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摘 要：本文介绍了综合自动化变电站通信网络方案的配置，并对方案进行了比较分析，指出了适合综合自动化变电站的通信网络配置方案。
关键词：变电站 综合自动化 通信网络
0 引言
常见综合系统化系统的通信方式有以太数据数据以及串行接口，目前，长春地区综合自动化变电站这两种方式都在使用。不可否认，确保系统内部各个设备之间的实时通信，对变电站实现“四遥”具有重要的作用。对于变电站综合自动化系统而言，通信功能是其中最为关键、最为核心的功能之一，当然，通信协议也自然是通信功能的关键。无论怎么夸大通信协议的重要性都不为过，之所以作此论断，是因为电力行业对于数据信息采集具有极高的要求，除了要确保全面性、可靠性之外，还应当确保其实时性。从某种程度上看，通信协议对变电站综合性自动化系统的影响是不容小觑的。在变电站综合性自动化系统中，CPU的功能不仅仅局限于对系统内部多种信号的采集功能方面，更为重要的是，还包括对不同单元的开关进行控制与逻辑判断等等，其中，这里所提到的信号主要表现为开关状态、电压、电流、功率、电流等等方面。不论何种功能，都需要占用CPU的内存等等有限资源。另外，当CPU进行信息采集之后，需要将信号输送到主站，于是也便实现了其重要功能之一，即通信功能。必须承认，一味重视系统内存的扩大显然是不明智的，也是不经济的。在现代工业领域，为确保采集器具有较强的实时性，人们几乎不会选择带有硬盘的方式，反而会更加青睐没有硬盘的内存，但这种做法并不适用于变电站综合性自动化系统。
截止到今天为止，关于电力系统通信协议的标准多种多样，除了有国际标准、国内标准、行业标准之外，还包括企业内部所指定的标准。现阶段，国内较为常见的通信协议标准主要包括：IEC870-5-101通信协议、IEC870-5-102 通信协议、IE870-5-1-103通信协议、IE870-5-104网络通信协议、DNPV3.0通信协议、MODBUS通信协议、CDT循环通信协议、SC1801通信协议以及M4F通信协议等等。
变电站綜合自动化系统内部通信网主要可以分为三种：LONWORKS现场总线网方案，嵌入式以太网方案，基于CANBUS总线的通信系统方案。
1 LONWORKS现场总线网方案：
对于变电站综合性自动化系统而言，常见的LONWORKS网络主要有两种，第一种为监控网，功能在于实现控制信息、状态信息的传送，第二种是录波网，主要作用是实现故障录波信息的有效传送。其中，网络通信距离最多是2km，网络通信速率是78kb/s，网络通信介质是屏蔽双绞线或光纤。另外，针对任何一个保护装置而言，都有一个相应的LONWORKS网络接口，这种方案适用于中低压变电站自动化系统，并不适用于大型高压变电站。之所以如此，是因为高压变电站所需要的网络节点更多一些、所耗费的网络流量更多一些、所需要的网络带宽也更大，尤其在进行多个动作的情况下，网络通信效率势必会受到一定程度的降低，基于此，本方案（方案一）不适宜大型高压变电站自动化系统。
2 嵌入式以太网方案：
在嵌入式以太网方案中，将主要涉及到三个光纤以太网，且它们之间是相互独立的。其中，2个监控网为网络，1个录波网为网络。另外，通信网络分为两层，即一层为间隔以上，主要采用10MB/S的嵌入式以太网构成站内通信的主干网络，其主要作用为负责后台机，远动机等PC机和各间隔的通信。另一层是间隔内部，主要利用LONWORKS总线，网上信息通过间隔层的测控单元上传到主干网上。
可以毫不夸张地说，对于本方案（方案二）而言，测试单元是其中的重要环节。在该方案中，将选择Neuron芯片为PU的通信处理器，从而实现系统通信功能，CPU将选择32b单片机，且为嵌入式软件设计模式，借助于多任务操作系统、TCP/IP模块等等来实现系统的监控功能。
3 基于CANBUS总线的通信系统方案：
在整个变电站综合自动化系统中，通信主机是各个变电站自动设置之间信息传递的基础设备，因此，通讯主机对变电站通信系统具有十分关键的影响作用。
对于变电站通信主机而言，实现变电站内部电子层与单元电子层之间的信号传递是其主要功能。包括变电站系统通信中心控制，也是由通信主机充分发挥效用。
