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工业以太网在变电站综合自动化系统的应用

作者:时间:2013-12-02来源:网络收藏

  
目前,CAN网一般用于小规模的35kV和110kV终端,而LonWorks网可作为一般中型110kV枢纽自动化通信网络。
  
现场总线网络与早期的异步串行网络相比具有抗干扰性强、效率高等优点,现场总线网络的出现极大地推动了我国变电站自动化的发展,但也存在着自身无法克服的弊端。
  
由于带宽有限,而且采用带宽共享机制,有限的带宽使大资料的数据传输延迟,总体性能随节点数的增长迅速下降,不能满足大型变电站综合通信网络的要求;由于强调专用性而牺牲了通用性,长期缺乏统一的国际标准,许多网络设备和软件需专门设计,产品更新换代困难,不能满足变电站综合标准化的要求;总线型拓扑结构在网络的任一点故障时均可能导致整个系统崩溃,且难以诊断故障点。

5在变电站综合的应用

采用统一的TCP/IP协议,避免了不同协议间不能通讯的困扰,可以直接和局域网的计算机互连而不需额外的硬件设备,它方便数据在局域网的共享;可以用IE浏览器访问终端数据,而不要专门的软件;可以和现有的基于局域网的ERP数据库管理系统实现无缝连接,并且特别适合远程控制,配合电话交换网和GSM、无线电话网实现远程数据采集;采用统一的网线,减少了布线成本和难度,避免多种总线并存。
  
采用交换式集线器和全双工通信,可使网络上的冲突域不复存在(全双工通信),或碰撞机率大大降低(半双工),因此通信确定性和实时性大大提高;工业以太网针对恶劣的工业现场环境来设计(如冗余直流电源输入、高温、低温、防尘等),解决了在极端条件下网络不能稳定工作的问题,稳定性与可靠性大大提高;工业以太网采用IM,CD介质访问方式,物理层和链路层遵循IEEE802.3协议,应用层采用删IP协议,传输速率可以达到10Mb/s,而快速以太网传输速率可以达到100Mb/s,可容纳个节点,距离可达2.5km。工业以太网总线正因为有诸多的优点,在国内外逐步得到了迅速的普及。变电站自动化系统选用工业以太网代表了变电站自动化网络技术发展的最新方向。
  
大型枢纽变电站,特别是220kV以上电压等级变电站节点数目多,站内分布成百上千个,数据信息流大,‘对速率指标要求高(要求速率130kb/s),LonWorks网络的实时性、宽带和时间同步指标已力不从心,而工业以太网却能很好满足上述要求。因此,工业以太网可以作为大型枢纽变电站内部的数据通信网络。
  
工业以太网应用于变电站内部的通信网络一般有2种应用模式:
  
每个智能电子设备IEDs都配置一嵌入式以太网接I:1,将该设备作为一个以太网节点直接连到以太网上,如图2所示。


  
几个不具备以太网接口的IEDS通过/485或现场总线等方式连在一起,然后通过一具有嵌入式以太网接口的通信控制器,将其作为一个以太网节点连到以太网上,如图3所示。
  
这两种应用模式都必须设计嵌入式以太网接口,本质上没有多大差别。但从变电站自动化系统的电压等级、配置以及成本考虑,它们的适用范围是有所不同的。从可靠性考虑,作为站内数据流的枢纽,变电站内通信系统最好是双以太网冗余配置。这样,即使一个网出现故障也不会影响整个变电站自动化系统的安全稳定运行。然而,目前嵌入式以太网每个节点的成本还较高,对中低压变电站自动化系统而言,若采用应用模式1,则设计成冗余的双以太网结构成本过高;若采用应用模式2,可以减少网络节点数,降低成本。
  
目前,变电站中有很多IEDs(比如完成电度量计量和直流监视等功能的IEDs)的对外通信接:1只有RS485或现场总线接口,没有嵌入式以太网接口,因此就无法直接连接到以太网上。在这上,水利部建设与管理司印发了(2006年水利建设与管理工作要点>。在该工作要点中提到了“2006年水利建设与管理工作,要加强基础工作和能力建设,基本完成……水利建设项目代建制、建设同体问题等基础理论研究工作。”这表明,政府认同了以政府委托代建的模式是符合我国水利工程建设项目管理基本国情的。结合水利工程建设自身的特点及水利工程实施代建制基础和条件的分析,尽管“代建制”尚处于初级阶段,但有理由相信,随着我国经济体制改革继续深入、政治体制改革不断取得成效,随着工程信用体系和评价体系逐步建立和完善,工程项目管理和工程总承包将日益成为我国工程管理的主要模式。

参考文献
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