嵌入式以太網(wǎng)在電力高壓監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

計算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)是變電站自動化系統(tǒng)的關(guān)鍵。該文研究了新一代基于嵌入式以太網(wǎng)的電力高壓監(jiān)控系統(tǒng)，并給出了網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)方案及其功能特點(diǎn)。實(shí)踐證明新一代高壓監(jiān)控系統(tǒng)更具有良好的互操作性和開放性，能夠滿足日后變電站自動化發(fā)展的需求，代表了變電站自動化發(fā)展的最新成果。

　　1嵌入式以太網(wǎng)技術(shù)

　　由于互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，以太網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)得到了愈來愈廣泛的應(yīng)用。嵌入式以太網(wǎng)因?yàn)樗俣瓤欤瑤捿^寬，互操作性好，可擴(kuò)展性強(qiáng)，價格便宜等特點(diǎn)在嵌入式控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，變電站自動化系統(tǒng)選用嵌入式以太網(wǎng)絡(luò)技術(shù)代表了變電站自動化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的最新方向。

　　用于智能設(shè)備的嵌入式微處理器、主頻速度、控制軟件的水平都有了很大的提高，再加上互聯(lián)網(wǎng)的迅速普及，這些計算機(jī)發(fā)展的新成就都有力的推動了嵌入式以太網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在控制領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用。代表世界電力標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展先進(jìn)領(lǐng)域的IEC國際標(biāo)準(zhǔn)化組織，為使不同廠商的自動化產(chǎn)品具有互操作性，已制定了關(guān)于變電站自動化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信體系IEC61850。盡管該標(biāo)準(zhǔn)還沒有頒布正式版本，但已經(jīng)出版的IEC61850委員會草案中，已經(jīng)明確定義了嵌入式以太網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)作為唯一的變電站自動化領(lǐng)域的通信網(wǎng)絡(luò)，這將是技術(shù)發(fā)展的國際大趨勢。

　　2高壓監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

　　基于以太網(wǎng)的高壓監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)方式可以非常靈活，在小型變電站自動化系統(tǒng)中可以采用簡單的星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，各智能設(shè)備直接通過以太網(wǎng)連接到主控通信單元。

　　《IEC61850變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)》標(biāo)準(zhǔn)推薦大中型變電站的自動化系統(tǒng)應(yīng)該采用按間隔配置、面向?qū)ο蟮慕M網(wǎng)方式，如圖1所示。網(wǎng)絡(luò)體系大致分為三層結(jié)構(gòu)。

　　最上層為站控層。包括雙主控通信單元，雙機(jī)為冗余熱備用方式，主控通信單元負(fù)責(zé)管理全站范圍的智能通信單元，收集各智能單元的數(shù)據(jù)送往調(diào)度主站，并把主站下發(fā)的控制命令分發(fā)到相應(yīng)的采集單元；雙機(jī)數(shù)據(jù)庫通過網(wǎng)絡(luò)同步刷新；其備份方式既可以為主備方式，也可并列運(yùn)行。根據(jù)用戶的需求可以在網(wǎng)絡(luò)上配置高級應(yīng)用管理單元，如當(dāng)?shù)毓δ?，無功綜合控制服務(wù)器，無防控制服務(wù)器，備用電源自動投切服務(wù)器等高級應(yīng)用功能，這些高級應(yīng)用管理單元既可以以專用軟件模塊的方式集中在主控通信單元實(shí)現(xiàn)（當(dāng)?shù)毓δ艹猓?，也可以分布到網(wǎng)絡(luò)的其它節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的管理功能。

　　中間層為間隔通信單元。負(fù)責(zé)管理、收集本間隔內(nèi)智能設(shè)備的數(shù)據(jù)，送往站控層；接收站控層的控制命令，分發(fā)到相應(yīng)的智能設(shè)備，同時可以通過相應(yīng)的軟件模塊完成本間隔內(nèi)的自動控制功能。間隔通信單元也可以根據(jù)用戶的需要配置為雙機(jī)熱備用的方式。

　　智能單元包括測控模塊和保護(hù)模塊，分別完成測控功能和保護(hù)功能。

　　主控通信單元和間隔通信單元采用雙網(wǎng)分流、故障切換的通信模式。正常通信過程中，雙網(wǎng)分別傳輸不同的數(shù)據(jù)內(nèi)容，一旦其中的一條網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，則另一條網(wǎng)絡(luò)擔(dān)負(fù)起傳輸全部數(shù)據(jù)的功能。這樣不但提高了系統(tǒng)的實(shí)時性，也極大的提高了系統(tǒng)的可靠性。

　　間隔通信單元與各智能設(shè)備之間通過10Mbit/s以太網(wǎng)傳輸實(shí)時數(shù)據(jù)。由于本網(wǎng)段內(nèi)設(shè)備相對較少，完全可以保證數(shù)據(jù)的實(shí)時性。

　　合理的網(wǎng)絡(luò)配置可以減小網(wǎng)絡(luò)沖突，提高系統(tǒng)的實(shí)時性和可靠性。