一种能实现异种网络互联的通信控制器

变电站内通信网络的多样性给了用户更多选择，同时也带来了如何将这些异种网络互联以实现互操作的现实问题。变电站内的设备同样面临着数据集中、传输和维护的新课题，一个可行的解决方法就是实现设备网络化。文中基于嵌入式以太网技术，设计了一种具有多种接口，能实现异种网络互联的通信控制器。通过这种通信控制器，可以实现低速的串行总线、现场总线网络和高速以太网之间的互联，以及串行总线协议和现场总线协议到TCP/IP协议的转换，从而实现不同厂商的异种网络互联，构建出高速、可靠、开放的站内通信网络。由于以太网和Internet能够方便地实现互联，对变电站内智能电子设备（IED）的数据访问可以方便地扩展到整个广域网范围内，从而实现基于Internet的远程控制。     

基于ARM平台及嵌入式实时操作系统的通信管理机

变电站内的通信网络和通信协议的多样性带来了如何实现互操作的现实问题,而基于IEC61850标准的变电站自动化系统不可能短期内实现,一个可行的解决方案就是在变电站通信网络中采用通信管理机。通过通信管理机,可以实现低速的串行总线、现场总线网络和高速以太网之间的互联,构建出高速、可靠、开放的变电站通信网络。基于ARM平台采用嵌入式以太网技术和嵌入式实时操作系统,设计了一种具有多种通信接口,能实现异种网络互联的通信管理机,简述了通信管理机在变电站自动化系统应用优势,详细介绍了该系统软、硬件的设计实现。     

以太网在变电站自动化系统通信中的应用前景

从变电站自动化系统的分层分布式结构及其通信任务和要求出发,分析了目前现场总线技术标准过多,信息交互困难及通信控制器不易扩展,开放性、灵活性不强的缺陷。提出基于以太网的变电站自动化系统,重点论述了基于网络控制的分布式变电站自动化系统网络结构简单、设备通用、通信速率快、全双工通信等优点;特别给出了嵌入式以太网的应用模式(每个间隔层设备配置一个以太网接口、多个智能电子设备通过RS-232/485或现场总线与以太网连接、以上2种的混合模式);最后,指出采用交换式高速以太网,并使节点工作在全双工方式,能满足变电站数据传输的实时性和可靠性要求。     

广域测量系统中PMU的通信方案

在基于数字信号处理器（DSP）和高速AVR系列单片机的双CPU协调工作的同步相量测量单元（PMU）研究开发的基础上，进行了其通信方式的研究。PMU内部DSP与AVR单片机之间采用串行外围接口（SPI）实现高速可靠通信，以便AVR单片机完成瞬时数据和相量数据的记录、显示和通信，实现PMU独立运行；PMU与现场工控机之间采用通用串行总线(USB)接口传送瞬时数据和相量数据，实现局域分析和控制；以控制器局域网（CAN）总线和工业以太网技术相结合的通信方式把相量数据传送至测量中心实现全网分析和控制。     

基于C8051F单片机的Profibus-DP从站的开发

为了使具有RS485/RS232接口的设备方便地接入Profibus现场总线网络,基于C8051F020单片机,研制了以西门子公司的协议芯片SPC3为基础的Profibus-DP从站。首先介绍了Profibus通信的基本原理,然后详细论述了系统的硬件构成,给出了相应的功能框图,同时对软件的整体结构及部分功能模块进行了论述,最后给出了试验结果。试验结果表明设备间通信正常,该接口控制器可以应用于数据采集、执行和控制等设备,实现RS485/RS232设备与Profibus现场总线的无缝互联。     

基于嵌入式以太网的变电站自动化系统的实现

提出了基于嵌入式以太网的变电站自动化系统通信网络的3种典型应用模式及其适用范围,论述了基于嵌入式以太网的变电站自动化系统中间隔层设备与站控层设备之间的通信宜采用UDP数据报传输层协议的必要性.为了将IEC 60870-5-103应用于变电站内采用以太局域网的情况,给出了基于嵌入式以太网的变电站自动化系统传输协议的有关定义和网络传输要求.文中所提出的通信网络及传输协议已在工程实际中大量应用,取得了良好的效果.     

