第四章

變電站綜合自動化系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)（一）、微機測控保護裝置的典型結構

一、變電站綜合自動化系統(tǒng)的間隔層

2、EDCS-7000型（6U）裝置背視圖工作電源端子1B控制輸出端子1A狀態(tài)量接入端子2A控制輸出端子2B直流輸入及通信端子3A控制輸出端子3B模入端子4EDCS-6000I型裝置后視圖（掉后蓋板）電源板主板（CPU板）模入板（變換器板）輸出板EDCS-7000板件簡介1、EDCS-7000型（6U）電源板控制部分電源部分2、EDCS-7000型（6U）開入、開出板狀態(tài)量輸入部分控制輸出部分裝置輸出板2母線電壓測量用電壓變換器操作斷路器出口用繼電器防跳用繼電器控制電源和控制回路檢測用光隔接信號交換板用插頭3、EDCS-7000型（6U）主板直流信號輸入部分通信及防雷部分控制輸出部分裝置CPU4、EDCS-7000型（6U）模入板電壓、電流變換器（二）、遙測采集的實現(xiàn)

基本的測量回路有“兩表法”和“三表法”，其接線原理圖如圖所示

圖5-5基本測量回路（a）兩表法；（b）三表法電度量的采集：1、采用脈沖電度表2、采用智能電度表（三）、遙信采集的實現(xiàn)量遙信類型斷路器、隔離倒閘位置保護動作信號斷路器操作機構信號主變分接頭位置等等遙信采集注意的問題：

1、防抖動2、雙位置遙信問題（三）、遙控功能的實現(xiàn)命令中先指定操作性質（分或合閘）----返?！獔?zhí)行（四）、同期合閘功能的實現(xiàn)

1、RS232/422/485串行通信接口2、現(xiàn)場總線接口3、以太網(wǎng)接口（五）測控保護裝置的通信接口

（六）、微機測控裝置舉例

DF1725綜合測控裝置

主要功能12點模擬量的采集32/64路狀態(tài)量的采集(基本配置32路)9路（18個點）數(shù)字量輸出(基本配置4路)4路模擬遙調輸出（可擴充）自動檢同期檢無壓

1、通訊接口通訊口是三個標準的異步RS232/485口,采用九芯RS232插座(針式)，引腳定義：2-收,3-發(fā),5-地，7-RTS（請求發(fā)送）,8-485+,9-485-通信速率：110～9600bps通訊配置2、現(xiàn)場總線接口

DF1725模塊支持FDK-BUS網(wǎng)和CAN網(wǎng)兩種現(xiàn)場總線接口

,充分發(fā)揮FDK-bus數(shù)據(jù)傳輸速度快、對鐘精度高和CAN異常數(shù)據(jù)響應快的特點，提高了系統(tǒng)的可靠性和實時性。采用九芯RS232插座(針式)，其引腳定義如下：1--FDK-BUS+,2—FDK-BUS-,3—FG,4—CAN+,5-CAN-,6—CANGND；(出廠為1-F+，2-F-；3-C+，4，C-，5-CGND)3、雙以太網(wǎng)接口通訊速率：10Mbps通訊距離：

180m超過180米需加中繼器二、變電站綜合自動化系統(tǒng)的變電站層設備

（一）通信規(guī)約

通信規(guī)約包括：數(shù)據(jù)編碼、傳輸控制字符、傳輸報文格式、呼叫應答方式、差錯控制方式、通信方式（單工、半雙工、全雙工）、同步方式（同步或異步）、傳輸速率等。變電站綜合自動化系統(tǒng)中，必須選擇同一套通信規(guī)約，用于約束通信雙方。IEC國際電工委員會

幀類別代碼通過多種類型的標準通信接口及規(guī)約來溝通多種類型的繼電保護裝置、數(shù)據(jù)采集裝置、智能測控裝置與后臺監(jiān)控系統(tǒng)和電網(wǎng)調度系統(tǒng)之間的信息聯(lián)系。它—方面通過與繼電保護裝置、數(shù)據(jù)采集裝置、智能測控裝置進行通信，搜集變電站運行情況中的各類實時信息送往后臺監(jiān)控系統(tǒng)和電網(wǎng)調度系統(tǒng)，以實現(xiàn)對變電站運行情況進行監(jiān)視；另一方面接收和轉發(fā)來自后臺監(jiān)控系統(tǒng)和電網(wǎng)調度系統(tǒng)的各類操作命令，對變電站的斷路器、隔離開關、變壓器分接頭等進行遙控、遙調操作。

