综自硬件系统

第四章

变电站综合自动化系统的硬件系统（一）、微机测控保护装置的典型结构

一、变电站综合自动化系统的间隔层

2、EDCS-7000型（6U）装置背视图工作电源端子1B控制输出端子1A状态量接入端子2A控制输出端子2B直流输入及通信端子3A控制输出端子3B模入端子4EDCS-6000I型装置后视图（掉后盖板）电源板主板（CPU板）模入板（变换器板）输出板EDCS-7000板件简介1、EDCS-7000型（6U）电源板控制部分电源部分2、EDCS-7000型（6U）开入、开出板状态量输入部分控制输出部分装置输出板2母线电压测量用电压变换器操作断路器出口用继电器防跳用继电器控制电源和控制回路检测用光隔接信号交换板用插头3、EDCS-7000型（6U）主板直流信号输入部分通信及防雷部分控制输出部分装置CPU4、EDCS-7000型（6U）模入板电压、电流变换器（二）、遥测采集的实现

基本的测量回路有“两表法”和“三表法”，其接线原理图如图所示

图5-5基本测量回路（a）两表法；（b）三表法电度量的采集：1、采用脉冲电度表2、采用智能电度表（三）、遥信采集的实现量遥信类型断路器、隔离倒闸位置保护动作信号断路器操作机构信号主变分接头位置等等遥信采集注意的问题：

1、防抖动2、双位置遥信问题（三）、遥控功能的实现命令中先指定操作性质（分或合闸）----返校—执行（四）、同期合闸功能的实现

1、RS232/422/485串行通信接口2、现场总线接口3、以太网接口（五）测控保护装置的通信接口

（六）、微机测控装置举例

DF1725综合测控装置

主要功能12点模拟量的采集32/64路状态量的采集(基本配置32路)9路（18个点）数字量输出(基本配置4路)4路模拟遥调输出（可扩充）自动检同期检无压

1、通讯接口通讯口是三个标准的异步RS232/485口,采用九芯RS232插座(针式)，引脚定义：2-收,3-发,5-地，7-RTS（请求发送）,8-485+,9-485-通信速率：110～9600bps通讯配置2、现场总线接口

DF1725模块支持FDK-BUS网和CAN网两种现场总线接口

,充分发挥FDK-bus数据传输速度快、对钟精度高和CAN异常数据响应快的特点，提高了系统的可靠性和实时性。采用九芯RS232插座(针式)，其引脚定义如下：1--FDK-BUS+,2—FDK-BUS-,3—FG,4—CAN+,5-CAN-,6—CANGND；(出厂为1-F+，2-F-；3-C+，4，C-，5-CGND)3、双以太网接口通讯速率：10Mbps通讯距离：

180m超过180米需加中继器二、变电站综合自动化系统的变电站层设备

（一）通信规约

通信规约包括：数据编码、传输控制字符、传输报文格式、呼叫应答方式、差错控制方式、通信方式（单工、半双工、全双工）、同步方式（同步或异步）、传输速率等。变电站综合自动化系统中，必须选择同一套通信规约，用于约束通信双方。IEC国际电工委员会

帧类别代码通过多种类型的标准通信接口及规约来沟通多种类型的继电保护装置、数据采集装置、智能测控装置与后台监控系统和电网调度系统之间的信息联系。它—方面通过与继电保护装置、数据采集装置、智能测控装置进行通信，搜集变电站运行情况中的各类实时信息送往后台监控系统和电网调度系统，以实现对变电站运行情况进行监视；另一方面接收和转发来自后台监控系统和电网调度系统的各类操作命令，对变电站的断路器、隔离开关、变压器分接头等进行遥控、遥调操作。

