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摘 要：变电站实现综合自动化是发展的一种必然,常规变电站综合自动化改造涉及到原有保护装置的接口,比较选择好接口方案对于变电站综合自动化的改造具有重要意义。
【关键词】：变电站；通信接口；优化方案
中图分类号：TP393 文献标志码：A
1 通信接口方案选择
在变电站自动化的通信系统中,为了保证通信双方能够正确、有效、可靠地进行数据传输,在通信的发送和接收过程中有一系列的规定,以约束双方进行正确、协调的工作,将这些规定称为数据传输控制规约,简称为通信规约,也就是通信协议。
1．1 网络通信优缺点
1．1．1 LonWorks总线
LonWorks是一种新型现场总线。它的基本思想是将控制系统按局域网络的方式构造,用网络节点代替局域网中的工作站,网络节点安装于监控现场,直接与各种传感器和控制器相连。LonTalk是LonWorks的通信协议,固化在神经元芯片内。LonTalk局部操作网协议是为LonWorks中通信所设的框架,支持ISO组织制定的OSI参考模型的1层模型,并可使简短的控制信息在各种介质中非常可靠地传输。LonWorks具有以下技术特性:
1)开放性,网络协议开放。
2)通信介质开放。可在任何通信介质条件下通信,包括双绞线、电力线、光纤、同轴电缆、射线电缆、红外线等,并且多种介质可在同一网络中混合使用。
3)互操作性。LonWorks通信协议LonTalk是符合ISO的开放系统互连(OSI)模型，任何制造商的产品都可以实现互操作。
4)LonWorks通信采用了“网络变量”，使网络通信的设计简化成为参数设置，增加了通信技术的可靠性。
5)通信的每帧有效字节可从8到228个字节。
)通信速度可达1．25Mbit/s，此时有效距离为130m。
1)Lonworks技术的一个测控网络的节点数可达32000个;LonWorks直接通信距离长达2100m双绞线，18Kbit/s。
8)LonWorks技术的核心是神经元芯片(NeuronChip)。该芯片内部装有3个微处理器:
MAC处理器完成介质访问控制;网络处理器完成OSI的3层网络协议;应用处理器完成用户现场控制应用。它们之间通过公用存储器传递数据。
1．1．2 CANBUS现场总线及其协议
控制局域网络(ContnllerAreaNetworkBus)是一种基于优先级的高速、抗干扰能力强并具有检错功能的现场总线，可采用多种媒体通信(例如光缆和双绞线)，CANBUS通信设备本身又具有较低的造价，因而它的应用范围遍及工业领域，从高速网络到低成本的多线路网络，特别是在电气自动化领域。CANBUS主要技术特性如下:
1)CANBUS可以多主式工作，网络上任意一个接点均可以在任意时刻主动向其它节点发送信息，而不分主从，通信方式灵活。
2)CANBUS网络节点可分成不同的优先级，可满足不同的实时要求。
3)CANBUS采用非破坏性总线裁决技术，当两个节点同时向网络上传送数据时，优先级别低的自动地主动停止数据发送，而优先级别高的网络节点不受任何影响继续传送数据，大大节省了总线冲突裁决时间。
4)CANBUS可以点对点，一点对多点(成组)全局广播几种方式传送接收数据。
1．1．3 优缺点比较
LonWorks性能较强，但系统复杂，造价较高。因而其实用性较差。CANBUS是基于优先级的多主从节点结构，具有较强的纠错能力，克服了RS-422和RS-485总线的缺点，而与LonWorks相比具有系统结构简单、造价低、实用性强等优点，因而CANBUS是变电站综合自动化的一种性价比最优的选择。其网络通信优缺点比较见表1所示。
2 线路保护接口方案比较
2．1 方案比较
某220kV变电站220kV老线路共两回，采用CSL101A、102A型保护装置。110kV线路8回线路，采用CSL1 4C型保护装置。以上线路保护均为CSL系列保护，CSL系列只能出LON网报文，原来一直没有通讯，本次综合自动化改造需要建立通信，实现保护装置与综合自动化的接口。为此，需要就接口方案进行经济技术比较分析后选择。
方案一:配置2台CSM320E管理机，利用管理机上的LON网接口分别接入110kV线路保护和220kV线路保护，通过管理机上的CAN网接口直接连入监控网，实现通讯介质的转换。CSM320E管理机上运行CSM300EC转出软件，负责实现CSL系列线路保护装置的CSC2000规约信息到南瑞科技私有规约的转换工作。
方案二:配置2台CSM320E管理机，利用管理机上的LON网接口分别接入110kV线路保护和220kV线路保护，通过管理机上的RS485通讯接口连入总控单元的RS485网络，此过程完成了LON网介质到RS485网介质的转换，CSM320E管理机上运行的CSM300EC转出软件，负责实现CSL系列线路保护装置CSC2000规约信息到IEC 0810-5-103规约的转换工作。通过总控单元完成RS485介质到CAN网的转换和IEC 0810-5-103规约到私有规约的转换工作。
方案三:在总控单元上扩展LON网接口，接入CSL系列线路保护装置，由总控单元实现LON到CAN的介质转换和CSC2000规约到私有规约的转换。
三种方案从技术角度都可以实现CSL系列线路保护接入到综自系统的目的，现从方案实施的经济性、合理性、可靠性等方面进行分析比较，确定综合最优方案。
经济性比较:方案一:按照通用设计规范要求，保护转出管理装置在介质转换方面只需提供RS485接口和以太网接口即可，规约转换方面只需支持保护私有规约到IEC 0810-5-103规约的转换。采用该方案，CSM320E装置的硬件和软件需要重新设计开发，开发周期长、成本高。方案二:CSM320E装置的硬件和软件设计符合通用设计规范，属于标准通用产品，软硬件配置同“方案一”，但是不需要开发改进，成本远远低于“方案一”。方案三:需要南瑞科技的总控单元重新设计开发，实现介质及规约的转换，开发周期、成本高，该方案从经济性上与“方案一”相当。
技术合理性比较:方案一:目前电力系统自动化系统领域光电以太网是组网主流，而LON网和CAN网均不是目前组网主流，方案一不具备推广意义。方案二:保护管理装置和南瑞的总控单元无需改动，都是成熟、稳定、经过现场检验的系统和设备，工程实施及维护简单，利于系统稳定。方案三:总控单元软硬件的重新设计影响了全站综自系统的安全稳定运行，同时需要南瑞开发人员熟悉四方的软硬件结构，开发适合保护的总控单元，技术难度大。
2．3 220kV备自投接口
备用电源自投装置采用CSC24 A型装置。该装置在通讯介质上支持485接口方式，在传输规约上支持IEC 0810-5-103规约，可通过RS485直接与综合自动化进行接口。
2．4 主变保护接口方案
主变压器采用PST-1200保护装置。该装置在通讯介质上支持RS485接口方式，在传输规约上支持IEC 0810-5-103规约，可通过RS485直接与综合自动化进行接口。
结束语
综上所述；本文对某220kV变电站装置设备的具体情况提出了通信接口方案并进行了分析，并提出了最优化的实施方案。
参考文献
[1]刘应征.交换网络技术在电站通信中的应用[J].华东电力，1998.12.24.
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发表于 2020-5-28 20:37:47
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