（二）、網(wǎng)絡通信設備

1、通信控制器（通信處理器、通信管理機）

RCS—9698采用以下標準通信規(guī)約與外部設備進行通信。

(1)與后臺監(jiān)控系統(tǒng)之間的通信規(guī)約采用DL／T667—1999(1EC60870—6—103)標準。

(2)與調度端之間的通信規(guī)約采用DL／T634—1997(1EC60870—6—101)、部頒CDT、SCl801等標準。(3)與保護、數(shù)據(jù)采集和智能測控等裝置之間的通信規(guī)約采用DL／T667—1999IEC60870—6—103)規(guī)約和各類智能裝置自定義規(guī)約。通過多種類型的標準通信接口及規(guī)約來溝通多種類型的繼電保護裝置與總控單元或后臺監(jiān)控系統(tǒng)之間的信息聯(lián)系。完成通信轉接和規(guī)約轉換。2、保護管理機通信控制器和保護管理機面板1）作用：RCS—9700遠動工作站作為變電站對外的通信控制器，用于收集全站測控單元、保護裝置等智能電子設備的數(shù)據(jù)，經規(guī)約轉換后以CDT、u4F、SCl801、IEC60870—6—101、IEC60870—6—104、DNP3．0等規(guī)約，通過模擬通道、數(shù)字通道或網(wǎng)絡向調度端／集控站傳送，同時接收調度端／集控站的遙控、遙調命令向變電站設備轉發(fā)。設于集控站的遠動工作站還承擔與子站的通信任務。3、遠動工作站2）、遠動工作站特點：遠動信息采用“直采直送”的方式，遠動工作站的運行獨立于后臺監(jiān)控系統(tǒng)，雙方互不影響。遠動工作站可以采用單機模式，也可以采用雙機模式，并支持各種類型的遠動通道(模擬通道、數(shù)字通道、網(wǎng)絡方式)，遠動工作站與站內通信采用以太網(wǎng)。裝置最多可以提供6個調度通信接口，可以構成多種模式，如，形成三組主、備通道，分別接往三個調度、集控中心；也可由用戶自行組合。6個通信接口支持與多種通道設備接口，如調制解調器、數(shù)字微波、光端機等。必要時，可通過外加轉換模塊擴展光纖接口。4、智能網(wǎng)關RCS—9782智能網(wǎng)關是RCS—9700變電站綜合自動化的一種通信控制裝置，用于RCS系列微機保護測控裝置與后臺監(jiān)控及遠動機之間的通信，完成通信轉接。在站控層，通過雙以態(tài)網(wǎng)接口與各類監(jiān)控機、遠動機以及其它網(wǎng)關交換信息。在間隔層，以WORLDFIP總線方式與保護、測控、保護測控一體化裝置進行通信，收集各類保護測控信息，5、規(guī)約轉換裝置用于多種繼電保護裝置及其它智能設備與當?shù)乇O(jiān)控、保護信息管理裝置等通信。在間隔層，通過多種類型的標準通信接口與繼電保護、故障錄波器、電能表、直流屏等裝置進行通信，搜集各類保護及其它信息，再通過網(wǎng)絡或串口，經規(guī)約轉換后送往當?shù)乇O(jiān)控或保護信息管理裝置等。RCS—9794處于中間層，對上(與當?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)、保護信息管理裝置等通信)、對下(與繼電保護裝置、故障錄波器、電能表、直流屏等智能設備通信)均支持多種通信接口和多種通信協(xié)議。RCS—9794提供的對上通信接口類型有以態(tài)網(wǎng)接口(雙絞線或光纖)、RS232串口。最多可以提供4個光纖或雙絞線以態(tài)網(wǎng)接口、2個BS232串口，最多同時掛接6種不同協(xié)議。RCS—9794提供的對下通信接口類型有RS232／RS485／RS422(雙絞線或光纖)，以態(tài)網(wǎng)：(雙絞線或光纖)通信，最多提供2個以態(tài)網(wǎng)(雙絞線或光纖)、54個串口雙絞線接口；(或者36個光纖串行接口)最多可以同時掛接11種不同的協(xié)議。6、網(wǎng)絡交換機：

用于構成分布式高速工業(yè)級雙以太網(wǎng)，實現(xiàn)站級單元的信息共享以及站內設備的在線監(jiān)測、數(shù)據(jù)處理以及站級聯(lián)鎖控制，設備組屏布置。網(wǎng)絡交換機網(wǎng)絡傳輸速率≥100Mbps，東方電子生產的通信控制器（通信處理器、通信管理機）例：DF1710A主處理器模塊用于變電站內通訊信息匯總、處理及傳送。網(wǎng)絡方式可采用FDK-BUS和CAN-BUS雙現(xiàn)場網(wǎng)絡結構，亦可采用FDK-BUS光纖雙環(huán)網(wǎng)或以太網(wǎng)。裝置可提供靈活的安裝方式，既可集中安裝于F1700機柜之中，也可以分散就近安裝在變電站各處。

