具有检错功能的现场总线,可采用多种媒体通信(例如光缆和双绞线),CANBUS通信设备本身又具有较低的造价,因而它的应用范围遍及工业领域,�年第期云南电力技术第卷�从高速网络到低成本的多线路网络,特别是在电气自动化领域。CANBUS主要技术特性如下:)CANBUS可以多主式工作,网络上任意一个接点均可以在任意时刻主动向其它节点发送信息,而不分主从,通信方式灵活。)CANBUS网络节点可分成不同的优先级,可满足不同的实时要求。)CANBUS采用非破坏性总线裁决技术,当两个节点同时向网络上传送数据时,优先级别低的自动地主动停止数据发送,而优先级别高的网络节点不受任何影响继续传送数据,大大节省了总线冲突裁决时间。)CANBUS可以点对点,一点对多点(成组)全局广播几种方式传送接收数据。)CANBUS直接通讯距离最远可达lkm,CANBUS的通讯速率最高可达Mbits。)CANBUS上的节点数实际可达个,理论值可达多个。)CANBUS采用短帧结构,每一帧的有效字节数为个,这样传输时间短,受干扰的概率低,重新发送时间短,尤其适合在强电磁场环境下工作。)CANBUS每帧信息都有CRC校验保证了数据出错率极低。)CAN节点在错误严重的情况下,具有自动关闭总线的功能,切断它与总线的联系,以使总线的其它操作不受影响。���优缺点比较LonWorks性能较强,但系统复杂,造价较高。因而其实用性较差。CANBUS是基于优先级的多主从节点结构,具有较强的纠错能力,克服了RS和RS总线的缺点,而与LonWorks相比具有系统结构简单、造价低、实用性强等优点,因而CANBUS是变电站综合自动化的一种性价比最优的选择。其网络通信优缺点比较见表所示。�线路保护接口方案比较��方案比较某kV变电站kV老线路共两回,采用CSL!A、A型保护装置。kV线路回线路,采用CSLC型保护装置。以上线路保护均为CSL系列保护,CSL系列只能出LON网报文,即四方公司的规约,原来一直没有通讯,本次综合自动化改造需要建立通信,实现保护装置与综合自动化的接口。为此,需要就接口方案进行经济技术比较分析后选择。方案一:配置台CSME管理机,利用管理机上的LON网接口分别接入kV线路保护和kV线路保护,通过管理机上的CAN网接口直接连入监控网,实现通讯介质的转换。CSME管理机上运行CSMEC转出软件,负责实现CSL系列线路保护装置的CSC规约信息到南瑞科技私有规约的转换工作。方案二:配置台CSME管理机,利用管理机上的LON网接口分别接入kV线路保护和kV线路保护,通过管理机上的RS通讯接口连入总控单元的RS网络,此过程完成了LON网介质到RS网介质的转换,CSME管理机上运行的CSMEC转出软件,负责实现CSL系列线路保护装置CSC规约信息到IEC规约的转换工作。通过总控单元完成RS介质到CAN网的转换和IEC规约到私有规约的转换工作。方案三:在总控单元上扩展LON网接口,接入CSL系列线路保护装置,由总控单元实现LON到CAN的介质转换和CSC规约到私有规约的转换。三种方案从技术角度都可以实现CSL系列线路保护接入到综自系统的目的,现从方案实施的经济性、合理性、可靠性等方面进行分析比较,确定综合最优方案。表�网络通信优缺点比较表性�能RSLonWorksCAN传输速率低一般一般应用环境kV变电站及kV变电站低压侧kV及以上变电站kV及以上变电站正常时数据传输一般快一般事故时数据传输一般快一般防干扰、防雷差一般好可靠性差一般好稳定性一般好好经济性比较:方案一:按照通用设计规范要求,保护转出管理装置在介质转换方面只需提供RS接口和以太网接口即可,规约转换方面只需支持保护私有规约到IEC规约的转换。采用该方案,CSME装置的硬件和软件�第卷变电站综合自动化改造通信接口优化方案年第期�需要重新设计开发,开发周期长、成本高。方案二:CSME装置的硬件和软件设计符合通用设计规范,属于标准通用产品,软硬件配置同�方案一,但是不需要开发改进,成本远远低于�方案一。方案三:需要南瑞科技的总控单元重新设计开发,实现介质及规约的转换,开发周期、成本高,该方案从经济性上与�方案一相当。技术合理性比较:方案一:目前电力系统自动化系统领域光电以太网是组网主流,而LON网和CAN网均不是目前组网主流,方案一不具备推广意义。方案二:保护管理装置和南瑞的总控单元无需改动,都是成熟、稳定、经过现场检验的系统和设备,工程实施及维护简单,利于系统稳定。方案三:总控单元软硬件的重新设计影响了全站综自系统的安全稳定运行,同时需要南瑞开发人员熟悉四方的软硬件结构,开发适合保护的总控单元,技术难度大。可靠性比较:方案一和方案三都未在现场运行过,风险较大,调试时间长,可靠性难以保证方案二成熟稳定可靠,现场调试时间短。��方案选择根据经济技术比较,采用方案二。见图、图、图所示。图�kV老线路保护接口示意图图�kV老线路保护接口示意图图�kV、kV新线路保护接口示意图��母线保护接口kV红塔山变电所kV、kV母线保护采用深圳南瑞科技有限公司BP!B型保护装置。该装置在通讯介质上支持接口方式,在传输规约上支持IEC规约,可通过RS直接与综合自动化进行接口。��kV备自投接口备用电源自投装置采用CSC!A型装置。该装置在通讯介质上支持接口方式,在传输规约上支持IEC规约,可通过RS直接与综合自动化进行接口。��主变保护接口方案主变压器采用PST保护装置。该装置在通讯介质上支持RS接口方式,在传输规约上支持IEC规约,可通过RS直接与综合自动化进行接口。��kV所用电保护接口采用国电南京电力自动化设备有限公司生产的PST型保护装置。该装置在通讯介质上支持RS接口方式,在传输规约上支持IEC规约,可通过RS直接与综合自动化进行接口。�结束语变电站实现综合自动化是发展的一种必然,常规变电站综合自动化改造涉及到与原有保护装置的接口,比较选择好接口方案对于变电站综合自动化的改造具有重要意义。��参考文献周纹礼等kV红塔山变电站综合自动化改造初步设计R云南省电力设计院杨奇逊,变电站综合自动化发展趋势J中国电机工程学报,,():朱大新,数字化变电站综合自动化系统的发展J电工技术杂志,,():阳宪惠等,现场总线技术及其应用M清华大学出版社,,,

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