新一代變電站自動化網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)研究

吳慧笠

摘 要：近年來，變電站自動化發(fā)展條件日臻成熟，設(shè)備性能越來越完善，系統(tǒng)配置逐漸體現(xiàn)出分散性的特征，智能化、規(guī)范化成為變電站建設(shè)與發(fā)展的目標(biāo)，變電站通信系統(tǒng)面臨著嚴(yán)峻考驗(yàn)。鑒于此，本文對變電站自動化網(wǎng)絡(luò)通信進(jìn)行分析與探究，旨在為相關(guān)人員起到參考作用。

關(guān)鍵詞：變電站;網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng);智能化

變電站自動化通信已經(jīng)有了一段時間的發(fā)展歷史，主從式通信雖然是一種簡單易行的方式，但在技術(shù)方面卻存在著一定的欠缺。多年以來，總線類技術(shù)發(fā)揮出不可估量的作用也取得了明顯成效，是一種抗干擾性較強(qiáng)的技術(shù)手段，但伴隨著信息傳輸量的急劇，此項(xiàng)技術(shù)逐漸暴露出各種弊病。網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)是建立在TCPIP的基礎(chǔ)之上，憑借強(qiáng)大的開放性、兼容性、高效性、互操作性等優(yōu)勢使數(shù)據(jù)傳輸速度得到了顯著提高，贏得了人們的認(rèn)同。

一、新一代變電站自動化網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)概述

1.網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)

當(dāng)越來越多的計算機(jī)與通信技術(shù)在變電站建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用，太網(wǎng)技術(shù)逐漸成為記者站自動化系統(tǒng)中不可匱缺的一部分，在網(wǎng)絡(luò)控制的基礎(chǔ)上創(chuàng)建起分布式系統(tǒng)，體現(xiàn)出三大特征：

一是實(shí)時性。能在規(guī)定時間內(nèi)達(dá)成任務(wù)目標(biāo)，即使處于極壞情形之中，也能準(zhǔn)確把握報文響應(yīng)時間。

二是高效性。在報文幀中，可以通過數(shù)據(jù)幀的占比情況對通信率的大小與短幀結(jié)構(gòu)的合理性做出評價。

三是優(yōu)先性。根據(jù)各種數(shù)據(jù)的重要程度對其進(jìn)行排序，把重要數(shù)據(jù)置頂支持優(yōu)先調(diào)度并確保在規(guī)定時間內(nèi)傳送此類數(shù)據(jù)。長期以來，太網(wǎng)一直采用CSMA/CD 協(xié)議，該協(xié)議雖然具備優(yōu)先級傳輸?shù)哪芰Γ哂幸欢ǖ牟淮_定性，如果多個用戶同時搶占了總線控制權(quán)，就會引發(fā)嚴(yán)重沖突，無法將重要信息傳送到指定設(shè)備。在高新技術(shù)的有力支撐下，這一問題得到了有效解決，使變電站通信系統(tǒng)中的不足得到彌補(bǔ)，能為社會提供高品質(zhì)的服務(wù)。

2.報文分類

從時域性視角出發(fā)，變電站通信網(wǎng)絡(luò)會把報文劃分為三種類型：一是周期性通信，即原始數(shù)據(jù)，在特定接口的支持下有目的地向間隔層傳送數(shù)據(jù)，受采樣頻率差異的影響，需要在3ms-10ms內(nèi)完成;二是隨機(jī)性通信，即低速、文件傳輸數(shù)據(jù)，是在符合負(fù)指數(shù)分布規(guī)律的二極管上，大幅增加傳送數(shù)據(jù)量，但不會向傳輸時間提出較高要求;三是突發(fā)性通信，即中速與快速報文，雖然數(shù)據(jù)體量較少，但需要快速傳輸。