CAN总线是实现变电站设备通讯传递的基础设备，主要由两个通信网络共同构成：站级CAN网络和现场级CAN网络。其中现场级CAN网络用于实现通信主机与监护单元之间的信息传递。站级CAN网络主要在主机与监督主机之间信息传递发挥连接作用。公共电话网帮助变电站向各个控制中心进行信息传送，终端modem可以将公用电话网模拟信号进行整合转换，最终在通信主机的客户端进行显示，通过串口将数据信息有效传递到存储硬件内。
4 结论
1）仔细分析方案一不难发现，变电站内的大量装置同时接入LONWORKS网络，可见网上节点的数量之多，所耗费的流量之多。与之相应的是，系统带宽也应当达到一定数量级。但实际上，方案中的带宽仅仅为78kb/s，当出现保护设备同时进行的时候，会加重网络负载，由此便产生了网络冲突问题。与方案一不同，方案二采用的LONWORKS网络有两层。就带宽而言，间隔内网络为78kb/s，主干网带宽则高达10MB/s，与此同时，该方案中所涉及到的网络节点在数量上少了许多，这就意味着网络负载将会低出很多，当然，即使出现多台保护同时进行的状况，也不会影响网络通信效率，更不可能产生网络冲突现象，之所以如此，主要得益于主干网的带宽。换句话说，带宽的宽度决定了网络负载的轻重程度。综上所述，方案二更适合变电站综合自动化系统。
2）从录波数据传输速率方面来考虑，由于LONWORKS网所支持的是侦长为几十B的短侦，一旦需要传输录波数据的时候，因传输速度较低，势必会消耗更多时间成本；与此相反的是，以太网所支持的是侦长为1500B的长侦，即使需要传输录波数据，也丝毫不会影响传播速率。由此可见，方案二比方案一的更有优势。
3）从PC机接口角度来衡量，当需要将PC机与LONWORKS网络进行接口的时候，需要借助于如PCLTA卡等支持来实现。通常来说，这类专用卡在价格上较高，不具价格优势。与此不同的是，要将PC机与以太网进行连接的时候，只需要一些廉价的卡即可。由此可见，方案二更加划算、更加经济。
参考文献
[1]李亚玲. 浅析电力自动化的通信网分析研究. 价值工程.，2011
作者简介：刘娜，工程师，从事电力企业综合自动化运行维护管理工作
单位：吉林省电力有限公司长春供电公司
关键词：变电站 综合自动化 通信网络
0 引言
常见综合系统化系统的通信方式有以太数据数据以及串行接口，目前，长春地区综合自动化变电站这两种方式都在使用。不可否认，确保系统内部各个设备之间的实时通信，对变电站实现“四遥”具有重要的作用。对于变电站综合自动化系统而言，通信功能是其中最为关键、最为核心的功能之一，当然，通信协议也自然是通信功能的关键。无论怎么夸大通信协议的重要性都不为过，之所以作此论断，是因为电力行业对于数据信息采集具有极高的要求，除了要确保全面性、可靠性之外，还应当确保其实时性。从某种程度上看，通信协议对变电站综合性自动化系统的影响是不容小觑的。在变电站综合性自动化系统中，CPU的功能不仅仅局限于对系统内部多种信号的采集功能方面，更为重要的是，还包括对不同单元的开关进行控制与逻辑判断等等，其中，这里所提到的信号主要表现为开关状态、电压、电流、功率、电流等等方面。不论何种功能，都需要占用CPU的内存等等有限资源。另外，当CPU进行信息采集之后，需要将信号输送到主站，于是也便实现了其重要功能之一，即通信功能。必须承认，一味重视系统内存的扩大显然是不明智的，也是不经济的。在现代工业领域，为确保采集器具有较强的实时性，人们几乎不会选择带有硬盘的方式，反而会更加青睐没有硬盘的内存，但这种做法并不适用于变电站综合性自动化系统。
截止到今天为止，关于电力系统通信协议的标准多种多样，除了有国际标准、国内标准、行业标准之外，还包括企业内部所指定的标准。现阶段，国内较为常见的通信协议标准主要包括：IEC870-5-101通信协议、IEC870-5-102 通信协议、IE870-5-1-103通信协议、IE870-5-104网络通信协议、DNPV3.0通信协议、MODBUS通信协议、CDT循环通信协议、SC1801通信协议以及M4F通信协议等等。
变电站綜合自动化系统内部通信网主要可以分为三种：LONWORKS现场总线网方案，嵌入式以太网方案，基于CANBUS总线的通信系统方案。
