數字化變電站通信網(wǎng)絡(luò )
數字化變電站通信網(wǎng)絡(luò )【1】
摘 要 通信電子設備智能化水平日益提升，其數字化檢驗已成為發(fā)展的必然需求，同時(shí)也對檢驗方法和手段提出更高要求。
目前，信息技術(shù)普遍應用在生產(chǎn)領(lǐng)域，為數字化檢驗檢測提供了便利條件。
本文通過(guò)建立數字化檢驗操作系統，并結合實(shí)際應用，對生產(chǎn)通信電子設備數字化檢測提出以下幾點(diǎn)設想。
【關(guān)鍵詞】通信電子 設備 數字化檢測
通信電子設備構造復雜，科學(xué)技術(shù)含量高，其檢測過(guò)程尤為重要。
新時(shí)期，新型檢驗技術(shù)不斷更新，并廣泛使用。
整個(gè)測試過(guò)程正在向著(zhù)數字化領(lǐng)域邁進(jìn)，但總體水平偏低。
主要表現在兩方面，一是檢測現場(chǎng)環(huán)境不達標;二是單靠人工記錄，隨意性較大，也不方便查閱。
1 數字化檢測
1.1 總體結構
數字化檢驗依托現代網(wǎng)絡(luò )信息技術(shù)，開(kāi)發(fā)相應系統，專(zhuān)業(yè)人員根據系統進(jìn)行操作，對產(chǎn)品、設備進(jìn)行檢驗，做好質(zhì)量監控。
數字化檢測可以節省人力，將檢驗人員從復雜繁多的工作中解脫出來(lái)，其中生產(chǎn)過(guò)程是重點(diǎn)監測內容。
數字化檢驗系統主要由五部分組成(圖1為現代檢測系統組成框架圖)。
可根據實(shí)際情況添加攝像等功能。
自動(dòng)測試系統和分析系統用在產(chǎn)品性能檢驗中，其測定項目和運行參數可以直接反映出來(lái)，且檢驗結果可自動(dòng)存儲，不能隨意更改。
在添加攝像構件時(shí)，應由移動(dòng)支架、攝像頭和解碼器等組成。
攝像頭可根據相關(guān)要求，調整其視野與清晰程度。
1.2 功能
(1)檢驗端機可以同時(shí)工作，對流水線(xiàn)上檢測目標進(jìn)行實(shí)時(shí)監控。
(2)檢驗端機可以控制自動(dòng)測試系統、分析系統傳送回來(lái)的檢測影像;可在眾多檢驗端機中設置1個(gè)權限，其它檢驗端機中相關(guān)檢驗人員可清晰看到檢驗、監督、控制全過(guò)程。
(3)檢測過(guò)程中，若設備或產(chǎn)品出現功能性故障，測試系統會(huì )自動(dòng)向檢測人員發(fā)送故障原因，并將處理意見(jiàn)和結論存儲到數據庫中，為維護工作奠定基礎。
(4)當產(chǎn)品檢驗過(guò)關(guān)時(shí)，若再次進(jìn)行檢驗，數字化檢測系統可對檢測信息進(jìn)行重新提示。
(5)對批質(zhì)量水平較低和批產(chǎn)品質(zhì)量較差等情況進(jìn)行嚴格監控，對產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行全程監控。
1.3 數據采集
檢測人員可利用檢驗端機審核和閱讀自動(dòng)測試系統中相關(guān)數據，若添加視頻功能后，可將視頻(或音頻)發(fā)送給眾多檢驗端機，并存儲到服務(wù)器中，為日后閱覽、觀(guān)看、以及回放提供方便。
視頻(或音頻)等信息可通過(guò)無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)進(jìn)行播放，其速度能夠滿(mǎn)足實(shí)時(shí)性需要。
1.4 檢測模式
檢測模式分為三種，即現場(chǎng)模式、遠程模式和監控模式，現場(chǎng)模式是指檢測人員在檢驗現場(chǎng)使用相關(guān)操作系統對產(chǎn)品(或設備)進(jìn)行調試和監測;遠程模式是指檢測人員在檢驗端機進(jìn)行電子化操作，完成檢驗任務(wù)，這個(gè)過(guò)程需兩方人員互相交流和互動(dòng)。
專(zhuān)業(yè)檢測人員將產(chǎn)品編號、設備編碼輸入到指定設備中，注意要按照指定流程進(jìn)行檢測操作。
檢測結果將自動(dòng)保存數據庫中;而監控模式是指利用檢驗端機，對監控目標信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監督，并集中反映檢測狀況。
當數字化設備檢測處于監控模式時(shí)，監督控制點(diǎn)會(huì )將請求信息發(fā)送到檢驗端機中，檢測人員打開(kāi)相關(guān)程序后，若程序正常運行、網(wǎng)絡(luò )穩定，檢驗端機將自主回復監督控制點(diǎn)請求，自動(dòng)測試終端將顯示出正常連接對應標志。
2 數字化檢測系統軟件組成
數字化檢驗系統軟件包括五個(gè)方面;測試設備軟件、檢驗端機軟件、FRACAS端機軟件、檢驗監控信息回放系統以及數據分析軟件。
(1)測試設備軟件：該軟件發(fā)揮輔助功能，是在現有檢測設備和相關(guān)程序基礎上實(shí)現的。
