变电站综合自动化第4章课件

1、第4章 变电站综合自动化系统的通信了解变电站综合自动化数据通信的基本概念了解变电站综合自动化数据通信的内容和功能知道变电站综合自动化系统的通信规约了解RS-232/485通信了解以太网通信了解现场总线LON Works掌握站控层与单元层交换的信息掌握变电站与调度主站交换的信息要求知识点变电站综合自动化数据通信的基本概念变电站综合自动化数据通信的内容和功能变电站综合自动化系统的通信规约RS-232/485通信以太网通信现场总线LON Works站控层与单元层交换的信息变电站与调度主站交换的信息重点和难点重点：变电站综合自动化数据通信的内容和功能难点：变电站综合自动化系统的通信接口4.1 变电站综

2、合自动化系统 的通信的基本概念 目前，变电站综合自动化系统中的通信是基于计算机的通信技术。计算机通信网由通信子网与用户子网组成两大部分组成，其拓扑结构如图所示。4.2 EIA RS-232C/485通信接口4.2.1 EIA RS-232C接口标准 EIA RS-232C标准定义了接口的机械特性、电气特性和功能特性三方面的规范。变电站综合自动化系统中的单元层设备设计了EIA RS-232C的通信接口 EIA-RS232C的机械特性与功能引脚 RS-232C标准规定了采用一对物理连接器，目前实际应用较多的是9针连接器DB9。RS-232C 9针连接器引脚分配如图所示。二、EIA-RS232C的电

3、气特性 EIA-RS232C采用负工作逻辑，逻辑电平的规定如表4-1所示。逻辑“1”用负电平(范围为-3-15V)表示；逻辑“0”用正电平(范围为+3+15V)表示。通常使用时，门限电平是土3V，因此许多RS一232C接口利用土12V电源。由于大部分设备内部使用TTL电平，因此常利用专门的线路驱动器和线路接收器来完成RS-232C和TTL电平间的转换，如MC1488、MC1489、SN75150、SN75154、MAX232等芯片。其中，MAX232是新研究成功的芯片，集成度比较高，只需+5V电源，便可实现RS-32C与TTL电平的转换功能，既减少了对电源电压种类的要求，又减少了芯片数量。三、

4、EIA RS-32C的连接方式 EIA RS-232C传输距离一般小于15m,当进行15m以上的远距离通信时，一般需要加调制解调器Modem，其连接如图4-3所示。图4-3 EIA-RS232C的连接方式4.2.2 EIA RS-485接口标准 图4-5 多站连接的RS-4854.2.3 EIA RS-232C、RS-422A、RS-485的电气特性参数特性RS-232CRS-422ARS-485工作方式单端差分差分最大电缆长度（m）1512001200最大数据速率20kbps（15m）10Mbps（12m）100Kbps（1200m）10Mbps（12m）100Kbps（1200m）可连接台

5、数1台驱动器1台接收器1台驱动器10台接收器32台驱动器32台接收器驱动器输出最大开路电压 25 V5 V5 V驱动器输出最小满载电压515 V2 V1.5 V接收器输入门限电压33V0.20.2V0.20.2V接收器输入电压2525V1212V712V表4-2 RS-232C、RS-422A、RS-485的电气特性参数4.3 以太网通信接口4.3.1 概述 目前变电站综合自动化系统中主要采用总线型结构(a)、星形结构(b)、或环形结构(c)4.3.2以太网的网络组成 根据以太网物理介质和速率的不同可以把以太网分为10Base2、10Base5、10Base-T、100Base-T、1000B

6、ase-T等多种类型。目前变电站综合自动化中的以太网主要采用10Base-T结构。10Base-T也称为双绞线以太网，采用无屏蔽双绞线（UTP）实现10Mb/s数据的传输。10Base-T网络组成4.3.3以太网优点 以太网使用CSMA/CD介质访问控制方法，具有以下突出的优点： 传输速率高。 软件丰富，系统功能强。 使用灵活、安装连接简单、使用维护方便。4.4 LonWorks现场总线接口4.4.1概述目前流行的现场总线主要有CAN,LONWORKS,PROFIBBUS,HART,FF。我国变电站综合自动化系统中，北京四方保护公司的自动化产品采用LONWORKS现场总线。 根据现场设备到控制

7、器的连接方式，现场总线可分为3种主要的拓扑结构方式：线型、树型、环形。 4.4.2局域操作网LONWORKS LONWORKS采用LonTalk通信协议， Lon Talk协议遵循ISO定义的开放系统互连(OSI)模型，可提供OSI模型所定义的全部七层服务，这些通信和控制功能都固化在Neuron芯片中。 LONWORKS的核心是神经元芯片，神经元芯片显著特点是既能管理通信，又具有IO和控制功能。神经元芯片内含3个8位的CPU，第一个CPU为介质访问控制处理器，实现LonTalk协议的第1，2层；第二个CPU为网络处理器，实现LonTalk协议的第3，4，5，6层，第三个CPU为应用处理器，实现

