嵌入式網(wǎng)絡通信前置機在數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)中的應用———嵌入式網(wǎng)絡通信前置機在

［摘要］：本文詳細介紹了嵌入式網(wǎng)絡通信前置機在數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)中的應用。［關鍵詞］：嵌入式網(wǎng)絡通信前置機 數(shù)字化變電站 通信協(xié)議

1. 項目介紹
一般35kV及以上數(shù)字化變電站系統(tǒng)一般附帶有IEC60870－101～107等通信協(xié)議的控制、信號、測量、保護、自動裝置及遠動裝置，為保證系統(tǒng)的可靠性和運行安全性，一般需要將這些功能裝置分離設計。在增加可靠性和安全性的同時，分散的控制系統(tǒng)必然形成了諸多的信息孤島，因此，系統(tǒng)需要整合信息，特別需要將變電站智能設備的所有監(jiān)測信號匯總，然后通過Ethernet與中央控制室的變電站的服務器相連，這個信息匯總裝置就稱為通信管理機或通信前置機。在某數(shù)字化變電站改造過程中，由于各個部分設備的通信規(guī)約不統(tǒng)一，設備介入及升級困難，為改善這種狀態(tài)，系統(tǒng)要求此通信管理機必須有至少6個以上的隔離串行通信接口、3～4個網(wǎng)絡通信接口，同時還需要有8/16隔離的數(shù)字量輸入/輸出接口。

2. 系統(tǒng)設計與實現(xiàn)
數(shù)字化變電站系統(tǒng)體系結構參照IEC－61850，可將原有的過程層(process level )、間隔層(bay level)、站級層(station level)細化為過程層(process level)、二次設備控制層(secondary device control level)、通信管理層(management level)和信息管理層(information management level) 4層，可重點解決通信管理層中的電力通信規(guī)約轉換問題和信息管理層中的變電站信息綜合管理問題。其系統(tǒng)功能主要體現(xiàn)在：
①實現(xiàn)底層二次設備的控制智能化和數(shù)字化；
②實現(xiàn)變電站常規(guī)遠動功能；
③實現(xiàn)變電站的信息集中管理和監(jiān)控。
整個系統(tǒng)的核心在于通信前置機。系統(tǒng)共分4層，即信息管理層、通信管理層、二次設備控制層和生產(chǎn)過程層。生產(chǎn)過程層由變電站一次設備組成，是系統(tǒng)的最底層；二次設備控制層則由各智能設備（IED）組成，實現(xiàn)對各自對象（母線、饋線、主變壓器、電容器等）的控制和保護功能；通信管理層由連接IED的現(xiàn)場總線和作為通用網(wǎng)關的主/備前置機系統(tǒng)組成，如嵌入式工控機是系統(tǒng)的通信樞紐，負責站內信息采集、連接站級計算機、連接遠動系統(tǒng)等；通信管理層中的前置機系統(tǒng)可同時接入多種電力通信規(guī)約的總線設備，并且向上掛接在信息管理層網(wǎng)絡上，是局域網(wǎng)中的重要節(jié)點，起著收集站內生產(chǎn)信息上傳和下發(fā)管理層控制信息的作用。在前置機系統(tǒng)中還可接入全球定位系統(tǒng) （Global Positioning System，GPS）對時信號和串行Modem，以實現(xiàn)遠動功能。在此情況下，前置機系統(tǒng)相當于一遠方終端單元（Remote Terminate Unit，RTU）的功能。

3. 產(chǎn)品特點說明
Nematron（瑞強）NPC系列嵌入式系統(tǒng)是支持嵌入式技術、無風扇設計、具備彈性擴充能力的產(chǎn)品，最適合工業(yè)環(huán)境應用所需的高可靠度與高穩(wěn)定度的要求。
NPC是專門針對電力系統(tǒng)設計的一款專用通信前置機，它有豐富的總線和網(wǎng)絡接口，使得數(shù)字化變電站的二次控制設備的不同規(guī)約的狀態(tài)與控制信息經(jīng)過相應的協(xié)議轉換后無縫連接到變電站的信息總站上，通信口的高速與隔離功能簡化了整個系統(tǒng)的設計，其嵌入式的設計理念以及系統(tǒng)免風扇特點，極大提高整個系統(tǒng)的可靠性和安全性，減少了系統(tǒng)的維修成本，多網(wǎng)口特性使得系統(tǒng)可以按照雙網(wǎng)的特點設計，進一步提高系統(tǒng)的可靠性。NPC的高集成度使得整個數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的性價比更高，系統(tǒng)的競爭優(yōu)勢更加明顯。