1、第4章 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通信了解變電站綜合自動(dòng)化數(shù)據(jù)通信的基本概念了解變電站綜合自動(dòng)化數(shù)據(jù)通信的內(nèi)容和功能知道變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通信規(guī)約了解RS-232/485通信了解以太網(wǎng)通信了解現(xiàn)場(chǎng)總線LON Works掌握站控層與單元層交換的信息掌握變電站與調(diào)度主站交換的信息要求知識(shí)點(diǎn)變電站綜合自動(dòng)化數(shù)據(jù)通信的基本概念變電站綜合自動(dòng)化數(shù)據(jù)通信的內(nèi)容和功能變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通信規(guī)約RS-232/485通信以太網(wǎng)通信現(xiàn)場(chǎng)總線LON Works站控層與單元層交換的信息變電站與調(diào)度主站交換的信息重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：變電站綜合自動(dòng)化數(shù)據(jù)通信的內(nèi)容和功能難點(diǎn)：變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通信接口4.1 變電站綜

2、合自動(dòng)化系統(tǒng) 的通信的基本概念 目前，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中的通信是基于計(jì)算機(jī)的通信技術(shù)。計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)由通信子網(wǎng)與用戶子網(wǎng)組成兩大部分組成，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖所示。4.2 EIA RS-232C/485通信接口4.2.1 EIA RS-232C接口標(biāo)準(zhǔn) EIA RS-232C標(biāo)準(zhǔn)定義了接口的機(jī)械特性、電氣特性和功能特性三方面的規(guī)范。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中的單元層設(shè)備設(shè)計(jì)了EIA RS-232C的通信接口 EIA-RS232C的機(jī)械特性與功能引腳 RS-232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了采用一對(duì)物理連接器，目前實(shí)際應(yīng)用較多的是9針連接器DB9。RS-232C 9針連接器引腳分配如圖所示。二、EIA-RS232C的電

3、氣特性 EIA-RS232C采用負(fù)工作邏輯，邏輯電平的規(guī)定如表4-1所示。邏輯“1”用負(fù)電平(范圍為-3-15V)表示；邏輯“0”用正電平(范圍為+3+15V)表示。通常使用時(shí)，門限電平是土3V，因此許多RS一232C接口利用土12V電源。由于大部分設(shè)備內(nèi)部使用TTL電平，因此常利用專門的線路驅(qū)動(dòng)器和線路接收器來(lái)完成RS-232C和TTL電平間的轉(zhuǎn)換，如MC1488、MC1489、SN75150、SN75154、MAX232等芯片。其中，MAX232是新研究成功的芯片，集成度比較高，只需+5V電源，便可實(shí)現(xiàn)RS-32C與TTL電平的轉(zhuǎn)換功能，既減少了對(duì)電源電壓種類的要求，又減少了芯片數(shù)量。三、

4、EIA RS-32C的連接方式 EIA RS-232C傳輸距離一般小于15m,當(dāng)進(jìn)行15m以上的遠(yuǎn)距離通信時(shí)，一般需要加調(diào)制解調(diào)器Modem，其連接如圖4-3所示。圖4-3 EIA-RS232C的連接方式4.2.2 EIA RS-485接口標(biāo)準(zhǔn) 圖4-5 多站連接的RS-4854.2.3 EIA RS-232C、RS-422A、RS-485的電氣特性參數(shù)特性RS-232CRS-422ARS-485工作方式單端差分差分最大電纜長(zhǎng)度（m）1512001200最大數(shù)據(jù)速率20kbps（15m）10Mbps（12m）100Kbps（1200m）10Mbps（12m）100Kbps（1200m）可連接臺(tái)

5、數(shù)1臺(tái)驅(qū)動(dòng)器1臺(tái)接收器1臺(tái)驅(qū)動(dòng)器10臺(tái)接收器32臺(tái)驅(qū)動(dòng)器32臺(tái)接收器驅(qū)動(dòng)器輸出最大開路電壓 25 V5 V5 V驅(qū)動(dòng)器輸出最小滿載電壓515 V2 V1.5 V接收器輸入門限電壓33V0.20.2V0.20.2V接收器輸入電壓2525V1212V712V表4-2 RS-232C、RS-422A、RS-485的電氣特性參數(shù)4.3 以太網(wǎng)通信接口4.3.1 概述 目前變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中主要采用總線型結(jié)構(gòu)(a)、星形結(jié)構(gòu)(b)、或環(huán)形結(jié)構(gòu)(c)4.3.2以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)組成 根據(jù)以太網(wǎng)物理介質(zhì)和速率的不同可以把以太網(wǎng)分為10Base2、10Base5、10Base-T、100Base-T、1000B