功能特點1、能夠實現(xiàn)雙機熱備份自動切換功能，增強了系統(tǒng)的可靠性。2、采用IRIG-B硬件對鐘方式，確保系統(tǒng)內各裝置之間的時鐘同步精度達到0.1毫秒。3、與DF1740A配合可實現(xiàn)系統(tǒng)時鐘自動切換到主機對鐘，始終保持系統(tǒng)時鐘的高精度和可靠性4、FDK-BUS和CAN-BUS雙網(wǎng)結構高速數(shù)據(jù)通訊接口，保證通訊的準確性和實時性；FDK-BUS接口用于連接多達64個（超過32個需加FDK-BUS中繼器）保護、測控裝置或插件的高速通信FDK-BUS光纖雙環(huán)網(wǎng)通信，每個DF1710A最多可接127個保護、測控裝置，用于實現(xiàn)整個系統(tǒng)的全光纖通信，極大地提高了系統(tǒng)通信的可靠性5、可配置為雙以太網(wǎng)結構，與具有以太網(wǎng)通信能力的保護、測控裝置通信，使網(wǎng)絡通訊可靠、安全、容量大6、提供10個串行接口，其中2個為可編程的同步/異步RS232/RS485/RS422接口，可用于通過同步/異步方式與調度主站通信；8個為異步RS232/RS422/RS485接口，可用于其它智能設備間通信7、2個異步RS232維護口，用于當?shù)鼐S護調試，其中一個可用于遠程維護口。8、采用高分辨率液晶屏幕顯示，清晰度高，顯示內容全面直觀；薄膜按鍵美觀耐用，使現(xiàn)場實時觀察、維護、操作方便可行（三）、GPS同步時鐘1、用途為綜合自動化系統(tǒng)提高高精度的統(tǒng)一標準對時時鐘（例：東方電子的IDC540同步時鐘）IRIG是英文Inter-RangeInstrumentationGroup（靶場間測量儀器組）的縮寫，它是美國靶場司令委員會的下屬機構，它所制定的IRIG標準，已成為國際上通用標準。

IRIG串行時間碼，共有六種格式。即IRIG—A、B、D、E、G、H。它們的主要差別是時間碼的幀速率不同，從最慢的每小時一幀的D格式到最快的每十毫秒一幀的G格式。由于IRIG—B格式時間碼（以下簡稱B碼）是每秒一幀的時間碼，最適合使用的習慣，而且傳輸也較容易。因此，在IRIG六種串行時間碼格式中，應用最為廣泛的是B碼。

為了便于傳遞，可用標準正弦波載頻進行幅度調制。標準正弦波載頻的頻率與碼元速率嚴格相關。B碼的標準正弦波載頻頻率為1KHz。同時其正交過零點與所調制格式碼元的前沿相符合，標準的調制比為10比3。調制后的B碼通常稱IRIG-B（AC）碼，未經幅度調制的通常稱IRIG-B（DC）碼。

IRIG-B(DC)碼的接口通常采用TTL接口和RS422（V.11）接口。IRIG-B(AC)碼的接口采用平衡接口。IRIG-B(DC)碼的同步精度可達亞微秒量級，IRIG-B(AC)碼的同步精度一般為10～20s(微秒)。（四）變電站層設備配置

1、主機：用作站控層數(shù)據(jù)收集、處理、存儲及網(wǎng)絡管理的中心。110KV及以下變電站采用單機配置220KV及以上變電站主機雙重化配置，同時運行，互為熱備用。主機應采用非PC構架的產品。2、操作員站：操作員站是站內監(jiān)控系統(tǒng)的主要人機界面，用于圖形及報表顯示、事件記錄及報警狀態(tài)顯示和查詢，設備狀態(tài)和參數(shù)的查詢，操作指導，操作控制命令的解釋和下達等等。運行人員可通過運行工作站對變電站各一次及二次設備進行運行監(jiān)測和操作控制。

110KV及以下變電站采用主機兼操作員站，220KV及以上電壓等級的變電站操作員站為雙機冗余配置。3、工程師站：配置1臺工程師站，用于整個監(jiān)控系統(tǒng)的維護、管理，可完成數(shù)據(jù)庫的定義、修改，系統(tǒng)參數(shù)的定義、修改，報表的制作、修改，以及網(wǎng)絡維護、系統(tǒng)診斷等工作。對監(jiān)控系統(tǒng)的維護僅允許在工程師站上進行，并需有可靠的登錄保護。4、遠動工作站：2臺專用獨立設備冗余配置，直采直送，通過專用通道點對點方式以及站內的數(shù)據(jù)網(wǎng)接入設備向各級調度傳送遠動信息。5、五防工作站：根據(jù)變電站的防誤閉鎖方案，可選擇配置1臺五防工作站，通過五防工作站實現(xiàn)對全站設備的五防操作閉鎖功能。在五防工作站上可進行操作預演，可檢驗、打印和傳輸操作票，并對一次設備實施“五防”強制閉鎖。五防鎖具按本期規(guī)模配置。6、打印機及音響報警裝置：打印機：配置針式打印機和激光打印機針式打印機用于實時打印事件、報警信號等；激光打印機用于打印報表等。激光打印機應具有網(wǎng)絡打印功能。音響報警裝置：由工作站驅動音響報警，并能閃光，音量可調。

