计算机网络与通信-典型应用

《计算机网络与通信-典型应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机网络与通信-典型应用（99页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、章节内容提要6.1 6.1 变电站综合自动化的数据通信系统变电站综合自动化的数据通信系统 6.2 6.2 配电网综合自动化的通信系统配电网综合自动化的通信系统 6.3 6.3 配电网安全监控和数据采集系统配电网安全监控和数据采集系统 SCADASCADA 6.4 6.4 远程自动抄表技术远程自动抄表技术 ARMARM 6.5 6.5 现场总线及应用现场总线及应用6.1 变电站综合自动化的数据 通信系统6.1.1 变电站综合自动化的基本概念 6.1.2 变电站综合自动化系统的通信内容及 通信功能 6.1.3 综合自动化系统的通信网络 6.1.4 变电站自动化系统中的传输规约 6.1.5 变电站自

2、动化系统的通信网络及传输 规约的选择 6.1 变电站综合自动化的数据 通信系统6.1.1 变电站综合自动化的基本概念变电站综合自动化是电网调度自动化的基础和信息来源之一 ，信息的正确采集，预处理，可靠的传输以及合理的利用是综合自 动化的目标。变电站自动化技术是在微机技术、数据通信技术、网 络技术、自动化技术基础上发展起来的。变电站综合自动化系统是变电站自动化监控管理的重要设备 ，是集计算机技术、自动控制技术和通信技术为一体的综合性电力 装置，具有微机监测、保护、小电流接地选线，故障录波、低频减 载、四遥远传等功能。监控和通信系统的信息处理能力、开放程度 和运行可靠性是变电站综合自动化系统性能优

3、劣的重要指标。6.1 变电站综合自动化的数据 通信系统6.1.2 变电站综合自动化系统的通信内容及通信功 能 一 变电站内信息传输内容 二 变电站远传信息的内容 三 综合自动化系统的通信功能 四 数据传输通信线路6.1.2 变电站综合自动化系统的 通信内容及通信功能 一 变电站内信息传输内容 其传输内容包括当地开关场的采集控制单元与变电站 监控管理层之间的通信，以及变电站当地与远方调度中心之间 的通信。变电站自动化系统的结构形式一般有集中式和分层分布式两 种。变电站分层分布式结构（61850标准内）：6.1.2 变电站综合自动化系统的 通信内容及通信功能（1）现场一次设备和间隔层之间的信息传

4、输现场一次设备的电压、电流互感器采集的电压值 、电流值，采集设备的状态信息和故障诊断信息。这些信息包 括： 断路器、隔离开关位置、变压器的分接头位置、变压器 、互感器、避雷器的诊断信息以及断路器的操作信息。 （2）间隔层的信息交换同一间隔层间的交换信息：测量数据；断路器 状态；器件的运行状态；同步采样信息等。不同间隔层间的交换数据：主、备继电保护工作状态 、互锁、相关保护动作闭锁、电压无功综合控制装置等信息。6.1.2 变电站综合自动化系统的 通信内容及通信功能（3）间隔层与变电站层的信息交换1 测量及状态信息。 正常及故障状态下的测量值和计算 值，断路器、隔离开关、主变压器分接开关位置、各间

5、隔层运 行状态、保护动作信息等。2 操作信息。 断路器和隔离开关的分、合闸命令，主变压 器分接头位置的调节，自动装置的投入与退出等。3 参数信息。 微机保护和自动化装置的整定值。此外，还有变电站层的不同设备之间的通信，要根据 各设备的任务和功能的特点，传输所需的测量信息、状态信息 和操作命令等。6.1.2 变电站综合自动化系统的 通信内容及通信功能二 变电站远传信息的内容 变电站向调度中心传送的信息（遥测、遥信），通常称为 “上行信息”；而由控制中心向变电站发送信息（遥控、遥调）称 为“下行信息”。把变电站和调度中心之间的信息传送统称为“远 传信息”，这些信息包括：1 遥测信息。变电站主变压器

