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1、嵌入式以太网在电力高压监控系统中的应用yangliu导语：计算机通讯网络是变电站自动化系统的关键。该文研究了新一代基于嵌入式以太网的电力高压监控系统，并给出了网络实现方案及其功能特点摘要：计算机通讯网络是变电站自动化系统的关键。该文研究了新一代基于嵌入式以太网的电力高压监控系统，并给出了网络实现方案及其功能特点。理论证实新一代高压监控系统更具有良好的互操纵性和开放性，可以知足日后变电站自动化开展的需求，代表了变电站自动化开展的最新成果。关键词：变电站自动化;嵌入式;PLC1嵌入式以太网技术由于互联网的飞速开展，以太网络通讯技术得到了愈来愈广泛的应用。嵌入式以太网由于速度快，带宽较宽，互操纵性好
2、，可扩展性强，价格廉价等特点在嵌入式控制领域得到了广泛的应用，变电站自动化系统选用嵌入式以太网络技术代表了变电站自动化网络技术开展的最新方向。用于智能设备的嵌入式微处理器、主频速度、控制软件的程度都有了很大的进步，再加上互联网的迅速普及，这些计算机开展的新成就都有力的推动了嵌入式以太网络技术在控制领域中的广泛应用。代表世界电力标准开展先进领域的IEC国际标准化组织，为使不同厂商的自动化产品具有互操纵性，已制定了关于变电站自动化系统的网络通讯体系IEC61850。尽管该标准还没有公布正式版本，但已经出版的IEC61850委员会草案中，已经明确定义了嵌入式以太网络通讯技术作为唯一的变电站自动化领域
3、的通讯网络，这将是技术开展的国际大趋势。2高压监控的网络体系构造基于以太网的高压监控系统组网方式可以非常灵敏，在小型变电站自动化系统中可以采用简单的星型网络拓扑构造，各智能设备直接通过以太网连接到主控通讯单元。（IEC61850变电站通讯网络和系统）标准推荐大中型变电站的自动化系统应该采用按间隔配置、面向对象的组网方式，如图1所示。网络体系大致分为三层构造。最上层为站控层。包括双主控通讯单元，双机为冗余热备用方式，主控通讯单元负责治理全站范围的智能通讯单元，采集各智能单元的数据送往调度主站，并把主站下发的控制命令分发到相应的收集单元;双机数据库通过网络同步刷新;其备份方式既可以为主备方式，也可
4、并列运行。根据用户的需求可以在网络上配置高级应用治理单元，如当地功能，无功综合控制效劳器，无防控制效劳器，备用电源自动投切效劳器等高级应用功能，这些高级应用治理单元既可以以专用软件模块的方式集中在主控通讯单元实现当地功能除外，也可以分布到网络的其它节点实现相应的治理功能。中间层为间隔通讯单元。负责治理、采集本间隔内智能设备的数据，送往站控层;接收站控层的控制命令，分发到相应的智能设备，同时可以通过相应的软件模块完本钱间隔内的自动控制功能。间隔通讯单元也可以根据用户的需要配置为双机热备用的方式。智能单元包括测控模块和保护模块，分别完成测控功能和保护功能。主控通讯单元和间隔通讯单元采用双网分流、故
5、障切换的通讯形式。正常通讯经过中，双网分外传输不同的数据内容，一旦其中的一条网络出现故障，那么另一条网络担负起传输全部数据的功能。这样不但进步了系统的实时性，也极大的进步了系统的可靠性。间隔通讯单元与各智能设备之间通过10Mbit/s以太网传输实时数据。由于本网段内设备相对较少，完全可以保证数据的实时性。公道的网络配置可以减小网络冲突，进步系统的实时性和可靠性。3网络通讯协议的实现网络通讯协议是设备可互操纵性的根底，现阶段，在变电站自动化领域还没有可以直接遵循的国际标准。IEC61850无疑是今后网络通讯架构的开展方向，但国际标准的制定和公布仍然需要一段时间。我们在网络通讯协议的制定上，采用了
6、IEC61850的根本设计标准，即采用面向设备、面向对象的网络体系构造。网络通讯规约建立在TCP/IP协议之上，分为三层体系构造。通讯效劳层建立在TCP/IP之上，完成通讯链路的建立和维护，通讯效劳层给上一层提供可靠的端到端的通讯效劳。效劳原语层把规约层的原语调用转化为网络报文构造，并通过通讯效劳层把数据发送出去。在异种机的网络体系构造下，完成数据报文主机字节顺序和网络字节顺序的相互转化。本协议支持与IEC61850相一致的效劳原语。支持的根本的效劳原语有：数据对象效劳层调用相应的效劳原语完成客户和效劳器数据库之间的同步刷新，设备治理，目录效劳等面向应用的功能。对象效劳采用客户/效劳器模型。本
7、网络协议支持丰富的数据对象，每种数据对象定义了对象值和对象属性两个局部，数据对象包括实时数据对象、事件数据对象、控制对象、文件对象等种别。4嵌入式网络治理电力系统中，变电站点多面广，同时为适应减员增效和当代化治理的要求，很大一局部变电站都是无人值班变电站，这就要求变电站自动化系统应该有极高的可靠性和可维护性。随着计算机互联网的深化开展和国家电力数据网的建立，通过互联网互联各级自动化系统将成为一种新的开展趋势。也为基于嵌入式web效劳器的设备配置治理技术提供了良好的条件。新型高压监控系统支持基于web方式的设备治理。经过受权的用户可以在客户端采用标准的web阅读器如IE在网络的任一节点甚至互联网
8、方便、迅速的配置和治理设备，存取网络信息。实现对变电站设备的在线治理，对收集数据的实时监测。当变电站运行设备出现异常时，可以根据用户的设定自动发送电子邮件，或手机短消息等报警信息到指定用户，及时通知治理人员处理设备故障。在正常运行期间，也可以根据用户的设置，定期自动地向指定电子邮件信箱发送设备运行日志等。基于web的设备治理方式大大减轻了设备运行人员的劳动，使得设备治理部门可以及时理解变电站运行信息，对设备故障的处理也更加快速有效。伴随着国家电力数据网的开展，基于web的设备维护将比以往基于远程拨号的维护方式更加优越。5嵌入式自动控制随着计算机技术和通讯网络技术的开展，用于变电站自动化智能设备
9、的处理才能越来越强，网络速度也越来越快，原来必须有一些独立的装置才能完成的自动功能，如今可以分布到新型监控系统中各智能设备上来实现，变电站自动化的开展方向也必然朝着全分散式系统开展。通过强大、高效的以太网通讯网络，各智能设备之间可以很方便地实现信息分享。新型监控系统全面支持IEC61131-3定义的5种可编程逻辑控制语言。用户定义自己的逻辑，实现各种自动控制功能，通过配置信息可以把自动控制功能分布到各个智能设备上，进而实现真正的分布式自动控制功能。如分布式无功综合控制，分布式小电流接地选线，分布式电源备自投等自动化功能。6完毕语新一代高压监控系统中采用了国际先进的变电站技术和计算机网络通讯技术，积极靠拢IEC国际标准，使得系统具有良好的互操纵性和开放性。采用嵌入式以太网技术，大大进步了系统的实时性和可靠性，具有良好的可扩大易使用的特点，可以知足日后变电站自动化开展的需求，它代表了变电站自动化开展的最新成果。