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數字化變電站通信網絡
數字化變電站通信網絡【1】
摘 要 通信電子設備智能化水平日益提升，其數字化檢驗已成為發(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，信息技術普遍應用在生產領域，為數字化檢驗檢測提供了便利條件。
本文通過建立數字化檢驗操作系統(tǒng)，并結合實際應用，對生產通信電子設備數字化檢測提出以下幾點設想。
【關鍵詞】通信電子 設備 數字化檢測
通信電子設備構造復雜，科學技術含量高，其檢測過程尤為重要。
新時期，新型檢驗技術不斷更新，并廣泛使用。
整個測試過程正在向著數字化領域邁進，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;二是單靠人工記錄，隨意性較大，也不方便查閱。
1 數字化檢測
1.1 總體結構
數字化檢驗依托現(xiàn)代網絡信息技術，開發(fā)相應系統(tǒng)，專業(yè)人員根據系統(tǒng)進行操作，對產品、設備進行檢驗，做好質量監(jiān)控。
數字化檢測可以節(jié)省人力，將檢驗人員從復雜繁多的工作中解脫出來，其中生產過程是重點監(jiān)測內容。
數字化檢驗系統(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)用在產品性能檢驗中，其測定項目和運行參數可以直接反映出來，且檢驗結果可自動存儲，不能隨意更改。
在添加攝像構件時，應由移動支架、攝像頭和解碼器等組成。
攝像頭可根據相關要求，調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置1個權限，其它檢驗端機中相關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，若設備或產品出現(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，并將處理意見和結論存儲到數據庫中，為維護工作奠定基礎。
(4)當產品檢驗過關時，若再次進行檢驗，數字化檢測系統(tǒng)可對檢測信息進行重新提示。
(5)對批質量水平較低和批產品質量較差等情況進行嚴格監(jiān)控，對產品質量進行全程監(jiān)控。
1.3 數據采集
檢測人員可利用檢驗端機審核和閱讀自動測試系統(tǒng)中相關數據，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)場使用相關操作系統(tǒng)對產品(或設備)進行調試和監(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，這個過程需兩方人員互相交流和互動。
專業(yè)檢測人員將產品編號、設備編碼輸入到指定設備中，注意要按照指定流程進行檢測操作。
檢測結果將自動保存數據庫中;而監(jiān)控模式是指利用檢驗端機，對監(jiān)控目標信息進行實時監(jiān)督，并集中反映檢測狀況。
當數字化設備檢測處于監(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，檢測人員打開相關程序后，若程序正常運行、網絡穩(wěn)定，檢驗端機將自主回復監(jiān)督控制點請求，自動測試終端將顯示出正常連接對應標志。
2 數字化檢測系統(tǒng)軟件組成
數字化檢驗系統(tǒng)軟件包括五個方面;測試設備軟件、檢驗端機軟件、FRACAS端機軟件、檢驗監(jiān)控信息回放系統(tǒng)以及數據分析軟件。
(1)測試設備軟件：該軟件發(fā)揮輔助功能，是在現(xiàn)有檢測設備和相關程序基礎上實現(xiàn)的。
負責實現(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)，將檢測程序相關信息發(fā)送給終端服務器;(2)檢驗端機軟件：運用該軟件可以實現(xiàn)遠程操控，能夠對數據信息進行收集、分析、處理和驗收。
通過隨機數發(fā)生器對產品進行隨機抽取檢驗，對測試情況及時準確把握，同時也可以進行遠程系統(tǒng)操控，對測試記錄進行調取、對相關數據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對措施，防止故障再次出現(xiàn)，能夠提高系統(tǒng)可靠性。
3 結束語
數字化檢測技術操作方便、易于執(zhí)行，檢測人員可在辦公室完成檢測任務，其攝像功能和檢測設備可在遠程控制下實施，并實現(xiàn)技術人員與檢驗人員的溝通交流。
實現(xiàn)數字化檢驗系統(tǒng)的建立，主要依托成熟網絡系統(tǒng)，對數據進行精準采集和智能化分析，不僅能夠提升檢測水平，也能提高質量監(jiān)督控制系統(tǒng)信息化作業(yè)能力。
進一步規(guī)范通信電子設備和產品的檢驗流程時，使廣大檢測人員從繁重的工作中解脫出來。
數字化檢測技術可對整個工作過程實施遠程監(jiān)控，具有實用性，值得在通信電子設備檢測工作中廣泛推廣。
參考文獻
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[2]楊飛兵，羅彥.電子設備動力學分析及其振動控制[J].電子科技，2013，6(16)：29-30.