6、负载（有功功率、无 功功率和电流、输电和配电线路的潮流（有功功率、无功功率 ）、用电量、母线的电压和频率、联络线的交换电量等。遥测 信息具有周期性特性。2 遥信信息。变电站内主要电器设备的动作和运行 状态信息。还有远动、通信设备运行故障信号等。3 遥控信息。调度值班员遥控各级电压回路的断路 器（隔离开关，自动重合器）、投切补偿电容和电抗器，投入 或退出自动装置等的控制信息。该信息对可靠性要求较高，因 此必须有应答的特征。6.1.2 变电站综合自动化系统的 通信内容及通信功能三 综合自动化系统的通信功能 变电站综合自动化系统实际就是由微机保护子系统、自动装 置子系统及微机监控子系统组成的。因此，

7、综合自动化系统的通信功能 可以从以下三个方面来了解：1 微机保护的通信功能微机保护的通信功能除了与微机监控系统通信外，还包括 通过监控系统与控制中心的数据采集和监控系统的数据通信。2 自动装置的通信功能与信息内容自动装置的通信包括：接地选线装置、备用电源自投、电压 、无功自动综合控制与监控系统的通信。具体分述：（1） 小电流接地系统接地选线装置的通信内容。母线和 接地线路，母线TV谐振信息接地时间，谐振时间，开口三角形电压值等 。6.1.2 变电站综合自动化系统的 通信内容及通信功能（2） 备用电源自投装置的通信功能。与微机保护通信 功能相类似。（3） 电压和无功调节控制通信功能。除具有与微机

8、保 护相类似的通信功能外，电压和无功调节控制还必须具有接收 调度控制命令的功能。3 微机监控系统的通信功能(1) 具有扩展远动RTU功能。无人值守变电站相对常规 变电站主要扩展了对保护系统及其他智能系统的远动功能。如 ：保护定值远方监视、切换与修改、故障录波、故障测距的远 方传送与控制等。（2）具有与系统通信的功能。变电站微机监控系统与系 统的通信具备两条独立的通信信道。一条是常规的电力线载波通道，另一条是数字微波通道或光纤通道（大部分是后者）。 6.1.2 变电站综合自动化系统的 通信内容及通信功能四 数据传输通信线路1电力线载波通信主要传送话音的模拟信息及远动、线 路保护、数据等模拟或数字

9、信号。相关参数：远动和数据的通信速率为3001200bps。 电力线载波主要是利用35110kv输电线，载波频率一般为 40500kHZ。2音频电缆通信一般适合于与调度所或控制中心距离较 近的无人值守变电站。主要用来传送远动和数据信息。3 数字微波通信传输可靠，通信容量大，抗干扰能力强 ，通信质量高。相关参数：微波通信工作的频率一般为0.3300GHZ 。4 光纤通信以其优越的性能，成为当今通信发展的趋势。已在变电站和电力其他通信领域得到广泛的应用。 6.1 变电站综合自动化的数据 通信系统6.1.3 综合自动化系统的通信网络一 局域网的应用二 现场总线的应用6.1.3 综合自动化系统的通信网

10、 络一 局域网的应用第4章中讲解了LAN技术，它结合电力系统的特点采取 某些措施，完全可以满足变电站综合自动化对网络安全性和可 靠性的要求。目前应用最广泛的是以太网（IEEE802.3）。以太网采用总线拓扑结构，是一种局部通信网，距离 在110km的中等规模范围内使用。特点是：具有较宽的信道带 宽；传输速率可达10Mbit/s,误码率较低，具有高度灵活的扩充 灵活性和互联性。6.1.3 综合自动化系统的通信网 络二 现场总线的应用变电站综合自动化系统中，各子系统间以及系统内的 各功能模块间大多使用RS-422和RS-485通信接口，实现状态信 息和数据相互交换。RS-422和RS-455串口传

11、输速率指标在 1000m内传输速率可达100Kbit/s,短距离可达10Mbit/s,RS-422串 口全双工，RS-455串口为半双工，媒介访问方式为主从问答式 ，属总线结构。不足点：这两个网络的节点数目都是有限的， ，无法实现多主冗余，有瓶颈问题。此外还有信号反射、中间 节点等问题。总线网将网上所有节点连接在一起，可以方便的增减 节点；具有点对点、一点对多点和全网广播传送数据的功能； 常用的有Lon Works网、CAN网。两个网络均为中速网络， 500m时Lon Works网传输速率可达1Mbit/s,CAN网在小于40m时 达1Mbit/s,CAN网在节点出错时可自动切除与总线的联系，