（二）、网络通信设备

1、通信控制器（通信处理器、通信管理机）

RCS—9698采用以下标准通信规约与外部设备进行通信。

(1)与后台监控系统之间的通信规约采用DL／T667—1999(1EC60870—6—103)标准。

(2)与调度端之间的通信规约采用DL／T634—1997(1EC60870—6—101)、部颁CDT、SCl801等标准。(3)与保护、数据采集和智能测控等装置之间的通信规约采用DL／T667—1999IEC60870—6—103)规约和各类智能装置自定义规约。通过多种类型的标准通信接口及规约来沟通多种类型的继电保护装置与总控单元或后台监控系统之间的信息联系。完成通信转接和规约转换。2、保护管理机通信控制器和保护管理机面板1）作用：RCS—9700远动工作站作为变电站对外的通信控制器，用于收集全站测控单元、保护装置等智能电子设备的数据，经规约转换后以CDT、u4F、SCl801、IEC60870—6—101、IEC60870—6—104、DNP3．0等规约，通过模拟通道、数字通道或网络向调度端／集控站传送，同时接收调度端／集控站的遥控、遥调命令向变电站设备转发。设于集控站的远动工作站还承担与子站的通信任务。3、远动工作站2）、远动工作站特点：远动信息采用“直采直送”的方式，远动工作站的运行独立于后台监控系统，双方互不影响。远动工作站可以采用单机模式，也可以采用双机模式，并支持各种类型的远动通道(模拟通道、数字通道、网络方式)，远动工作站与站内通信采用以太网。装置最多可以提供6个调度通信接口，可以构成多种模式，如，形成三组主、备通道，分别接往三个调度、集控中心；也可由用户自行组合。6个通信接口支持与多种通道设备接口，如调制解调器、数字微波、光端机等。必要时，可通过外加转换模块扩展光纤接口。4、智能网关RCS—9782智能网关是RCS—9700变电站综合自动化的一种通信控制装置，用于RCS系列微机保护测控装置与后台监控及远动机之间的通信，完成通信转接。在站控层，通过双以态网接口与各类监控机、远动机以及其它网关交换信息。在间隔层，以WORLDFIP总线方式与保护、测控、保护测控一体化装置进行通信，收集各类保护测控信息，5、规约转换装置用于多种继电保护装置及其它智能设备与当地监控、保护信息管理装置等通信。在间隔层，通过多种类型的标准通信接口与继电保护、故障录波器、电能表、直流屏等装置进行通信，搜集各类保护及其它信息，再通过网络或串口，经规约转换后送往当地监控或保护信息管理装置等。RCS—9794处于中间层，对上(与当地监控系统、保护信息管理装置等通信)、对下(与继电保护装置、故障录波器、电能表、直流屏等智能设备通信)均支持多种通信接口和多种通信协议。RCS—9794提供的对上通信接口类型有以态网接口(双绞线或光纤)、RS232串口。最多可以提供4个光纤或双绞线以态网接口、2个BS232串口，最多同时挂接6种不同协议。RCS—9794提供的对下通信接口类型有RS232／RS485／RS422(双绞线或光纤)，以态网：(双绞线或光纤)通信，最多提供2个以态网(双绞线或光纤)、54个串口双绞线接口；(或者36个光纤串行接口)最多可以同时挂接11种不同的协议。6、网络交换机：

用于构成分布式高速工业级双以太网，实现站级单元的信息共享以及站内设备的在线监测、数据处理以及站级联锁控制，设备组屏布置。网络交换机网络传输速率≥100Mbps，东方电子生产的通信控制器（通信处理器、通信管理机）例：DF1710A主处理器模块用于变电站内通讯信息汇总、处理及传送。网络方式可采用FDK-BUS和CAN-BUS双现场网络结构，亦可采用FDK-BUS光纤双环网或以太网。装置可提供灵活的安装方式，既可集中安装于F1700机柜之中，也可以分散就近安装在变电站各处。

功能特点1、能够实现双机热备份自动切换功能，增强了系统的可靠性。2、采用IRIG-B硬件对钟方式，确保系统内各装置之间的时钟同步精度达到0.1毫秒。3、与DF1740A配合可实现系统时钟自动切换到主机对钟，始终保持系统时钟的高精度和可靠性4、FDK-BUS和CAN-BUS双网结构高速数据通讯接口，保证通讯的准确性和实时性；FDK-BUS接口用于连接多达64个（超过32个需加FDK-BUS中继器）保护、测控装置或插件的高速通信FDK-BUS光纤双环网通信，每个DF1710A最多可接127个保护、测控装置，用于实现整个系统的全光纤通信，极大地提高了系统通信的可靠性5、可配置为双以太网结构，与具有以太网通信能力的保护、测控装置通信，使网络通讯可靠、安全、容量大6、提供10个串行接口，其中2个为可编程的同步/异步RS232/RS485/RS422接口，可用于通过同步/异步方式与调度主站通信；8个为异步RS232/RS422/RS485接口，可用于其它智能设备间通信7、2个异步RS232维护口，用于当地维护调试，其中一个可用于远程维护口。8、采用高分辨率液晶屏幕显示，清晰度高，显示内容全面直观；薄膜按键美观耐用，使现场实时观察、维护、操作方便可行（三）、GPS同步时钟1、用途为综合自动化系统提高高精度的统一标准对时时钟（例：东方电子的IDC540同步时钟）IRIG是英文Inter-RangeInstrumentationGroup（靶场间测量仪器组）的缩写，它是美国靶场司令委员会的下属机构，它所制定的IRIG标准，已成为国际上通用标准。

IRIG串行时间码，共有六种格式。即IRIG—A、B、D、E、G、H。它们的主要差别是时间码的帧速率不同，从最慢的每小时一帧的D格式到最快的每十毫秒一帧的G格式。由于IRIG—B格式时间码（以下简称B码）是每秒一帧的时间码，最适合使用的习惯，而且传输也较容易。因此，在IRIG六种串行时间码格式中，应用最为广泛的是B码。

为了便于传递，可用标准正弦波载频进行幅度调制。标准正弦波载频的频率与码元速率严格相关。B码的标准正弦波载频频率为1KHz。同时其正交过零点与所调制格式码元的前沿相符合，标准的调制比为10比3。调制后的B码通常称IRIG-B（AC）码，未经幅度调制的通常称IRIG-B（DC）码。

