數(shù)字化變電站系統(tǒng)通訊管理機(jī)應(yīng)用與研究

　　1、數(shù)字化變電站簡述  

　　傳統(tǒng)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)存在著動(dòng)態(tài)測量范圍局限大，邏輯層信息模型無法統(tǒng)一，二次設(shè)備互操作性不強(qiáng)等諸多問題，這些問題限制了變電站自動(dòng)化的進(jìn)一步發(fā)展。為此，我國于05~06年左右開始正式進(jìn)行數(shù)字化變電站科研試運(yùn)行；到08年底，全國數(shù)字化變電站運(yùn)行個(gè)數(shù)已不下100個(gè)；按照電力系統(tǒng)的一般規(guī)律，經(jīng)過4~5年的運(yùn)行觀察，在2010年左右將自上而下全面開始取代目前綜合自動(dòng)化變電站系統(tǒng)。  

　　數(shù)字化變電站就是將信息采集、傳輸、處理、輸出過程完全數(shù)字化的變電站。全站采用統(tǒng)一的通訊規(guī)約IEC61850構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)，保護(hù)、測控、計(jì)量、監(jiān)控、遠(yuǎn)動(dòng)、VQC等系統(tǒng)均用同一網(wǎng)絡(luò)接收電流、電壓和狀態(tài)信息，各個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息共享。  

　　常規(guī)綜自站的一次設(shè)備采集模擬量，通過電纜將模擬信號(hào)傳輸?shù)綔y控保護(hù)裝置，裝置進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后處理數(shù)據(jù)，然后通過網(wǎng)線上將數(shù)字量傳到后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)。同時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)和測控保護(hù)裝置對一次設(shè)備的控制通過電纜傳輸模擬信號(hào)實(shí)現(xiàn)其功能。  

　　數(shù)字化變電站一次設(shè)備采集信息后，就地轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，通過光纜上傳測控保護(hù)裝置，然后傳到后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，而監(jiān)控系統(tǒng)和測控保護(hù)裝置對一次設(shè)備的控制也是通過光纜傳輸數(shù)字信號(hào)實(shí)現(xiàn)其功能。  

　　2、通訊管理機(jī)  

　　IEC-61850提出了變電站過程層、間隔層、站控層的三層結(jié)構(gòu)模型。  

　　數(shù)字化變電站采用低功率、數(shù)字化的光電互感器代替常規(guī)互感器，將高電壓、大電流直接變換為數(shù)字信號(hào)。變電站內(nèi)設(shè)備之間通過高速網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交互，二次設(shè)備不再出現(xiàn)功能重復(fù)的I/O 接口，常規(guī)的功能裝置變成了邏輯的功能模塊，即通過采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)技術(shù)真正實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)及資源共享。組網(wǎng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)冗余技術(shù)、數(shù)據(jù)流建模、網(wǎng)絡(luò)性能、可靠性分析、變電站過程層新型同步方法、變電站信息安全等成為構(gòu)建整個(gè)系統(tǒng)信號(hào)通路的關(guān)鍵技術(shù)。  

　　通訊管理機(jī)作為數(shù)據(jù)集中轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，影響著整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與實(shí)時(shí)性，作用非常重要。在常規(guī)綜自站中，各類測控、保護(hù)設(shè)備多為RS-2332/422/485接口，通訊管理機(jī)通過串口收集數(shù)據(jù)，進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換后通過以太網(wǎng)上傳至控制層，所以對通訊管理機(jī)的要求是多串口。  

　　數(shù)字變電站的特征之一就是通過以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，所以多網(wǎng)口成為通訊管理機(jī)新的要求。同時(shí)，多個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信號(hào)可以在同一條線纜中傳輸，大大節(jié)省了設(shè)備空間、布線成本。  

　　3、設(shè)備要求  

　　對于通訊管理機(jī)，IEC-61850有著嚴(yán)格的規(guī)定：  

　　性能方面：要求支持快速存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式和QoS服務(wù)質(zhì)量，以保證網(wǎng)絡(luò)中重要的GOOSE數(shù)據(jù)包得到實(shí)時(shí)傳輸；  
　　電磁兼容方面：必須通過靜電放電抗擾度、電快速瞬變脈沖群抗擾度、浪涌抗擾度等電磁干擾實(shí)驗(yàn)和電擊、雷擊等測試。  
　　環(huán)境溫度方面：必須滿足（-40℃～85℃）寬范圍的工作溫度，存儲(chǔ)溫度也要求滿足寬溫條件。  
機(jī)械結(jié)構(gòu)方面：必須通過專門的強(qiáng)振動(dòng)、大沖擊的承受度測試；滿足特定的防塵、防潮；具備良好的散熱條件。