負責實(shí)現信息交互，并接收來(lái)自遠程指令，然后傳送給自動(dòng)測試系統和分析系統，將檢測程序相關(guān)信息發(fā)送給終端服務(wù)器;(2)檢驗端機軟件：運用該軟件可以實(shí)現遠程操控，能夠對數據信息進(jìn)行收集、分析、處理和驗收。
通過(guò)隨機數發(fā)生器對產(chǎn)品進(jìn)行隨機抽取檢驗，對測試情況及時(shí)準確把握，同時(shí)也可以進(jìn)行遠程系統操控，對測試記錄進(jìn)行調取、對相關(guān)數據信息進(jìn)行詳細分析以及采用閉環(huán)的方式對故障進(jìn)行有效處理。
(3)FRACAS端面軟件：這個(gè)軟件是需要裝進(jìn)CARMES中的FRACAS模塊，它的應用能夠使檢驗端機成為FRACAS 端機中的成員，能夠及時(shí)發(fā)現產(chǎn)品中的故障。
在對故障原因進(jìn)行分析的同時(shí)還能夠制定出有效的應對措施，防止故障再次出現，能夠提高系統可靠性。
3 結束語(yǔ)
數字化檢測技術(shù)操作方便、易于執行，檢測人員可在辦公室完成檢測任務(wù)，其攝像功能和檢測設備可在遠程控制下實(shí)施，并實(shí)現技術(shù)人員與檢驗人員的溝通交流。
實(shí)現數字化檢驗系統的建立，主要依托成熟網(wǎng)絡(luò )系統，對數據進(jìn)行精準采集和智能化分析，不僅能夠提升檢測水平，也能提高質(zhì)量監督控制系統信息化作業(yè)能力。
進(jìn)一步規范通信電子設備和產(chǎn)品的檢驗流程時(shí)，使廣大檢測人員從繁重的工作中解脫出來(lái)。
數字化檢測技術(shù)可對整個(gè)工作過(guò)程實(shí)施遠程監控，具有實(shí)用性，值得在通信電子設備檢測工作中廣泛推廣。
參考文獻
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數字化變電站通信網(wǎng)絡(luò )組網(wǎng)方案【2】
摘要：結合數字化變電站本身的特點(diǎn)，對數字化變電站通信網(wǎng)絡(luò )的特征進(jìn)行了分析;以D3型配電變電站為例，研究了基于全站唯一網(wǎng)絡(luò )的數字化變電站通信網(wǎng)絡(luò )組網(wǎng)方案，過(guò)程層設備與間隔層設備接入通信網(wǎng)絡(luò )方案與全站唯一通信網(wǎng)絡(luò )方案。
關(guān)鍵詞：IEC61850;數字化變電站;全站唯一網(wǎng)絡(luò )
0緒論
隨著(zhù)新型互感器、智能設備、網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)等相關(guān)數字化變電站應用技術(shù)的快速發(fā)展及IEC61850標準為我國數字化變電站與電力系統的信息化提供了全面統一的建設規范，基于IEC61850的數字化變電站通信經(jīng)歷了點(diǎn)對點(diǎn)通信模式與過(guò)程總線(xiàn)通信模式，鑒于上述兩種通信模式在數字化變電站過(guò)程層信息共享與設備投資方面的局限性，本文主要對基于全站唯一網(wǎng)絡(luò )的數字化變電站通信網(wǎng)絡(luò )組網(wǎng)方案展開(kāi)相關(guān)研究。
1數字化變電站全站唯一通信網(wǎng)絡(luò )的組網(wǎng)方案
IEC61850將數字化變電站的功能在邏輯上被分配到過(guò)程層、間隔層和站控層，站內各種功能的實(shí)現依靠通信網(wǎng)絡(luò )。
通信網(wǎng)絡(luò )的結構取決于過(guò)程層網(wǎng)絡(luò )與站控層網(wǎng)絡(luò )的存在形式，目前三層兩網(wǎng)結構的數字化變電站應用技術(shù)已成熟，由于獨立過(guò)程層網(wǎng)絡(luò )和站控層網(wǎng)絡(luò )都使用MMS作為應用層協(xié)議以及采用交換式以太網(wǎng)，為站控層網(wǎng)絡(luò )和過(guò)程層網(wǎng)絡(luò )連接合并構成全站唯一通信網(wǎng)絡(luò )(如圖1所示)提供了理論基礎。
1.1過(guò)程層網(wǎng)絡(luò )的基本組網(wǎng)結構
根據IEC61850基于全站唯一網(wǎng)絡(luò )的數字化變電站的過(guò)程層IED和間隔層IED可以采用4種不同的基本組網(wǎng)方案(如圖1所示)，可以在數字化變電站不同場(chǎng)合下應用并且能夠滿(mǎn)足通信可靠性的要求。
(1)面向間隔原則。
方案①中每個(gè)間隔布置自身的總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，同時(shí)還要裝設1個(gè)全站范圍下的總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )用來(lái)連接各個(gè)間隔的總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )。
