新一代變電站自動化網絡通信系統研究

吳慧笠

摘 要：近年來，變電站自動化發展條件日臻成熟，設備性能越來越完善，系統配置逐漸體現出分散性的特征，智能化、規范化成為變電站建設與發展的目標，變電站通信系統面臨著嚴峻考驗。鑒于此，本文對變電站自動化網絡通信進行分析與探究，旨在為相關人員起到參考作用。

關鍵詞：變電站;網絡通信系統;智能化

變電站自動化通信已經有了一段時間的發展歷史，主從式通信雖然是一種簡單易行的方式，但在技術方面卻存在著一定的欠缺。多年以來，總線類技術發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的技術手段，但伴隨著信息傳輸量的急劇，此項技術逐漸暴露出各種弊病。網絡通信系統是建立在TCPIP的基礎之上，憑借強大的開放性、兼容性、高效性、互操作性等優勢使數據傳輸速度得到了顯著提高，贏得了人們的認同。

一、新一代變電站自動化網絡通信系統概述

1.網絡通信系統

當越來越多的計算機與通信技術在變電站建設中得到了廣泛應用，太網技術逐漸成為記者站自動化系統中不可匱缺的一部分，在網絡控制的基礎上創建起分布式系統，體現出三大特征：

一是實時性。能在規定時間內達成任務目標，即使處于極壞情形之中，也能準確把握報文響應時間。

二是高效性。在報文幀中，可以通過數據幀的占比情況對通信率的大小與短幀結構的合理性做出評價。

三是優先性。根據各種數據的重要程度對其進行排序，把重要數據置頂支持優先調度并確保在規定時間內傳送此類數據。長期以來，太網一直采用CSMA/CD 協議，該協議雖然具備優先級傳輸的能力，但具有一定的不確定性，如果多個用戶同時搶占了總線控制權，就會引發嚴重沖突，無法將重要信息傳送到指定設備。在高新技術的有力支撐下，這一問題得到了有效解決，使變電站通信系統中的不足得到彌補，能為社會提供高品質的服務。

2.報文分類

從時域性視角出發，變電站通信網絡會把報文劃分為三種類型：一是周期性通信，即原始數據，在特定接口的支持下有目的地向間隔層傳送數據，受采樣頻率差異的影響，需要在3ms-10ms內完成;二是隨機性通信，即低速、文件傳輸數據，是在符合負指數分布規律的二極管上，大幅增加傳送數據量，但不會向傳輸時間提出較高要求;三是突發性通信，即中速與快速報文，雖然數據體量較少，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，先要提高文件內容的完整性，還要嚴格掌控傳輸時間。為了達到這一目的，先要明確極壞情形之下各個端點的報文延遲與系統實現程度，通過主處理器來實現MAC層的協議。在傳輸報文過程中，太網形成的通信延遲是由多個環節造成的，其中包括節點處理、實際傳播、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，二是優化通信速率。當前太網通信速度率已經達到了1000Mbits，符合遠動監控實時性標準，能明顯減輕通信延遲的現象。

三、基于RTPS的自動化通信網絡

在對RTPS之上的變電站網絡進行細致分析時，為了有效解決各種實際問題，需要采用一定的模型。在創建模型之前，先要對太網的具體情況進行剖析。如果變電站系統處于正常運行狀態之中，所有具備通信功能的裝置與計算機都成為太網節點。變電站系統需要傳輸大量報文，這些報文均存儲于系統之中，先要弄清所有報文的數據屬性，要對數據傳輸的有效性進行分析。在此期間不僅要運用Type等一系列重要參數，還要準確把握RTPS結構中各種類型數據的基本特征，把數據傳輸過程中涉及到的各種事件與信息量劃分成不同類型，進一步增強RTPS的數據流特性，為系統把控信息量、辨識信息狀態等做好準備。由于變電站的各個部分都有與之相匹配的標準，為了向所有的數據流提出細致要求，需要對數據流進行類型劃分，準確把握其特性，引入數據信息丟失重傳體系。這樣一來，不僅能確保各個部分的有序運行，也能對所有的測量值進行傳輸處理，提高數據傳輸的實時性。但這種做法不能確保不會發生數據丟失的現象，為了使數據出應有的價值，要及時獲取新數據。每一種數據的可傳輸性有所不同，傳輸之前如果未能劃分數據流，只是把這些數據編上序列號，數據就會面臨丟失的風險。因此，要根據Type劃分數據流，在此基礎添加序列號能進一步增強數據的可靠性。為了提高傳輸的便捷性，可以將Type范圍限定于1-10，用1-5來指代可靠性較強的數據，用6-10指代需要快速傳輸的數據，在電壓與電流值相等的情況下，序列號越大意味著數據傳輸的實時性標準越高。

總之，如果能對報文延遲產生足夠的了解，準確把握RTPS變電站系統的運行狀態，挖掘出存在于各個環節中的問題，就能使網絡通信系統存在的問題得以改善，提高系統運行的穩定性。

四、結語

在變電站自動化發展過程中，基于太網的通信系統成為核心內容，伴隨著這一領域研究的不斷深入，太網的實時性會得到大幅提升，報文傳輸優先級、應用層協議等方面存在的問題必定能迎刃而解，太網也能得到更為廣泛的應用。

參考文獻

[1]孫軍平，盛萬興，王孫安，等.新一代變電站自動化網絡通信系統研[J].中國電機工程學報，2017，23（3）：16～19，145.

[2]胡 榮.DF3300E 變電站綜合自動化網絡通信系統的研究[D].山東大學，2017.