論如何提升變電站自動化系統數據通訊質量

[摘 要]文章針對目前變電站自動化系統的特點，簡單地闡述了如何提升數據通訊質量。以光纖自愈環形以太網模式為例子，證明了提升變動站長大會系統數據通訊質量的重要性。

[關鍵詞]變電站；自動化；數據通訊質量；光纖自愈環形以太網

一、變電站自動化系統數據通訊的概述

變電站自動化系統是由不同的子系統構成的，主要目的是為了解決通信管理機和不同子系統之間的數據通訊和互相操作的問題。為了實現變電站自動化系統的工作需要，數據通訊問題始終貫穿于計算機的各項技術問題之間，因此如何有效地提升數據通訊質量是目前變電站自動化系統的關鍵問題之一。變電站具有高可靠性、高抗干擾性、高擴展性、工作靈活等特點，因此對通訊質量的優化要求也就隨之更高，這不但關系到每一所變電站的優劣，也和整個電網的安全穩定息息相關。數據通訊網絡作為變電站自動化系統中的重要組成部分，是變電站自動化系統中傳輸數據的主要通道，因此該網絡的性能對自動化系統的整體性能有直接的影響。根據變電站自動化系統的特點和工作環境的要求，數據通訊應該具備實時響應能力快、可靠性高、電磁兼容性能優良、結構分層等要求。

二、變電站自動化系統數據通訊網絡的現狀

從變電站自動化系統中的通信特點和相關要求來看，數據通訊在自動化系統中所占的比例越來越大，因此數據通訊的質量也隨之更加重要。目前隨著電網規模的不斷擴大，電網的結構也更加錯綜復雜。變電站的信息量也成倍增長，因此對于數據通訊各方面的質量要求也越來越多。

目前數據通訊的傳輸方式主要由三種，分別是串行數據通信技術、現場總線技術和以太網技術。串行數據通信技術存在通信接口協議少、通信速率地、實時性差、大數據包傳輸率低下、站點功能不易擴展等等諸多問題，而且由于只能設置一部主機，因此一旦主機故障，就可能導致整個通訊系統癱瘓?，F場總線技術雖然存在相互操作性良好、數據共享性高、通信速率高、實時性好、組網靈活等特點，但是由于網絡性能因為通信節點數量增多而下降、通信速率因為總線帶寬的限制下降和互聯性因為接口協議不具備統一標準而下降等問題，同樣制約數據通訊質量的提升。以太網采用總線型拓撲結構，具有更高的可靠性和傳輸速率，而且可以在網內任意增加節點而不影響通訊質量，實時性強。以太網技術因為成本低、應用環境成熟、網絡競爭機制完善、標準協議開發等特點，因此是提升自動化系統通訊質量的最佳選擇。

三、通過傳輸介質提升變電站自動化系統數據通訊質量

傳輸介質主要是指從發送設備到接收設備之間信號傳遞所經過的媒介，是網絡中雙方的物理通路，也是在數據通訊中實際傳送信息的載體。因此傳輸介質因具備較高的傳輸效率、連通性、抗干擾性和性價比。傳輸介質的好壞將直接影響變電站自動化系統中數據通訊質量的好壞，因此在進行傳輸介質的選擇時，要格外慎重。針對變電站自動化系統中數據通訊的特點，通過不斷的實踐發現，光纖介質具有相對較高的通信速率和數據傳輸質量，因此現下絕大部分變電站自動化系統的數據通訊的傳輸介質都是采用光纖，這也是有效提高自動化系統中數據通訊質量的有力手段之一。

四、通過光纖自愈環形以太網結構提升數據通信質量

1.光纖通訊。變電站一般需要進行長距離的數據通訊，而鑒于變電站所處的位置經常會有強電磁、射頻、地電位差等多種因素的干擾，這些因素對通訊質量都會產生不利影響。而通過光纖通信則可以有效降低這些因素帶來的干擾。光纖通信不但具有優良的電磁兼容性，也有較強的抗干擾能力，即使在高強度的電磁環境下運作，光纖傳輸的信息也不會受到明顯的影響。因此，光纖數據通訊在變電站自動化系統的數據通訊總具有較高的優越性，是提升通訊質量的有效手段。

