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數(shù)字化變電站通信網(wǎng)絡(luò)
數(shù)字化變電站通信網(wǎng)絡(luò)【1】
摘 要 通信電子設(shè)備智能化水平日益提升，其數(shù)字化檢驗已成為發(fā)展的必然需求，同時也對檢驗方法和手段提出更高要求。
目前，信息技術(shù)普遍應(yīng)用在生產(chǎn)領(lǐng)域，為數(shù)字化檢驗檢測提供了便利條件。
本文通過建立數(shù)字化檢驗操作系統(tǒng)，并結(jié)合實際應(yīng)用，對生產(chǎn)通信電子設(shè)備數(shù)字化檢測提出以下幾點設(shè)想。
【關(guān)鍵詞】通信電子 設(shè)備 數(shù)字化檢測
通信電子設(shè)備構(gòu)造復(fù)雜，科學(xué)技術(shù)含量高，其檢測過程尤為重要。
新時期，新型檢驗技術(shù)不斷更新，并廣泛使用。
整個測試過程正在向著數(shù)字化領(lǐng)域邁進，但總體水平偏低。
主要表現(xiàn)在兩方面，一是檢測現(xiàn)場環(huán)境不達標(biāo);二是單靠人工記錄，隨意性較大，也不方便查閱。
1 數(shù)字化檢測
1.1 總體結(jié)構(gòu)
數(shù)字化檢驗依托現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，開發(fā)相應(yīng)系統(tǒng)，專業(yè)人員根據(jù)系統(tǒng)進行操作，對產(chǎn)品、設(shè)備進行檢驗，做好質(zhì)量監(jiān)控。
數(shù)字化檢測可以節(jié)省人力，將檢驗人員從復(fù)雜繁多的工作中解脫出來，其中生產(chǎn)過程是重點監(jiān)測內(nèi)容。
數(shù)字化檢驗系統(tǒng)主要由五部分組成(圖1為現(xiàn)代檢測系統(tǒng)組成框架圖)。
可根據(jù)實際情況添加攝像等功能。
自動測試系統(tǒng)和分析系統(tǒng)用在產(chǎn)品性能檢驗中，其測定項目和運行參數(shù)可以直接反映出來，且檢驗結(jié)果可自動存儲，不能隨意更改。
在添加攝像構(gòu)件時，應(yīng)由移動支架、攝像頭和解碼器等組成。
攝像頭可根據(jù)相關(guān)要求，調(diào)整其視野與清晰程度。
1.2 功能
(1)檢驗端機可以同時工作，對流水線上檢測目標(biāo)進行實時監(jiān)控。
(2)檢驗端機可以控制自動測試系統(tǒng)、分析系統(tǒng)傳送回來的檢測影像;可在眾多檢驗端機中設(shè)置1個權(quán)限，其它檢驗端機中相關(guān)檢驗人員可清晰看到檢驗、監(jiān)督、控制全過程。
(3)檢測過程中，若設(shè)備或產(chǎn)品出現(xiàn)功能性故障，測試系統(tǒng)會自動向檢測人員發(fā)送故障原因，并將處理意見和結(jié)論存儲到數(shù)據(jù)庫中，為維護工作奠定基礎(chǔ)。
(4)當(dāng)產(chǎn)品檢驗過關(guān)時，若再次進行檢驗，數(shù)字化檢測系統(tǒng)可對檢測信息進行重新提示。
(5)對批質(zhì)量水平較低和批產(chǎn)品質(zhì)量較差等情況進行嚴(yán)格監(jiān)控，對產(chǎn)品質(zhì)量進行全程監(jiān)控。
1.3 數(shù)據(jù)采集
檢測人員可利用檢驗端機審核和閱讀自動測試系統(tǒng)中相關(guān)數(shù)據(jù)，若添加視頻功能后，可將視頻(或音頻)發(fā)送給眾多檢驗端機，并存儲到服務(wù)器中，為日后閱覽、觀看、以及回放提供方便。
視頻(或音頻)等信息可通過無線局域網(wǎng)進行播放，其速度能夠滿足實時性需要。
1.4 檢測模式
檢測模式分為三種，即現(xiàn)場模式、遠程模式和監(jiān)控模式，現(xiàn)場模式是指檢測人員在檢驗現(xiàn)場使用相關(guān)操作系統(tǒng)對產(chǎn)品(或設(shè)備)進行調(diào)試和監(jiān)測;遠程模式是指檢測人員在檢驗端機進行電子化操作，完成檢驗任務(wù)，這個過程需兩方人員互相交流和互動。
專業(yè)檢測人員將產(chǎn)品編號、設(shè)備編碼輸入到指定設(shè)備中，注意要按照指定流程進行檢測操作。
檢測結(jié)果將自動保存數(shù)據(jù)庫中;而監(jiān)控模式是指利用檢驗端機，對監(jiān)控目標(biāo)信息進行實時監(jiān)督，并集中反映檢測狀況。
當(dāng)數(shù)字化設(shè)備檢測處于監(jiān)控模式時，監(jiān)督控制點會將請求信息發(fā)送到檢驗端機中，檢測人員打開相關(guān)程序后，若程序正常運行、網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定，檢驗端機將自主回復(fù)監(jiān)督控制點請求，自動測試終端將顯示出正常連接對應(yīng)標(biāo)志。
2 數(shù)字化檢測系統(tǒng)軟件組成
數(shù)字化檢驗系統(tǒng)軟件包括五個方面;測試設(shè)備軟件、檢驗端機軟件、FRACAS端機軟件、檢驗監(jiān)控信息回放系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)分析軟件。