二、報文延遲原因

變電站要想提高報文成功率，先要提高文件內(nèi)容的完整性，還要嚴(yán)格掌控傳輸時間。為了達(dá)到這一目的，先要明確極壞情形之下各個端點(diǎn)的報文延遲與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)程度，通過主處理器來實(shí)現(xiàn)MAC層的協(xié)議。在傳輸報文過程中，太網(wǎng)形成的通信延遲是由多個環(huán)節(jié)造成的，其中包括節(jié)點(diǎn)處理、實(shí)際傳播、報文等待等。為了使通信延遲的問題得到妥善解決，切實(shí)提高通信效率，主要可以采用兩種方法，一是降低傳輸沖突，二是優(yōu)化通信速率。當(dāng)前太網(wǎng)通信速度率已經(jīng)達(dá)到了1000Mbits，符合遠(yuǎn)動監(jiān)控實(shí)時性標(biāo)準(zhǔn)，能明顯減輕通信延遲的現(xiàn)象。

三、基于RTPS的自動化通信網(wǎng)絡(luò)

在對RTPS之上的變電站網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行細(xì)致分析時，為了有效解決各種實(shí)際問題，需要采用一定的模型。在創(chuàng)建模型之前，先要對太網(wǎng)的具體情況進(jìn)行剖析。如果變電站系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)之中，所有具備通信功能的裝置與計算機(jī)都成為太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)。變電站系統(tǒng)需要傳輸大量報文，這些報文均存儲于系統(tǒng)之中，先要弄清所有報文的數(shù)據(jù)屬性，要對數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行赃M(jìn)行分析。在此期間不僅要運(yùn)用Type等一系列重要參數(shù)，還要準(zhǔn)確把握RTPS結(jié)構(gòu)中各種類型數(shù)據(jù)的基本特征，把數(shù)據(jù)傳輸過程中涉及到的各種事件與信息量劃分成不同類型，進(jìn)一步增強(qiáng)RTPS的數(shù)據(jù)流特性，為系統(tǒng)把控信息量、辨識信息狀態(tài)等做好準(zhǔn)備。由于變電站的各個部分都有與之相匹配的標(biāo)準(zhǔn)，為了向所有的數(shù)據(jù)流提出細(xì)致要求，需要對數(shù)據(jù)流進(jìn)行類型劃分，準(zhǔn)確把握其特性，引入數(shù)據(jù)信息丟失重傳體系。這樣一來，不僅能確保各個部分的有序運(yùn)行，也能對所有的測量值進(jìn)行傳輸處理，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時性。但這種做法不能確保不會發(fā)生數(shù)據(jù)丟失的現(xiàn)象，為了使數(shù)據(jù)出應(yīng)有的價值，要及時獲取新數(shù)據(jù)。每一種數(shù)據(jù)的可傳輸性有所不同，傳輸之前如果未能劃分?jǐn)?shù)據(jù)流，只是把這些數(shù)據(jù)編上序列號，數(shù)據(jù)就會面臨丟失的風(fēng)險。因此，要根據(jù)Type劃分?jǐn)?shù)據(jù)流，在此基礎(chǔ)添加序列號能進(jìn)一步增強(qiáng)數(shù)據(jù)的可靠性。為了提高傳輸?shù)谋憬菪?，可以將Type范圍限定于1-10，用1-5來指代可靠性較強(qiáng)的數(shù)據(jù)，用6-10指代需要快速傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，在電壓與電流值相等的情況下，序列號越大意味著數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時性標(biāo)準(zhǔn)越高。

總之，如果能對報文延遲產(chǎn)生足夠的了解，準(zhǔn)確把握RTPS變電站系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，挖掘出存在于各個環(huán)節(jié)中的問題，就能使網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)存在的問題得以改善，提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

四、結(jié)語

在變電站自動化發(fā)展過程中，基于太網(wǎng)的通信系統(tǒng)成為核心內(nèi)容，伴隨著這一領(lǐng)域研究的不斷深入，太網(wǎng)的實(shí)時性會得到大幅提升，報文傳輸優(yōu)先級、應(yīng)用層協(xié)議等方面存在的問題必定能迎刃而解，太網(wǎng)也能得到更為廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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