单位文秘网 2021-10-27 08:16:50 点击: 次
[摘 要]文章针对目前变电站自动化系统的特点,简单地阐述了如何提升数据通讯质量。以光纤自愈环形以太网模式为例子,证明了提升变动站长大会系统数据通讯质量的重要性。
[关键词]变电站;自动化;数据通讯质量;光纤自愈环形以太网
一、变电站自动化系统数据通讯的概述
变电站自动化系统是由不同的子系统构成的,主要目的是为了解决通信管理机和不同子系统之间的数据通讯和互相操作的问题。为了实现变电站自动化系统的工作需要,数据通讯问题始终贯穿于计算机的各项技术问题之间,因此如何有效地提升数据通讯质量是目前变电站自动化系统的关键问题之一。变电站具有高可靠性、高抗干扰性、高扩展性、工作灵活等特点,因此对通讯质量的优化要求也就随之更高,这不但关系到每一所变电站的优劣,也和整个电网的安全稳定息息相关。数据通讯网络作为变电站自动化系统中的重要组成部分,是变电站自动化系统中传输数据的主要通道,因此该网络的性能对自动化系统的整体性能有直接的影响。根据变电站自动化系统的特点和工作环境的要求,数据通讯应该具备实时响应能力快、可靠性高、电磁兼容性能优良、结构分层等要求。
二、变电站自动化系统数据通讯网络的现状
从变电站自动化系统中的通信特点和相关要求来看,数据通讯在自动化系统中所占的比例越来越大,因此数据通讯的质量也随之更加重要。目前随着电网规模的不断扩大,电网的结构也更加错综复杂。变电站的信息量也成倍增长,因此对于数据通讯各方面的质量要求也越来越多。
目前数据通讯的传输方式主要由三种,分别是串行数据通信技术、现场总线技术和以太网技术。串行数据通信技术存在通信接口协议少、通信速率地、实时性差、大数据包传输率低下、站点功能不易扩展等等诸多问题,而且由于只能设置一部主机,因此一旦主机故障,就可能导致整个通讯系统瘫痪。现场总线技术虽然存在相互操作性良好、数据共享性高、通信速率高、实时性好、组网灵活等特点,但是由于网络性能因为通信节点数量增多而下降、通信速率因为总线带宽的限制下降和互联性因为接口协议不具备统一标准而下降等问题,同样制约数据通讯质量的提升。以太网采用总线型拓扑结构,具有更高的可靠性和传输速率,而且可以在网内任意增加节点而不影响通讯质量,实时性强。以太网技术因为成本低、应用环境成熟、网络竞争机制完善、标准协议开发等特点,因此是提升自动化系统通讯质量的最佳选择。
三、通过传输介质提升变电站自动化系统数据通讯质量
传输介质主要是指从发送设备到接收设备之间信号传递所经过的媒介,是网络中双方的物理通路,也是在数据通讯中实际传送信息的载体。因此传输介质因具备较高的传输效率、连通性、抗干扰性和性价比。传输介质的好坏将直接影响变电站自动化系统中数据通讯质量的好坏,因此在进行传输介质的选择时,要格外慎重。针对变电站自动化系统中数据通讯的特点,通过不断的实践发现,光纤介质具有相对较高的通信速率和数据传输质量,因此现下绝大部分变电站自动化系统的数据通讯的传输介质都是采用光纤,这也是有效提高自动化系统中数据通讯质量的有力手段之一。
四、通过光纤自愈环形以太网结构提升数据通信质量
1.光纤通讯。变电站一般需要进行长距离的数据通讯,而鉴于变电站所处的位置经常会有强电磁、射频、地电位差等多种因素的干扰,这些因素对通讯质量都会产生不利影响。而通过光纤通信则可以有效降低这些因素带来的干扰。光纤通信不但具有优良的电磁兼容性,也有较强的抗干扰能力,即使在高强度的电磁环境下运作,光纤传输的信息也不会受到明显的影响。因此,光纤数据通讯在变电站自动化系统的数据通讯总具有较高的优越性,是提升通讯质量的有效手段。
2.容错网络。变电站的自动化系统一旦出现通信中断,如果无法在规定的时间内修复,就会造成严重的后果。在容错网络中,如果主要通信网络出现问题,备份的通信网络可以立刻发挥作用,隔离故障区域,不影响整体的运行。光纤自愈环型以太网以其典型的环网结构具备了高可靠性的通信模式,具有较高的容错功能,从而越来越多的被应用于变电站的自动化系统数据通讯中。
3.光纤自愈环型以太网自愈功能的实现。光纤自愈环型以太网的自愈功能的原理是将所有的信息分布在信号流走向相反的两个环网上进行数据通讯,如图1。当主网环正常工作时,备网环处于待机备用状态,一旦主网环出现问题,与故障点最近的两个环网节点会通过改变数据的流向在主网环和备网环上自动环回,从而确保数据通信的流畅,这种自愈功能可以极大地提高数据通讯的质量。
4.光纤自愈环型以太网的特点。光纤自愈环型以太网以其高可靠性、高网络监视能力、优良的灵活性和扩展性、安装工作方便等特点,在推动数据通讯质量的提高中有着显著的优势。通过光纤自愈环型以太网,可以有效地降低数据通讯维护的时间和精力,即便出现数据通讯问题,也可以在很短的时间内修复,从而确保数据通讯的质量。
五、变电站自动化技术的未来发展趋势
1构成全分散式网络型结构的综合自动化系统。将原本按照分散考虑的变电站设备进行模块化管理。充分地利用网络技术,将多个电气单元以及间隔单元的管理通过一个模块来实现。建立分层分散式的自动化系统,其优点在于可以突破由于地域分散而产生不利管理,运用光纤通信技术实施网络化管理,就可以将分散的集成功能模块、主变电器的保护装置以及高压线路的保护装置相互之间连接起来,一种全分散式的网络型机构的综合自动化系统形成了。
2开发通用的数字化设备管理平台。目前变电站自动化技术在设备的使用和维护上,普遍具有专一性,各自厂家之间都有各自的维护操作方式,接口更是无法通用。随着变电站自动化技术的发展,利用网络将多功能数字平台,软件和硬件平台为国家统一标准设计,并且能够适应多样化需求。为了适应自动化控制,并能够有效维护,变电站自动化将被设计为开放性的。保护功能上经过优化后被综合在一起,以实现数字化多功能保护,从而专用设备发展为通用管理设备。
3计算机控制发展为网络智能控制。随着机电一体化技术的发展,变电站的电气设备在集成化的过程中,逐渐地形成了控制智能化和保护整体化。断路器装置和变电系统的各种保护装置在智能化技术高度发展的今天,逐渐地提高其应用效率。比如,为了提高设备的空间使用率,可以对于各个连接设备进行优化、协调,使设备的各项使用功能更具有灵活性。另外,还要将数据的不一致性对大程度地消除,并提高数据采集以及控制的质量,增强变电系统的抗风险性。
六、结论
综上所述,国家电网对于变电站安全运行的可靠性要求也越来越高,采用综合自动化系统不但能够提高电能服务质量,而且能够降低运行成本,成为了电力系统未来发展的主要趋势。数据通讯是变电站自动化系统的核心,对变电站的运行有着直接的影响,如果数据通讯的质量得不到保障,变电站的可靠性、抗干扰性等等性能也必然会受到影响,最终影响整个电网的安全。
参考文献:
[1]李凯.如何提升变电站综合自动化系统中数据通信质量[J].青海电力,2007(S1):11-14+25.
[2]毕艳冰.面向智能电网的通信中间件的关键技术研究[D].山东大学,2013.
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