(1)測試設(shè)備軟件：該軟件發(fā)揮輔助功能，是在現(xiàn)有檢測設(shè)備和相關(guān)程序基礎(chǔ)上實現(xiàn)的。
負責(zé)實現(xiàn)信息交互，并接收來自遠程指令，然后傳送給自動測試系統(tǒng)和分析系統(tǒng)，將檢測程序相關(guān)信息發(fā)送給終端服務(wù)器;(2)檢驗端機軟件：運用該軟件可以實現(xiàn)遠程操控，能夠?qū)?shù)據(jù)信息進行收集、分析、處理和驗收。
通過隨機數(shù)發(fā)生器對產(chǎn)品進行隨機抽取檢驗，對測試情況及時準(zhǔn)確把握，同時也可以進行遠程系統(tǒng)操控，對測試記錄進行調(diào)取、對相關(guān)數(shù)據(jù)信息進行詳細分析以及采用閉環(huán)的方式對故障進行有效處理。
(3)FRACAS端面軟件：這個軟件是需要裝進CARMES中的FRACAS模塊，它的應(yīng)用能夠使檢驗端機成為FRACAS 端機中的成員，能夠及時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品中的故障。
在對故障原因進行分析的同時還能夠制定出有效的應(yīng)對措施，防止故障再次出現(xiàn)，能夠提高系統(tǒng)可靠性。
3 結(jié)束語
數(shù)字化檢測技術(shù)操作方便、易于執(zhí)行，檢測人員可在辦公室完成檢測任務(wù)，其攝像功能和檢測設(shè)備可在遠程控制下實施，并實現(xiàn)技術(shù)人員與檢驗人員的溝通交流。
實現(xiàn)數(shù)字化檢驗系統(tǒng)的建立，主要依托成熟網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，對數(shù)據(jù)進行精準(zhǔn)采集和智能化分析，不僅能夠提升檢測水平，也能提高質(zhì)量監(jiān)督控制系統(tǒng)信息化作業(yè)能力。
進一步規(guī)范通信電子設(shè)備和產(chǎn)品的檢驗流程時，使廣大檢測人員從繁重的工作中解脫出來。
數(shù)字化檢測技術(shù)可對整個工作過程實施遠程監(jiān)控，具有實用性，值得在通信電子設(shè)備檢測工作中廣泛推廣。
參考文獻
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數(shù)字化變電站通信網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方案【2】
摘要：結(jié)合數(shù)字化變電站本身的特點，對數(shù)字化變電站通信網(wǎng)絡(luò)的特征進行了分析;以D3型配電變電站為例，研究了基于全站唯一網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化變電站通信網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方案，過程層設(shè)備與間隔層設(shè)備接入通信網(wǎng)絡(luò)方案與全站唯一通信網(wǎng)絡(luò)方案。
關(guān)鍵詞：IEC61850;數(shù)字化變電站;全站唯一網(wǎng)絡(luò)
0緒論
隨著新型互感器、智能設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等相關(guān)數(shù)字化變電站應(yīng)用技術(shù)的快速發(fā)展及IEC61850標(biāo)準(zhǔn)為我國數(shù)字化變電站與電力系統(tǒng)的信息化提供了全面統(tǒng)一的建設(shè)規(guī)范，基于IEC61850的數(shù)字化變電站通信經(jīng)歷了點對點通信模式與過程總線通信模式，鑒于上述兩種通信模式在數(shù)字化變電站過程層信息共享與設(shè)備投資方面的局限性，本文主要對基于全站唯一網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化變電站通信網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方案展開相關(guān)研究。
1數(shù)字化變電站全站唯一通信網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)方案
IEC61850將數(shù)字化變電站的功能在邏輯上被分配到過程層、間隔層和站控層，站內(nèi)各種功能的實現(xiàn)依靠通信網(wǎng)絡(luò)。
通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)取決于過程層網(wǎng)絡(luò)與站控層網(wǎng)絡(luò)的存在形式，目前三層兩網(wǎng)結(jié)構(gòu)的數(shù)字化變電站應(yīng)用技術(shù)已成熟，由于獨立過程層網(wǎng)絡(luò)和站控層網(wǎng)絡(luò)都使用MMS作為應(yīng)用層協(xié)議以及采用交換式以太網(wǎng)，為站控層網(wǎng)絡(luò)和過程層網(wǎng)絡(luò)連接合并構(gòu)成全站唯一通信網(wǎng)絡(luò)(如圖1所示)提供了理論基礎(chǔ)。
1.1過程層網(wǎng)絡(luò)的基本組網(wǎng)結(jié)構(gòu)