（五）變電站綜合自動化系統(tǒng)

通信網(wǎng)絡的構成

---采用串行通信接口RS-232和RS-422／485。

---采用現(xiàn)場總線

---采用局域網(wǎng)

1、采用串行通信接口RS-232/422/485（1）RS-232接口標準RS-232是美國電子電子工業(yè)協(xié)會EIA制定的物理接口標準，也是目前數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡中應用最廣泛的一種標準。圖5-21RS-232D接口標準（a）在電話網(wǎng)上的數(shù)據(jù)通信；（b）RS-232D標準接口的數(shù)據(jù)線和控制線：（c）DB-25型連接器RS-232C是為點對點（即只用一對收、發(fā)設備）通訊而設計的，其驅動器負載為3～7kΩ。所以RS-232適合本地設備之間的通信。采用RS-232C接口構成變電站綜合自動化系統(tǒng)需要用通信擴展卡實現(xiàn)，可將RS-232C通信擴展為8個、16個、24個、或32個采用串行通信接口RS-232組網(wǎng)（2）采用串行通信接口RS-422/4852.、采用現(xiàn)場總線組網(wǎng)CAN總線變電站綜合自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡結構綜自后臺機測控保護單元EDCS-6001通信轉接器威勝表CAN總線采用LONWORKS現(xiàn)場總線構成的通信系統(tǒng)3、采用局域網(wǎng)絡組網(wǎng)計算機網(wǎng)絡----通過數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)把地理上分散的、有獨立處理能力的計算機系統(tǒng)連接起來，依靠功能完善的網(wǎng)絡軟件實現(xiàn)網(wǎng)絡資源共享的一中計算機系統(tǒng)。計算機網(wǎng)絡根據(jù)覆蓋地理面積的大小，可分為廣域網(wǎng)WAN、城域網(wǎng)MAN和局域網(wǎng)LAN。IEEE（美國電氣與電子工程師學會）局域網(wǎng)LAN參考模型（通信標準）

IEEE于1980年2月成立了局域網(wǎng)標準委員會(簡稱IEEE802委員劊，專門從事局域網(wǎng)標準化的工作。IEEE802委員會制訂的局域網(wǎng)參考標準及LAN參考模型對計算機局域網(wǎng)的發(fā)展起到了不可忽視的作用。

LAN參考模型只定義了局域網(wǎng)所必須的標準它對應OSI的參考模型中的最低兩層。

IEEE802委員會為局域網(wǎng)制訂的IEEE802系列標準包括：

IEEE802．1；定義了局域網(wǎng)體系結構、網(wǎng)絡互連以及網(wǎng)絡管理與性能測試。

IEEE802．2：定義了邏輯鏈路控制LLC子層的功能和服務。

IEEE802．3，定義了CSMA／CD總線介質訪問控制MAC子層與物理層的規(guī)范。

IEEE802．4：定義了令牌總線(TokenBus)介質訪問控制MAC子層與物理層的規(guī)范。

IEEE802．5：定義了令牌環(huán)(TokenPans)介質訪問控制MAC子層與物理層的規(guī)范。

IEEE802．6：定義了城域網(wǎng)MAN介質訪問控制MAC子層與物理層的規(guī)范。

IEEE802．7：定義了寬帶傳送技術。

IEEE802．8：定義了光纖技術。

IEEE802．9：定義了綜合語音與數(shù)據(jù)局域網(wǎng)IVDLAN技術。

IEEE802．10：定義了可互操作的局域網(wǎng)安全性規(guī)范SILS。

IEEE802．11；定義了無線局域網(wǎng)技術。

IEEE802．12；定義了100BaseVG-AnyLAN的介質訪問控制MAC子層與物理層的規(guī)范。以太網(wǎng)的來歷及其通信標準以太網(wǎng)是采用CSMA／CD總線仲裁技術通信標準的基帶總線局域網(wǎng)。最初由美國施樂公司于1975年研制成功，并以曾經在歷史上用來表示傳播電磁波的介質(以太)來命名。1981年，施樂公司與DEC公司以及Intel公司合作，聯(lián)合提出了以太網(wǎng)(Ethernet)的規(guī)范。這個規(guī)范后來成為I