电力系统实时决策系统中的实时通信.docx

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1、电力系统实时决策系统中的实时通信 【摘 要】现代电力系统日益困难、运行方式困难多变，电力系统通信的实时性越来越重要。本文分析了电力系统通信的实时性要求，探讨了网络应用于系统通信的可行性，具体分析了网络应用于电力系统通信时实时性的解决方法。 【关键词】电力系统；网络；通信实时性 前言 变电站二次系统对于保障一次系统的平安、稳定和经济运行发挥着至关重要的作用。目前变电站二次系统中的设备，但大多数都是功能单一的独立设备，各个设备缺乏整体协调和功能的优化功能，而且功能交叉严峻。其次，为了保障电力信息的平安和牢靠性能，一般采纳专用网络技术构成各自独立的子系统，如切负荷限制子系统、变电站监控子系统、动态监

2、测子系统、故障处理子系统等，由于受当时通信技术和网络技术等详细条件的限制，过程层和间隔层之间的通信大多采纳点对点的并行电缆通信，二次接线相当困难。 现代电力系统日益困难、运行方式困难多变，使变电站自动化系统面临的任务更加繁重，须要解决的问题变得更多更为困难；其次，电力市场的竞争，要求变电站自动化的各系统逐步走向集成化，使资源共享和系统性价比提高。由于网络具有标准化、敏捷性、价格低廉、稳定牢靠、通信速率高、软硬件产品丰富、应用广泛以及支持技术成熟等优点，网络为代表的通信技术正成为变电站网络通信系统发展中的新亮点。 1.变电站自动化系统数据通信的实时性要求 变电站自动化系统的数据通信网络要能刚好地

3、传输现场的实时运行信息和操作限制信息，在电力工业标准中对系统的数据传送都有严格的实时性指标，因此网络必需很好地保证数据通信的实时性。要求变电站内通信网络传输信息时间：设备层和间隔层之间、间隔内各个设备之间、间隔层各间隔单元之间为1101ms；间隔层和变电站层之间为101010ms；变电站层各个设备之间、变电站和限制中心之间1010ms。各层之间的数据流峰值为：设备层和间隔层之间数据流也许250KBit/s，取决模拟量的采样速度；间隔层各单元之间数据流也许60KBit/s或130KBit/s，取决是否采纳分布母线爱护；间隔层和变电站层之间及其它链路之间数据流也许在1OOKBit/s及以下。 2.

4、网络的实时实力分析 对比探讨了一般网络和令牌总线网的性能，并得出结论：在网络负荷小于25%状况下，网络的响应时间要比令牌总线网络快得多。同时，网络的CSMA/CD方法也优越于令牌传递的传输管理方法，运用这种方法隨时可以发送某个节点想发送的数据，而不必获得令牌限制权。因此，在故障状况下只要突发性数据使网络的负荷量小于25%，运用网络便可得到最好的系统响应。 对变电站自动化系统而言，通过LAN执行限制功能的“实时”性要求通常定义为4ms。为了定性地衡量网络是否能满意电力系统中“实时性”要求。探讨表明，无论是通过共享HUB连接的101Mb/s网络还是通过交换式HUB连接的10Mb/s网络，都能满意4

5、ms这一网络通信时间要求。 3.解决网络实时性的方法 3.1采纳全双工交换式网络技术 网络交换机在端口之间数据帧的输入和输出不受CSMA/CD机制的约束，避开了冲突；而全双工通信又使得端口间两对双绞线上可以同时接收和发送报文帧，也不再受到CSMA/CD的约束，任一节点发送报文帧时不会再发生碰撞，冲突域己经不复存在。因此，网络的通信实时性有了重要保障。此外，运用交换式集线器还可以扩大网络带宽。对于一般共享式网络。 3.2降低网络负载 实际应用阅历结果表明，对于共享式网络来说，当通信负荷在25%以下的，可保证通信畅通，当通信负荷在5%左右，网络上碰撞的概率几乎为零。由于工业限制网络与商业网不同，每

6、个节点传送的实时数据量很少，可以通过限制每个网段站点的数目，降低网络流量。 3.3提高网络传输速率 传输速率较高时，网络传输所需时间将会很大程度的减小，网络负荷会大大降低，其通信响应的实时性得到了很大程度的提高。 3.4应用报文优先级技术 依据IEEE802.3p&q，在智能式交换机或集线器中，设计优先级处理功能。通过这个优先级进行排序，使工业现场中的紧急事务的信息能够刚好胜利地传送到中心限制系统去，以便得到刚好汇总和处理。 3.5采纳虚拟局域网技术 虚拟局域网的问世打破了传统网络的许多固有观念，使网络结构更加敏捷、便利。事实上，VLAN是一个广播域，不受地理位置限制，可以依据部门职能、对象组

7、和应用等将不同地理位置的网络用户划分为一个逻辑网段。这样可以将一台限制层计算机配置成多个部门并可同时访问、也可以同时访问多个虚拟网的资源。 3.6网络系统硬件 基于监控网络的实时性要求，该网络系统的硬件结构主要分为以下3个部分：其一，现场网络部分。位于这部分中的硬件详细负责将各类协议连接起来，然后通过TCP/IP对全部数据信息进行传送；其二，信息汇合、处理。这部分硬件主要负责采集现场网络部分中的数据信息，然后存储到相应的数据库中，并对其进行处理；其三，管理部分。这部分硬件是ERP的一个分支子系统，主要负责信息网络的管理。在进行以上三部分硬件设计时已经充分地考虑了每一部分中网络平安、数据流以及冗

8、余限制等关键性问题，并且子网之间也都采纳了相应的设备进行连接，如交换机、网关以及路由器等等。在现场网络部分中，各类数据信息不但可以通过自身的总线方式及相关结构方式进行数据传输，而且位于上层的GW和AW也可利用内部局域网或TCP/IP获得相应的数据信息，进而实现了数据信息的快速传输，有效地确保数据的实时性。同时文件格式及实时响应两者的有机统一，也在肯定程度上保障了整个系统的平安性。一旦有非法用户对其进行访问或是相对现场设备进行限制时，必需经过服务器及交换机，还需通过用户名及、密码及CP端验证，进而形成了一个三级平安爱护网。此外，在平安性方面除了硬件上的一些平安设备之外，还对系统进行了相应的平安设

9、计。通过路由器能够使数据发布服务器与管理部分进行有效连接，从而可以使各类相关数据信息传输至MIS系统当中，以此来实现网络结构的整体性。通过上诉三个硬件部分的设计，并配以各种平安爱护，监控网络可在负载正常的条件下平安牢靠运行。 4.结束语 近年来，电力系统实时限制的应用程序发展较快，大致可分为两大类：面对平安的应用程序和面对经济的应用程序。前者主要有平安监视、平安分析和平安对策；后者主要有自动调频和经济调度。 参考文献： 1黄文君.实时限制系统网络设计J.机电工程，2000，17. 2曾庆禹，李国龙.变电站集成技术的发展现代紧凑型变电站J.电网技术，2002，26：60-67. 3冯冬芹，金建祥，王为民.基于EPA的分布式网络限制系统结构J.自动化仪表，2003，24：68-73. 第6页 共6页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页