數字化變電站通信網絡組網方案【2】
摘要：結合數字化變電站本身的特點，對數字化變電站通信網絡的特征進行了分析;以D3型配電變電站為例，研究了基于全站唯一網絡的數字化變電站通信網絡組網方案，過程層設備與間隔層設備接入通信網絡方案與全站唯一通信網絡方案。
關鍵詞：IEC61850;數字化變電站;全站唯一網絡
0緒論
隨著新型互感器、智能設備、網絡通信技術等相關數字化變電站應用技術的快速發(fā)展及IEC61850標準為我國數字化變電站與電力系統(tǒng)的信息化提供了全面統(tǒng)一的建設規(guī)范，基于IEC61850的數字化變電站通信經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字化變電站過程層信息共享與設備投資方面的局限性，本文主要對基于全站唯一網絡的數字化變電站通信網絡組網方案展開相關研究。
1數字化變電站全站唯一通信網絡的組網方案
IEC61850將數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，站內各種功能的實現(xiàn)依靠通信網絡。
通信網絡的結構取決于過程層網絡與站控層網絡的存在形式，目前三層兩網結構的數字化變電站應用技術已成熟，由于獨立過程層網絡和站控層網絡都使用MMS作為應用層協(xié)議以及采用交換式以太網，為站控層網絡和過程層網絡連接合并構成全站唯一通信網絡(如圖1所示)提供了理論基礎。
1.1過程層網絡的基本組網結構
根據IEC61850基于全站唯一網絡的數字化變電站的過程層IED和間隔層IED可以采用4種不同的基本組網方案(如圖1所示)，可以在數字化變電站不同場合下應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絡，同時還要裝設1個全站范圍下的總線網絡用來連接各個間隔的總線網絡。
優(yōu)點是網絡結構層次清晰、易于管理維護。
缺點是需要較多的交換機與路由設備，設備成本較高。
面向間隔組網方案適合于220kv系統(tǒng)及以上，應用于系統(tǒng)重要間隔組網。
此外設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個間隔總線網絡覆蓋多個間隔。
當智能設備安裝于幾個傳感器安裝位置中心時，從高壓端到智能設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可以節(jié)省PT的安裝數量，多個間隔可共用網絡設備。
(3)單一總線原則。
方案③是一種全站范圍內單一總線網絡方案，所有IED都與該總線網絡連接。
優(yōu)點是交換機使用數量少，成本較低。
缺點是網絡可靠性差且要求較高的總線速率與網絡帶寬。
適合于網絡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中的總線網絡是按照保護區(qū)域范圍來設置的，其突出優(yōu)點是總線段之間的數據交換量最小。
1.2站控層網絡的基本組網結構
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。
采用面向間隔組網原則對D3型變電站過程層與間隔層的IED進行組網，每個間隔根據包含的智能電子設備組成一個獨立的子網，每個子網有其自身的總線段，同時還裝設1個獨立的全站范圍的總線以連接各間隔的總線段。
2基于全站唯一網絡的數字化變電站通信網絡拓撲的選擇
雙星形結構的不足：站控層設備能直接獲得合并單元和智能斷路器的過程層數據，存在安全性隱患問題，核心交換機的負擔很重，這些對交換機的性能和網絡管理提出了很高的要求。
因此，全站唯一雙星形通信網絡結構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)光纖以太網采用單模光纖將各間隔交換機兩端級聯(lián)起來構成環(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)一結構雙星形比單環(huán)網可靠性好，單環(huán)網適用于較小規(guī)模變電站。
可采用網絡冗余協(xié)議構造雙環(huán)網以提高可靠性，在雙環(huán)網交換機之間建立環(huán)間鏈接。
3結論
在基于IEC61850的數字化變電站中，通信網絡是站內各種智能設備聯(lián)系的紐帶，成為SAS的核心。
提出并分析了程層網絡結構的四種基本組網方案的優(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絡的基本組網結構，分析了基于全站唯一網絡的數字化變電站各種通信網絡拓撲。
參考文獻
[1]竇曉波.基于IEC61850的新型數字化變電站通信網絡的研究與實踐[D].南京：東南大學，2006.
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