6、ase-T等多種類型。目前變電站綜合自動(dòng)化中的以太網(wǎng)主要采用10Base-T結(jié)構(gòu)。10Base-T也稱為雙絞線以太網(wǎng)，采用無(wú)屏蔽雙絞線（UTP）實(shí)現(xiàn)10Mb/s數(shù)據(jù)的傳輸。10Base-T網(wǎng)絡(luò)組成4.3.3以太網(wǎng)優(yōu)點(diǎn) 以太網(wǎng)使用CSMA/CD介質(zhì)訪問(wèn)控制方法，具有以下突出的優(yōu)點(diǎn)： 傳輸速率高。 軟件豐富，系統(tǒng)功能強(qiáng)。 使用靈活、安裝連接簡(jiǎn)單、使用維護(hù)方便。4.4 LonWorks現(xiàn)場(chǎng)總線接口4.4.1概述目前流行的現(xiàn)場(chǎng)總線主要有CAN,LONWORKS,PROFIBBUS,HART,FF。我國(guó)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，北京四方保護(hù)公司的自動(dòng)化產(chǎn)品采用LONWORKS現(xiàn)場(chǎng)總線。 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備到控制

7、器的連接方式，現(xiàn)場(chǎng)總線可分為3種主要的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方式：線型、樹型、環(huán)形。 4.4.2局域操作網(wǎng)LONWORKS LONWORKS采用LonTalk通信協(xié)議， Lon Talk協(xié)議遵循ISO定義的開放系統(tǒng)互連(OSI)模型，可提供OSI模型所定義的全部七層服務(wù)，這些通信和控制功能都固化在Neuron芯片中。 LONWORKS的核心是神經(jīng)元芯片，神經(jīng)元芯片顯著特點(diǎn)是既能管理通信，又具有IO和控制功能。神經(jīng)元芯片內(nèi)含3個(gè)8位的CPU，第一個(gè)CPU為介質(zhì)訪問(wèn)控制處理器，實(shí)現(xiàn)LonTalk協(xié)議的第1，2層；第二個(gè)CPU為網(wǎng)絡(luò)處理器，實(shí)現(xiàn)LonTalk協(xié)議的第3，4，5，6層，第三個(gè)CPU為應(yīng)用處理器，實(shí)現(xiàn)

8、LonTalk協(xié)議的第7層。 LONKWORKS通信介質(zhì)可以采用雙絞線、光纖等。 LONKWORKS可以通過(guò)網(wǎng)關(guān)把不同的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)連接起來(lái)，并可以通過(guò)LONKWORKS網(wǎng)接到異型網(wǎng)中去。4.4.3以太網(wǎng)與LONKWORKS的比較 以太網(wǎng)相對(duì)于LONWORKS網(wǎng)絡(luò)優(yōu)點(diǎn)：軟硬件支持好，在變電站層主機(jī)內(nèi)只需安裝普通以太網(wǎng)卡即可。傳輸速率高?？蛇_(dá)10Mbps，較LONWORKS網(wǎng)絡(luò)的78Kbps有很大提高。大大減少報(bào)文沖撞的概率，不丟報(bào)文。傳輸距離遠(yuǎn)，采用單模光纖可以達(dá)幾十公里，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)LONWORKS網(wǎng)絡(luò)。以太網(wǎng)相對(duì)于LONWORKS網(wǎng)絡(luò)缺點(diǎn)：接線復(fù)雜，由于以太網(wǎng)抗干擾能力差，在戶外接線時(shí)需轉(zhuǎn)換為光

9、纖，接線比較復(fù)雜。4.5 站控層與單元層的通信4.5.1 概述 站控層與單元層之間的通信主要是站控級(jí)設(shè)備（如當(dāng)?shù)乇O(jiān)控）與單元層各個(gè)設(shè)備（如保護(hù)單元）之間的的信息交換。 變電站實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的站控層與單元層之間的通信方式有串行通信、局域網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)總線等多種方式。4.5.2通信協(xié)議 繼電保護(hù)、安全自動(dòng)裝置、測(cè)量控制單元的通信接口采用國(guó)內(nèi)DL/T667-1999標(biāo)準(zhǔn)，與IEC-870-5-103國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（簡(jiǎn)稱103協(xié)議）一致。 DL/T667-1999適用于具有編碼的位串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)睦^電保護(hù)設(shè)備（或間隔單元）和控制系統(tǒng)交換信息。該標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)規(guī)范了繼電保護(hù)設(shè)備（或間隔單元）的信息接口的規(guī)范。制定本標(biāo)準(zhǔn)

10、的目的是：使得變電站中一個(gè)控制系統(tǒng)的不同繼電保護(hù)設(shè)備和各種裝置（或間隔單元）實(shí)現(xiàn)互換。 DL/T667-1999的詳細(xì)規(guī)范了繼電保護(hù)設(shè)備（或間隔單元）信息接口。但未必一定適用于繼電保護(hù)和測(cè)量、控制功能組合在一個(gè)裝置內(nèi)并共用一個(gè)通信口的設(shè)備信息接口。 DL/T667-1999描述了兩種信息交換的方法。第一種方法基于嚴(yán)格規(guī)定的應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)單元和為傳輸“標(biāo)準(zhǔn)化”報(bào)文的應(yīng)用過(guò)程。第二種方法使用了通用分類服務(wù)，以傳輸幾乎所有可能的信息。 DL/T667-1999的規(guī)約是基于三層參考模型“增強(qiáng)性能結(jié)構(gòu)”這三層分別為物理層、鏈路層和應(yīng)用層。其物理層介質(zhì)可以是雙絞線、光纖或基于銅線的系統(tǒng)。DL/T667-19