8、LonTalk协议的第7层。 LONKWORKS通信介质可以采用双绞线、光纤等。 LONKWORKS可以通过网关把不同的现场总线网连接起来，并可以通过LONKWORKS网接到异型网中去。4.4.3以太网与LONKWORKS的比较 以太网相对于LONWORKS网络优点：软硬件支持好，在变电站层主机内只需安装普通以太网卡即可。传输速率高。可达10Mbps，较LONWORKS网络的78Kbps有很大提高。大大减少报文冲撞的概率，不丢报文。传输距离远，采用单模光纤可以达几十公里，远远超过LONWORKS网络。以太网相对于LONWORKS网络缺点：接线复杂，由于以太网抗干扰能力差，在户外接线时需转换为光

9、纤，接线比较复杂。4.5 站控层与单元层的通信4.5.1 概述 站控层与单元层之间的通信主要是站控级设备（如当地监控）与单元层各个设备（如保护单元）之间的的信息交换。 变电站实现综合自动化系统的站控层与单元层之间的通信方式有串行通信、局域网和现场总线等多种方式。4.5.2通信协议 继电保护、安全自动装置、测量控制单元的通信接口采用国内DL/T667-1999标准，与IEC-870-5-103国际标准（简称103协议）一致。 DL/T667-1999适用于具有编码的位串行数据传输的继电保护设备（或间隔单元）和控制系统交换信息。该标准详细规范了继电保护设备（或间隔单元）的信息接口的规范。制定本标准

10、的目的是：使得变电站中一个控制系统的不同继电保护设备和各种装置（或间隔单元）实现互换。 DL/T667-1999的详细规范了继电保护设备（或间隔单元）信息接口。但未必一定适用于继电保护和测量、控制功能组合在一个装置内并共用一个通信口的设备信息接口。 DL/T667-1999描述了两种信息交换的方法。第一种方法基于严格规定的应用服务数据单元和为传输“标准化”报文的应用过程。第二种方法使用了通用分类服务，以传输几乎所有可能的信息。 DL/T667-1999的规约是基于三层参考模型“增强性能结构”这三层分别为物理层、链路层和应用层。其物理层介质可以是双绞线、光纤或基于铜线的系统。DL/T667-19

11、99规约的详细说明请参考DL/T667-1999电力行业标准。4.6 变电站与调度的通信4.6.1概述 电力系统自动化中的遥测、遥信、遥控、遥调，简称为“四遥”。“四遥”是变电站综合自动化系统与电力系统调度（或控制中心）通信的基本功能。 4.6.2交换的信息变电站与电力系统调度端的信息交换包含以下内容。1、遥测 遥测量包括以下内容。 （1)35kV及以上线路及旁路断路器的有功功率(或电流)及有功电能量。 （2)35kV及以上联络线的双向有功电能量，必要时测无功功率。 （3)三绕组变压器两侧有功功率、有功电能、电流及第三侧电流，二绕组变压器一侧的有功功率、有功电能、电流。 （4)计量分界点的变压

12、器增测无功功率。 （5)各级母线电压(小电流接地系统应测3个相电压，而大电流接地系统只测1个相电压)。 （6)所用变压器低压侧电压。 （7)直流母线电压。 （8)10kV线路电流。 （9)母线分段、母联断路器电流。 （10)用遥测处理的主变压器有载调节的分接头位 置。 （11)并联补偿装置的三相电流。 （12)消弧线圈电流。 （13)主变压器温度。 （14)保护设备的室温。 2、遥信 （1)所有断路器位置信号。 （2)反映运行方式的隔离开关的位置信号。 （3)有载调节主变压器分接头的位置信号。 （4)变电所事故总信号。 （5)35kV及以上线路及旁路主保护信号和重合闸 动作信号。 （6)母线保

13、护动作信号。 （7)主变压器保护动作信号。 （8)低频减负荷动作信号。 （9)小电流接地系统接地信号。 （10)直流系统异常信号。 （11)断路器控制回路断线总信号。 （12)断路器操作机构故障总信号。 （13)继电保护及自动装置电源中断总信号。 （14)变压器冷却系统故障信号。 （15)变压器油温过高信号。 （16)轻瓦斯动作信号。 （17)继电保护、故障录波装置故障总信号。 （18)距离保护闭锁总信号。 （19)高频保护收信总信号。 （20)遥控操作电源消失信号。 （21)远动及自动装置用UPS交流电源消失信号。 （22)通信系统电源中断信号。 （23)TV断线信号。 （24)消防及保卫信

14、号。 3、遥控 （1)变电所全部断路器及能遥控的隔离开关。 （2)可进行电控的主变压器中性点接地刀闸。 （3)高频自发信起动。 （4)距离保护闭锁复归。 4、遥调 （1)有载调压主变压器分头位置调节。 （2)消弧线圈抽头位置调节。 4.6.3通信协议 目前，在我国调度自动化系统中常用循环式远动规约（简称CDT规约）和问答式信息传输规约（简称POLLING规约）两种规约。 CDT该标准规定了电网数据采集与监控系统中循环式远动规约的功能、帧结构、信息字结构和传输规则等。该标准适用于点对点的远动通道结构及以循环字节同步方式传送远动信息的远动设备与系统，也适用于调度所问以循环式远动规约转发实时远动信息的系统。有关循环式远动规约的详细内容详见DL451-91电力行业标准。 POLLING规约规定了电网数据采集和监视控制系