1 LONWORKS现场总线网方案：
对于变电站综合性自动化系统而言，常见的LONWORKS网络主要有两种，第一种为监控网，功能在于实现控制信息、状态信息的传送，第二种是录波网，主要作用是实现故障录波信息的有效传送。其中，网络通信距离最多是2km，网络通信速率是78kb/s，网络通信介质是屏蔽双绞线或光纤。另外，针对任何一个保护装置而言，都有一个相应的LONWORKS网络接口，这种方案适用于中低压变电站自动化系统，并不适用于大型高压变电站。之所以如此，是因为高压变电站所需要的网络节点更多一些、所耗费的网络流量更多一些、所需要的网络带宽也更大，尤其在进行多个动作的情况下，网络通信效率势必会受到一定程度的降低，基于此，本方案（方案一）不适宜大型高压变电站自动化系统。
2 嵌入式以太网方案：
在嵌入式以太网方案中，将主要涉及到三个光纤以太网，且它们之间是相互独立的。其中，2个监控网为网络，1个录波网为网络。另外，通信网络分为两层，即一层为间隔以上，主要采用10MB/S的嵌入式以太网构成站内通信的主干网络，其主要作用为负责后台机，远动机等PC机和各间隔的通信。另一层是间隔内部，主要利用LONWORKS总线，网上信息通过间隔层的测控单元上传到主干网上。
可以毫不夸张地说，对于本方案（方案二）而言，测试单元是其中的重要环节。在该方案中，将选择Neuron芯片为PU的通信处理器，从而实现系统通信功能，CPU将选择32b单片机，且为嵌入式软件设计模式，借助于多任务操作系统、TCP/IP模块等等来实现系统的监控功能。
3 基于CANBUS总线的通信系统方案：
在整个变电站综合自动化系统中，通信主机是各个变电站自动设置之间信息传递的基础设备，因此，通讯主机对变电站通信系统具有十分关键的影响作用。
对于变电站通信主机而言，实现变电站内部电子层与单元电子层之间的信号传递是其主要功能。包括变电站系统通信中心控制，也是由通信主机充分发挥效用。
CAN总线是实现变电站设备通讯传递的基础设备，主要由两个通信网络共同构成：站级CAN网络和现场级CAN网络。其中现场级CAN网络用于实现通信主机与监护单元之间的信息传递。站级CAN网络主要在主机与监督主机之间信息传递发挥连接作用。公共电话网帮助变电站向各个控制中心进行信息传送，终端modem可以将公用电话网模拟信号进行整合转换，最终在通信主机的客户端进行显示，通过串口将数据信息有效传递到存储硬件内。
4 结论
1）仔细分析方案一不难发现，变电站内的大量装置同时接入LONWORKS网络，可见网上节点的数量之多，所耗费的流量之多。与之相应的是，系统带宽也应当达到一定数量级。但实际上，方案中的带宽仅仅为78kb/s，当出现保护设备同时进行的时候，会加重网络负载，由此便产生了网络冲突问题。与方案一不同，方案二采用的LONWORKS网络有两层。就带宽而言，间隔内网络为78kb/s，主干网带宽则高达10MB/s，与此同时，该方案中所涉及到的网络节点在数量上少了许多，这就意味着网络负载将会低出很多，当然，即使出现多台保护同时进行的状况，也不会影响网络通信效率，更不可能产生网络冲突现象，之所以如此，主要得益于主干网的带宽。换句话说，带宽的宽度决定了网络负载的轻重程度。综上所述，方案二更适合变电站综合自动化系统。
2）从录波数据传输速率方面来考虑，由于LONWORKS网所支持的是侦长为几十B的短侦，一旦需要传输录波数据的时候，因传输速度较低，势必会消耗更多时间成本；与此相反的是，以太网所支持的是侦长为1500B的长侦，即使需要传输录波数据，也丝毫不会影响传播速率。由此可见，方案二比方案一的更有优势。
3）从PC机接口角度来衡量，当需要将PC机与LONWORKS网络进行接口的时候，需要借助于如PCLTA卡等支持来实现。通常来说，这类专用卡在价格上较高，不具价格优势。与此不同的是，要将PC机与以太网进行连接的时候，只需要一些廉价的卡即可。由此可见，方案二更加划算、更加经济。
参考文献
[1]李亚玲. 浅析电力自动化的通信网分析研究. 价值工程.，2011
作者简介：刘娜，工程师，从事电力企业综合自动化运行维护管理工作
单位：吉林省电力有限公司长春供电公司