11、99規(guī)約的詳細(xì)說(shuō)明請(qǐng)參考DL/T667-1999電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。4.6 變電站與調(diào)度的通信4.6.1概述 電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)，簡(jiǎn)稱為“四遙”?！八倪b”是變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)與電力系統(tǒng)調(diào)度（或控制中心）通信的基本功能。 4.6.2交換的信息變電站與電力系統(tǒng)調(diào)度端的信息交換包含以下內(nèi)容。1、遙測(cè) 遙測(cè)量包括以下內(nèi)容。 （1)35kV及以上線路及旁路斷路器的有功功率(或電流)及有功電能量。 （2)35kV及以上聯(lián)絡(luò)線的雙向有功電能量，必要時(shí)測(cè)無(wú)功功率。 （3)三繞組變壓器兩側(cè)有功功率、有功電能、電流及第三側(cè)電流，二繞組變壓器一側(cè)的有功功率、有功電能、電流。 （4)計(jì)量分界點(diǎn)的變壓

12、器增測(cè)無(wú)功功率。 （5)各級(jí)母線電壓(小電流接地系統(tǒng)應(yīng)測(cè)3個(gè)相電壓，而大電流接地系統(tǒng)只測(cè)1個(gè)相電壓)。 （6)所用變壓器低壓側(cè)電壓。 （7)直流母線電壓。 （8)10kV線路電流。 （9)母線分段、母聯(lián)斷路器電流。 （10)用遙測(cè)處理的主變壓器有載調(diào)節(jié)的分接頭位 置。 （11)并聯(lián)補(bǔ)償裝置的三相電流。 （12)消弧線圈電流。 （13)主變壓器溫度。 （14)保護(hù)設(shè)備的室溫。 2、遙信 （1)所有斷路器位置信號(hào)。 （2)反映運(yùn)行方式的隔離開關(guān)的位置信號(hào)。 （3)有載調(diào)節(jié)主變壓器分接頭的位置信號(hào)。 （4)變電所事故總信號(hào)。 （5)35kV及以上線路及旁路主保護(hù)信號(hào)和重合閘 動(dòng)作信號(hào)。 （6)母線保

13、護(hù)動(dòng)作信號(hào)。 （7)主變壓器保護(hù)動(dòng)作信號(hào)。 （8)低頻減負(fù)荷動(dòng)作信號(hào)。 （9)小電流接地系統(tǒng)接地信號(hào)。 （10)直流系統(tǒng)異常信號(hào)。 （11)斷路器控制回路斷線總信號(hào)。 （12)斷路器操作機(jī)構(gòu)故障總信號(hào)。 （13)繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置電源中斷總信號(hào)。 （14)變壓器冷卻系統(tǒng)故障信號(hào)。 （15)變壓器油溫過(guò)高信號(hào)。 （16)輕瓦斯動(dòng)作信號(hào)。 （17)繼電保護(hù)、故障錄波裝置故障總信號(hào)。 （18)距離保護(hù)閉鎖總信號(hào)。 （19)高頻保護(hù)收信總信號(hào)。 （20)遙控操作電源消失信號(hào)。 （21)遠(yuǎn)動(dòng)及自動(dòng)裝置用UPS交流電源消失信號(hào)。 （22)通信系統(tǒng)電源中斷信號(hào)。 （23)TV斷線信號(hào)。 （24)消防及保衛(wèi)信

14、號(hào)。 3、遙控 （1)變電所全部斷路器及能遙控的隔離開關(guān)。 （2)可進(jìn)行電控的主變壓器中性點(diǎn)接地刀閘。 （3)高頻自發(fā)信起動(dòng)。 （4)距離保護(hù)閉鎖復(fù)歸。 4、遙調(diào) （1)有載調(diào)壓主變壓器分頭位置調(diào)節(jié)。 （2)消弧線圈抽頭位置調(diào)節(jié)。 4.6.3通信協(xié)議 目前，在我國(guó)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中常用循環(huán)式遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約（簡(jiǎn)稱CDT規(guī)約）和問(wèn)答式信息傳輸規(guī)約（簡(jiǎn)稱POLLING規(guī)約）兩種規(guī)約。 CDT該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)中循環(huán)式遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約的功能、幀結(jié)構(gòu)、信息字結(jié)構(gòu)和傳輸規(guī)則等。該標(biāo)準(zhǔn)適用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的遠(yuǎn)動(dòng)通道結(jié)構(gòu)及以循環(huán)字節(jié)同步方式傳送遠(yuǎn)動(dòng)信息的遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備與系統(tǒng)，也適用于調(diào)度所問(wèn)以循環(huán)式遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約轉(zhuǎn)發(fā)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)動(dòng)信息的系統(tǒng)。有關(guān)循環(huán)式遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約的詳細(xì)內(nèi)容詳見DL451-91電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 POLLING規(guī)約規(guī)定了電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制系