IRIG-B(DC)码的接口通常采用TTL接口和RS422（V.11）接口。IRIG-B(AC)码的接口采用平衡接口。IRIG-B(DC)码的同步精度可达亚微秒量级，IRIG-B(AC)码的同步精度一般为10～20s(微秒)。（四）变电站层设备配置

1、主机：用作站控层数据收集、处理、存储及网络管理的中心。110KV及以下变电站采用单机配置220KV及以上变电站主机双重化配置，同时运行，互为热备用。主机应采用非PC构架的产品。2、操作员站：操作员站是站内监控系统的主要人机界面，用于图形及报表显示、事件记录及报警状态显示和查询，设备状态和参数的查询，操作指导，操作控制命令的解释和下达等等。运行人员可通过运行工作站对变电站各一次及二次设备进行运行监测和操作控制。

110KV及以下变电站采用主机兼操作员站，220KV及以上电压等级的变电站操作员站为双机冗余配置。3、工程师站：配置1台工程师站，用于整个监控系统的维护、管理，可完成数据库的定义、修改，系统参数的定义、修改，报表的制作、修改，以及网络维护、系统诊断等工作。对监控系统的维护仅允许在工程师站上进行，并需有可靠的登录保护。4、远动工作站：2台专用独立设备冗余配置，直采直送，通过专用通道点对点方式以及站内的数据网接入设备向各级调度传送远动信息。5、五防工作站：根据变电站的防误闭锁方案，可选择配置1台五防工作站，通过五防工作站实现对全站设备的五防操作闭锁功能。在五防工作站上可进行操作预演，可检验、打印和传输操作票，并对一次设备实施“五防”强制闭锁。五防锁具按本期规模配置。6、打印机及音响报警装置：打印机：配置针式打印机和激光打印机针式打印机用于实时打印事件、报警信号等；激光打印机用于打印报表等。激光打印机应具有网络打印功能。音响报警装置：由工作站驱动音响报警，并能闪光，音量可调。

（五）变电站综合自动化系统

通信网络的构成

---采用串行通信接口RS-232和RS-422／485。

---采用现场总线

---采用局域网

1、采用串行通信接口RS-232/422/485（1）RS-232接口标准RS-232是美国电子电子工业协会EIA制定的物理接口标准，也是目前数据通信与网络中应用最广泛的一种标准。图5-21RS-232D接口标准（a）在电话网上的数据通信；（b）RS-232D标准接口的数据线和控制线：（c）DB-25型连接器RS-232C是为点对点（即只用一对收、发设备）通讯而设计的，其驱动器负载为3～7kΩ。所以RS-232适合本地设备之间的通信。采用RS-232C接口构成变电站综合自动化系统需要用通信扩展卡实现，可将RS-232C通信扩展为8个、16个、24个、或32个采用串行通信接口RS-232组网（2）采用串行通信接口RS-422/4852.、采用现场总线组网CAN总线变电站综合自动化系统网络结构综自后台机测控保护单元EDCS-6001通信转接器威胜表CAN总线采用LONWORKS现场总线构成的通信系统3、采用局域网络组网计算机网络----通过数据通信系统把地理上分散的、有独立处理能力的计算机系统连接起来，依靠功能完善的网络软件实现网络资源共享的一中计算机系统。计算机网络根据覆盖地理面积的大小，可分为广域网WAN、城域网MAN和局域网LAN。IEEE（美国电气与电子工程师学会）局域网LAN参考模型（通信标准）

IEEE于1980年2月成立了局域网标准委员会(简称IEEE802委员刽，专门从事局域网标准化的工作。IEEE802委员会制订的局域网参考标准及LAN参考模型对计算机局域网的发展起到了不可忽视的作用。

LAN参考模型只定义了局域网所必须的标准它对应OSI的参考模型中的最低两层。

IEEE802委员会为局域网制订的IEEE802系列标准包括：

IEEE802．1；定义了局域网体系结构、网络互连以及网络管理与性能测试。

IEEE802．2：定义了逻辑链路控制LLC子层的功能和服务。

IEEE802．3，定义了CSMA／CD总线介质访问控制MAC子层与物理层的规范。

IEEE802．4：定义了令牌总线(TokenBus)介质访问控制MAC子层与物理层的规范。

IEEE802．5：定义了令牌环(TokenPans)介质访问控制MAC子层与物理层的规范。

IEEE802．6：定义了城域网MAN介质访问控制MAC子层与物理层的规范。

IEEE802．7：定义了宽带传送技术。

IEEE802．8：定义了光纤技术。

IEEE802．9：定义了综合语音与数据局域网IVDLAN技术。

IEEE802．10：定义了可互操作的局域网安全性规范SILS。

IEEE802．11；定义了无线局域网技术。

IEEE802．12；定义了100BaseVG-AnyLAN的介质访问控制MAC子层与物理层的规范。以太网的来历及其通信标准以太网是采用CSMA／CD总线仲裁技术通信标准的基带总线局域网。最初由美国施乐公司于1975年研制成功，并以曾经在历史上用来表示传播电磁波的介质(以太)来命名。1981年，施乐公司与DEC公司以及Intel公司合作，联合提出了以太网(Ethernet)的规范。这个规范后来成为I