12、 LonWorks网在监测网络节点异常时可使该节点自动脱网，媒介 访问方式：CAN网为问答式，LonWorks网为载波监听多路访问/ 冲突检测（CSMA/CD）方式，内部通信遵循Lon Talk协议。6.1.3 综合自动化系统的通信网 络CAN网开销小，一帧8位字节的传输格式使其服务受到 一些限制，Lon Works网为无源网络，脉冲变压器隔离，具有强 抗电磁干扰能力，重要信息有优先级。因此，Lon Works网络 可作为一般中型110Kv枢纽变电站的自动化通信网络。应用网络 方式，特别是用现场总线技术来解决变电站自动化系统的通信 问题已成为发展的趋势。在变电站综合自动化系统中可依据变 电站规

13、模大小采用不同的网络结构，灵活应用CAN和现场总线 技术。由此可见，一个变电站的通信具有多个网段，每个网 段的总线类型、通信介质、通信协议等可以是不同的。（但是 这点又带来很多问题，因此才有IEC61850的高调出现）。每个 总线网段将所属的智能测控设备连接成一个子系统。这个子系 统的基本功能与操作是不依赖整个变电站自动化系统而独立实 现的。对于实时性要求较高的信息共享与综合控制也应优先考 虑在子系统内部实现。对可靠性要求较高的子系统还可考虑双 网或多网冗余通信，以确保信息传输的可靠性。 6.1 变电站综合自动化的数据通信 系统6.1.4变电站自动化系统中的传输规约一变电站和调度中心之间的传输

14、规约二 站内局域网的通信规约三 电力系统电能计量传输规约6.1.4 变电站自动化系统中的传输 规约一 变电站和调度中心之间的传输规约我国调度自动化系统中较常用有三类：应答式规约（ SC1801、u4F和MODBUS等）、循环式规约（CDT、DXF5和C01 ）和对等式规约（DNP3.0）。年 颁布了 传输标准，年我国电力部 颁布了国际规约的国内版本，该规约为调度端和站端之间的信息传输制定了标准。 6.1.4 变电站自动化系统中的传输 规约二 站内局域网的通信规约在年颁布了 规约，我国在年颁布了规约的国内版本 。规约为继电保护和间隔层（ ）设备与变电站设备间的数据通信传输规定了标准。6.1.4

15、变电站自动化系统中的传输 规约三 电力系统电能计量传输规约对于电能计量采集传输系统，IEC在1996年颁布的 IEC60870-5-102标准，即我国电力行业标准DL/T719-2000， 是我们在实施变电站电能计量系统时需要遵守的。随着网络技术的迅猛发展，为满足网络技术在电力系 统中的应用，通过网络传输远动信息，IEC TC57在IEC60870 -5-101基本远动任务配套标准的基础上制定了IEC60870-5- 104传输规约，采用了IEC60870-5-101的平衡传输模式，通 过TCP/IP协议实现了网络传输远动信息，它适用于PAD（分组装和拆卸）的数据网络。 6.1 变电站综合自动

16、化的数据通信 系统6.1.5 变电站自动化系统的通信网络及传输规约的 选择不同类型的变电站对自动化系统的通信网络有不同的要 求，在35KV的变电站可以采用RS-485或现场总线作为站内系统网络 ；在110KV变电站可以采用现场总线网络实现间隔层设备数据通信； 在220500KV的超高压变电站，由于站内节点数目多，应考虑使用 以太网或profibus网。目前变电站自动化系统中使用的传输规约种类 较多，各个公司的产品使用的标准尚不统一，系统互联性和互操作 较差，在变电站和控制中心之间应使用101规约，在变电站内应使用 103规约，电能计量计费系统应使用102规约。新的国际标准IEC 61850颁布实施之