變電站自動化系統中內部通信網的研究

肖乃益 湖北工程學院新技術學院

變電站綜合自動化系統為多套微機智能設備組成的分層式系統，其中包括微機監控、微機保護、電量終端等多個子系統。子系統包括不同智能模塊，能夠實現系統間的信息交互。計算機在不斷發展過程中，使得變電站實現自動化，并逐漸建立起滿足變電站需求的通信網絡。新時代背景下，變電站綜合自動化系統應用較為重要，該系統為自動裝置與自動控制的結合，實現安全、維護管理，對變電站發展具有促進作用。

1 變電站綜合自動化系統特征

變電站自動化系統，將變電站運行過程中涉及到的設備進行優化，使整個變電站運行設備及輸電線路能夠實現自動監視、檢測、控制。變電站綜合自動化系統將變電站主要設備進行優化后，使得變電站運行效果進一步提升，保障系統安全性。變電站自動化系統核心利用計算機技術及自動化技術等實現人機交互，使變電站實現自動管理，其具有以下幾個功能。

1.1 綜合功能

立足整體視角，變電站綜合自動化系統利用數據通信技術及計算機自動化技術，實現設備的全面升級，使得設備具有自動監督及管理功能，滿足基本要求情況下，將整個變電站系統功能實現最優。

1.2 模塊化

變電站綜合自動化系統利用不同功能，實現保護及監督、管理功能，使得不同設備有效連接，這種情況下，監督及管理等模塊能夠實現數據的實時傳輸與實時共享，模塊化結構對工程分布具有良好的適應性，使得系統運行更加高效，滿足系統對信息的需求。

1.3 可視化

變電站自動綜合系統被應用后，工作人員能夠利用監控屏幕實現對系統的實時監督，觀察到設備運行情況及輸電電路是否存在問題，針對存在的問題的線路，系統會給出警報，工作人員能夠第一時間發現問題，并有效將問題解決，不影響正常的供電。

2 變電站內部通信網絡選擇

數據通信網絡是變電站自動化系統的關鍵，內部通信網絡標準化為自動化改革難點，受到硬件價格及軟件技術的影響，在選擇接口網絡方面還無法達成一致，網絡特征則受傳輸媒介及存儲方式等決定。網絡選擇應當符合國際相關標準。應用市場主流產品，產品需滿足自動化運行要求，具有較高的性價比。變電站內部數據通信網絡在應用方面可以選擇與系統結構相符合的。

2.1 35kv變電站通信網絡

35kv變電站及110kv變電站可選擇RS422及RS485總線網絡。變電站若規模較大，需思考現場總線網絡。RS422及RS485接口傳輸效率能夠達到1000m/100kb/s，短距離能達到10Mb/s。RS422串口為全雙工，RS485串口為半雙工，媒體訪問方式為問答式，為總線結構的一種。這兩種通信網絡接點數目較少，無法解決主冗余及瓶頸問題。RS422為點對點工作方式，上位機1個通信接口能夠接收10個節點，RS485串口能夠接收32個節點。LonWorks網上節點是平等的，CAN網絡能夠實現多功能結構，不存在瓶頸問題，若CAN網絡節點理論不受限制，能夠實現110節點連接。

2.2 100kv變電站通信網絡

中型樞紐110kv變電站節點數為40個左右，多主冗余及節點要求使得RS422及RS485難以滿足。現場總線能夠實現交互，將所有網絡節點連接，實現增加節點功能，具有點對點及一點對多點等功能。常用為LonWorks網、CAN網。若網絡為中速，500m時LonWorks傳輸速度能夠達到1Mb/s，CAN網能夠實現40m/1Mb/s。CAN網節點出錯情況下能夠將與總線的聯系取消。LonWorks網絡監測節點異常情況下，能夠實現自動拖網，媒介訪問方式為問答式，內部通信可遵循相關協議。

2.3 220kv以上變電站通信網絡

220-5 00 kv變電站節點數較多，變電站中具有CUP上百，信息流量大，對速度要求較高。LonWorks網絡實時性及同步性不足。需考慮Etherent總線式拓撲結構，CSMA/CD介質訪問，傳輸速度能夠達到10Mb/s，最多容納1024個節點，距離能夠達到25km。物理層及鏈路層據IEEE8023協議，應用層利用TCP/IP協議。220kv以上高壓變電站據不同模式采取不同通信組網方案，實現數據集中處理，機電保護小組及智能單元等，需思考距離及干擾問題，實現光纖接入。

3 綜合變電站自動化未來發展分析

IED變電站自動化系統具有智能電子裝置，為新時期發展新型設備，能夠實現電壓互感及變電輸送、繼電保護。在IED設備應用過程中，轉換裝置實現與遠程終端設備銜接，利用工業現場總線或者以太網。非常規互感器需要不斷改進應用方式，這種互感器評價較低，容易出現不良現象。這種互感器適用于應用電子設備方面，能夠將中間環節省略，實現數字化及智能化調節，滿足通信網絡需求。IEC 61850在應用過程中，標準電力運行系統過程中，根據系統特點進行設置，因此該標準能夠滿足實時傳遞需求，在不斷應用過程中實現其強大功能，為自動化系統設置提供穩定的格局。因此該標準能夠成為電力系統運行組件的科學標準。在監控系統發展過程中，能夠實現系統無人值班操作，并且能夠實現遠程可視化監督，因此，未來發展過程中，能夠使自動化系統監督效果更加理想。

結束語；變電站綜合自動化系統內部通信過程中，通信規約為重點解決問題，雖然IEC-103規約為定義全面的國際通信協議，但是在變電站自動化具體應用過程中，需要更加細致的實現自動化及智能化。研究人員也應當仔細研究融合實現設備良好兼容，實現可操作范圍測試，實現遠程監督。實現變電站自動化功能拓展、信息交互。