2.容錯網絡。變電站的自動化系統一旦出現通信中斷，如果無法在規定的時間內修復，就會造成嚴重的后果。在容錯網絡中，如果主要通信網絡出現問題，備份的通信網絡可以立刻發揮作用，隔離故障區域，不影響整體的運行。光纖自愈環型以太網以其典型的環網結構具備了高可靠性的通信模式，具有較高的容錯功能，從而越來越多的被應用于變電站的自動化系統數據通訊中。

3.光纖自愈環型以太網自愈功能的實現。光纖自愈環型以太網的自愈功能的原理是將所有的信息分布在信號流走向相反的兩個環網上進行數據通訊，如圖1。當主網環正常工作時，備網環處于待機備用狀態，一旦主網環出現問題，與故障點最近的兩個環網節點會通過改變數據的流向在主網環和備網環上自動環回，從而確保數據通信的流暢，這種自愈功能可以極大地提高數據通訊的質量。

4.光纖自愈環型以太網的特點。光纖自愈環型以太網以其高可靠性、高網絡監視能力、優良的靈活性和擴展性、安裝工作方便等特點，在推動數據通訊質量的提高中有著顯著的優勢。通過光纖自愈環型以太網，可以有效地降低數據通訊維護的時間和精力，即便出現數據通訊問題，也可以在很短的時間內修復，從而確保數據通訊的質量。

五、變電站自動化技術的未來發展趨勢

1構成全分散式網絡型結構的綜合自動化系統。將原本按照分散考慮的變電站設備進行模塊化管理。充分地利用網絡技術，將多個電氣單元以及間隔單元的管理通過一個模塊來實現。建立分層分散式的自動化系統，其優點在于可以突破由于地域分散而產生不利管理，運用光纖通信技術實施網絡化管理，就可以將分散的集成功能模塊、主變電器的保護裝置以及高壓線路的保護裝置相互之間連接起來，一種全分散式的網絡型機構的綜合自動化系統形成了。

2開發通用的數字化設備管理平臺。目前變電站自動化技術在設備的使用和維護上，普遍具有專一性，各自廠家之間都有各自的維護操作方式，接口更是無法通用。隨著變電站自動化技術的發展，利用網絡將多功能數字平臺，軟件和硬件平臺為國家統一標準設計，并且能夠適應多樣化需求。為了適應自動化控制，并能夠有效維護，變電站自動化將被設計為開放性的。保護功能上經過優化后被綜合在一起，以實現數字化多功能保護，從而專用設備發展為通用管理設備。

3計算機控制發展為網絡智能控制。隨著機電一體化技術的發展，變電站的電氣設備在集成化的過程中，逐漸地形成了控制智能化和保護整體化。斷路器裝置和變電系統的各種保護裝置在智能化技術高度發展的今天，逐漸地提高其應用效率。比如，為了提高設備的空間使用率，可以對于各個連接設備進行優化、協調，使設備的各項使用功能更具有靈活性。另外，還要將數據的不一致性對大程度地消除，并提高數據采集以及控制的質量，增強變電系統的抗風險性。

六、結論

綜上所述，國家電網對于變電站安全運行的可靠性要求也越來越高，采用綜合自動化系統不但能夠提高電能服務質量，而且能夠降低運行成本，成為了電力系統未來發展的主要趨勢。數據通訊是變電站自動化系統的核心，對變電站的運行有著直接的影響，如果數據通訊的質量得不到保障，變電站的可靠性、抗干擾性等等性能也必然會受到影響，最終影響整個電網的安全。

參考文獻：

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