根據(jù)IEC61850基于全站唯一網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化變電站的過程層IED和間隔層IED可以采用4種不同的基本組網(wǎng)方案(如圖1所示)，可以在數(shù)字化變電站不同場合下應(yīng)用并且能夠滿足通信可靠性的要求。
(1)面向間隔原則。
方案①中每個間隔布置自身的總線網(wǎng)絡(luò)，同時還要裝設(shè)1個全站范圍下的總線網(wǎng)絡(luò)用來連接各個間隔的總線網(wǎng)絡(luò)。
優(yōu)點是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層次清晰、易于管理維護。
缺點是需要較多的交換機與路由設(shè)備，設(shè)備成本較高。
面向間隔組網(wǎng)方案適合于220kv系統(tǒng)及以上，應(yīng)用于系統(tǒng)重要間隔組網(wǎng)。
此外設(shè)備間的互操作性甚至互換性可在IED層獲得，也可在間隔層獲得。
(2)面向位置原則。
方案②中每1個間隔總線網(wǎng)絡(luò)覆蓋多個間隔。
當(dāng)智能設(shè)備安裝于幾個傳感器安裝位置中心時，從高壓端到智能設(shè)備的光纖傳輸通道最短。
此外，220kv雙母線多采用母線PT，該PT采用面向位置原則組網(wǎng)可以節(jié)省PT的安裝數(shù)量，多個間隔可共用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。
(3)單一總線原則。
方案③是一種全站范圍內(nèi)單一總線網(wǎng)絡(luò)方案，所有IED都與該總線網(wǎng)絡(luò)連接。
優(yōu)點是交換機使用數(shù)量少，成本較低。
缺點是網(wǎng)絡(luò)可靠性差且要求較高的總線速率與網(wǎng)絡(luò)帶寬。
適合于網(wǎng)絡(luò)負荷較輕和實時性要求低的中、低壓變電站系統(tǒng)。
(4)面向功能原則。
方案④中的總線網(wǎng)絡(luò)是按照保護區(qū)域范圍來設(shè)置的，其突出優(yōu)點是總線段之間的數(shù)據(jù)交換量最小。
1.2站控層網(wǎng)絡(luò)的基本組網(wǎng)結(jié)構(gòu)
采用IEC61850-5中的D3型配電變電站，電氣主接線如圖1-3所示，其中共有32個間隔：其中L1、L2為進線間隔，T1、T2為主變間隔，F(xiàn)l-F22為饋線間隔，S2為母聯(lián)間隔，間隔Sl、S3為母線分段間隔，此外還有三個電壓等級的三個母線間隔。
采用面向間隔組網(wǎng)原則對D3型變電站過程層與間隔層的IED進行組網(wǎng)，每個間隔根據(jù)包含的智能電子設(shè)備組成一個獨立的子網(wǎng)，每個子網(wǎng)有其自身的總線段，同時還裝設(shè)1個獨立的全站范圍的總線以連接各間隔的總線段。
2基于全站唯一網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化變電站通信網(wǎng)絡(luò)拓撲的選擇
雙星形結(jié)構(gòu)的不足：站控層設(shè)備能直接獲得合并單元和智能斷路器的過程層數(shù)據(jù)，存在安全性隱患問題，核心交換機的負擔(dān)很重，這些對交換機的性能和網(wǎng)絡(luò)管理提出了很高的要求。
因此，全站唯一雙星形通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)適用于中低壓變電站，且變電站規(guī)模不大。
全站唯一單環(huán)光纖以太網(wǎng)采用單模光纖將各間隔交換機兩端級聯(lián)起來構(gòu)成環(huán)形拓撲，各交換機需具備和啟動生成樹協(xié)議，通過交換機的生成樹協(xié)議選擇一條有效的主路徑與其他IED通信。
全站統(tǒng)一結(jié)構(gòu)雙星形比單環(huán)網(wǎng)可靠性好，單環(huán)網(wǎng)適用于較小規(guī)模變電站。
可采用網(wǎng)絡(luò)冗余協(xié)議構(gòu)造雙環(huán)網(wǎng)以提高可靠性，在雙環(huán)網(wǎng)交換機之間建立環(huán)間鏈接。
3結(jié)論
在基于IEC61850的數(shù)字化變電站中，通信網(wǎng)絡(luò)是站內(nèi)各種智能設(shè)備聯(lián)系的紐帶，成為SAS的核心。
提出并分析了程層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的四種基本組網(wǎng)方案的優(yōu)缺點，以采用IEC61850-5中的D3型配電變電站為例研究了站控層網(wǎng)絡(luò)的基本組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，分析了基于全站唯一網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化變電站各種通信網(wǎng)絡(luò)拓撲。
參考文獻
[1]竇曉波.基于IEC61850的新型數(shù)字化變電站通信網(wǎng)絡(luò)的研究與實踐[D].南京：東南大學(xué)，2006.
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