優(yōu)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò )結構層次清晰、易于管理維護。
缺點(diǎn)是需要較多的交換機與路由設備，設備成本較高。
面向間隔組網(wǎng)方案適合于220kv系統及以上，應用于系統重要間隔組網(wǎng)。
此外設備間的互操作性甚至互換性可在IED層獲得，也可在間隔層獲得。
(2)面向位置原則。
方案②中每1個(gè)間隔總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )覆蓋多個(gè)間隔。
當智能設備安裝于幾個(gè)傳感器安裝位置中心時(shí)，從高壓端到智能設備的光纖傳輸通道最短。
此外，220kv雙母線(xiàn)多采用母線(xiàn)PT，該PT采用面向位置原則組網(wǎng)可以節省PT的安裝數量，多個(gè)間隔可共用網(wǎng)絡(luò )設備。
(3)單一總線(xiàn)原則。
方案③是一種全站范圍內單一總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )方案，所有IED都與該總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )連接。
優(yōu)點(diǎn)是交換機使用數量少，成本較低。
缺點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò )可靠性差且要求較高的總線(xiàn)速率與網(wǎng)絡(luò )帶寬。
適合于網(wǎng)絡(luò )負荷較輕和實(shí)時(shí)性要求低的中、低壓變電站系統。
(4)面向功能原則。
方案④中的總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )是按照保護區域范圍來(lái)設置的，其突出優(yōu)點(diǎn)是總線(xiàn)段之間的數據交換量最小。
1.2站控層網(wǎng)絡(luò )的基本組網(wǎng)結構
采用IEC61850-5中的D3型配電變電站，電氣主接線(xiàn)如圖1-3所示，其中共有32個(gè)間隔：其中L1、L2為進(jìn)線(xiàn)間隔，T1、T2為主變間隔，Fl-F22為饋線(xiàn)間隔，S2為母聯(lián)間隔，間隔Sl、S3為母線(xiàn)分段間隔，此外還有三個(gè)電壓等級的三個(gè)母線(xiàn)間隔。
采用面向間隔組網(wǎng)原則對D3型變電站過(guò)程層與間隔層的IED進(jìn)行組網(wǎng)，每個(gè)間隔根據包含的智能電子設備組成一個(gè)獨立的子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)有其自身的總線(xiàn)段，同時(shí)還裝設1個(gè)獨立的全站范圍的總線(xiàn)以連接各間隔的總線(xiàn)段。
2基于全站唯一網(wǎng)絡(luò )的數字化變電站通信網(wǎng)絡(luò )拓撲的選擇
雙星形結構的不足：站控層設備能直接獲得合并單元和智能斷路器的過(guò)程層數據，存在安全性隱患問(wèn)題，核心交換機的負擔很重，這些對交換機的性能和網(wǎng)絡(luò )管理提出了很高的要求。
因此，全站唯一雙星形通信網(wǎng)絡(luò )結構適用于中低壓變電站，且變電站規模不大。
全站唯一單環(huán)光纖以太網(wǎng)采用單模光纖將各間隔交換機兩端級聯(lián)起來(lái)構成環(huán)形拓撲，各交換機需具備和啟動(dòng)生成樹(shù)協(xié)議，通過(guò)交換機的生成樹(shù)協(xié)議選擇一條有效的主路徑與其他IED通信。
全站統一結構雙星形比單環(huán)網(wǎng)可靠性好，單環(huán)網(wǎng)適用于較小規模變電站。
可采用網(wǎng)絡(luò )冗余協(xié)議構造雙環(huán)網(wǎng)以提高可靠性，在雙環(huán)網(wǎng)交換機之間建立環(huán)間鏈接。
3結論
在基于IEC61850的數字化變電站中，通信網(wǎng)絡(luò )是站內各種智能設備聯(lián)系的紐帶，成為SAS的核心。
提出并分析了程層網(wǎng)絡(luò )結構的四種基本組網(wǎng)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，以采用IEC61850-5中的D3型配電變電站為例研究了站控層網(wǎng)絡(luò )的基本組網(wǎng)結構，分析了基于全站唯一網(wǎng)絡(luò )的數字化變電站各種通信網(wǎng)絡(luò )拓撲。
參考文獻
[1]竇曉波.基于IEC61850的新型數字化變電站通信網(wǎng)絡(luò )的研究與實(shí)踐[D].南京：東南大學(xué)，2006.
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