广域测量系统中PMU的通信方案

在基于数字信号处理器(DSP)和高速AVR系列单片机的双CPU协调工作的同步相量测量单元(PMU)研究开发的基础上,进行了其通信方式的研究。PMU内部DSP与AVR单片机之间采用串行外围接口(SPI)实现高速可靠通信,以便AVR单片机完成瞬时数据和相量数据的记录、显示和通信,实现PMU独立运行;PMU与现场工控机之间采用通用串行总线(USB)接口传送瞬时数据和相量数据,实现局域分析和控制;以控制器局域网(CAN)总线和工业以太网技术相结合的通信方式把相量数据传送至测量中心实现全网分析和控制。     

基于以太网与CAN总线互联网关的变电站自动化系统通信网络设计

以太网和CAN总线配合应用已经成为新一代变电站自动化系统的发展趋势。结合变电站自动化系统的分层分布式结构及其通信任务和要求,针对变电站自动化系统间隔层装置多、大量的智能单元信息交互困难以及通信控制器不易扩展等缺陷,设计了一种基于以太网和CAN总线互联网关的变电站自动化系统通信网络,为实现变电站自动化系统互操作性、可扩展性和高可靠性提供了可行依据。     

广义现场总线标准与工业以太网

较全面地论述了现场总线及不同工业领域的低层串行数字通信网络的国际标准：包括8类总线的IEC61158标准，以及用于公路车辆数字信息交换的ISO11898标准，列车通信网标准IEC61375，用于低压配电与控制装置的控制器与设备接口标准IEC62026，用于工业机械（机床）运动控制的实时通信标准IEC61491（SERCOS）。介绍了我国制订现场总线标准的动向。论述了高速以太网用作现场总线的发展趋势。     

供配电线路自适应保护系统通信性能分析

为验证供配电线路自适应保护系统的通信性能,基于DeviceNet现场总线和工业以太网构建了其通信网络。提出了现场总线传送延时模型和性能评价指标,评估了自适应保护系统DeviceNet通信在状态改变和轮询这2种数据触发方式下的传送延时、吞吐量、网络效率、网络利用率;给出了交换式工业以太网传送延时的组成及基本公式,分析了自适应保护系统内交换式工业以太网周期性通信的传送延时。仿真结果表明,该系统DeviceNet通信和工业以太网通信在实时性、可靠性方面均能满足变电站自动化的要求。     

中、低压电气智能终端设备在火力发电厂的应用

针对应用于火力发电厂厂用电系统的中(6/10kV)、低(380V)压系统的控制特点,提出了总线智能终端设备应具有保护、遥控、遥信、通信等基本功能。中压系统智能化设备一般配置数字式保护测控装置及数字式测控装置。低压系统智能化设备一般配置智能电动机控制器、智能仪表、综合保护测控装置或框架断路器智能控制单元等。目前,电厂智能终端设备常用的现场总线类型主要有:基于Modbus-RTU协议的RS-485总线、CAN总线、Profibus-DP、Lonworks等4类,此外,工业以太网的应用日趋广泛。对于控制对象较少的电厂,采用RS-485总线、CAN总线较为经济适用,而对控制对象众多的大、中型电厂,则建议采用Profibus-DP、Lonworks、以太网等通信速率高、节点容量大、传输距离长的总线。     

变电站继电保护信息传输方式

随着变电站规模的扩大，对变电站通信水平的要求也越来越高。文章回顾了变电站通信技术的发展历程，介绍了继电保护数据传输的几种主要通信组网方式，并通过分析硬件结构、通信规约以及在变电站中的应用情况等，比较了这几种组网方式的优缺点。通过分析得出，现场总线方式适用于中、低压变电站系统，通常和以太网技术相结合能够发挥更好的作用；而以太网和3-Agent技术适用于高压、超高压系统，它们优越的性能可以保障继电保护信息实时可靠地传输。     

变电站继电保护信息传输方式

随着变电站规模的扩大,对变电站通信水平的要求也越来越高.文章回顾了变电站通信技术的发展历程,介绍了继电保护数据传输的几种主要通信组网方式,并通过分析硬件结构、通信规约以及在变电站中的应用情况等,比较了这几种组网方式的优缺点.通过分析得出,现场总线方式适用于中、低压变电站系统,通常和以太网技术相结合能够发挥更好的作用;而以太网和3-Agent技术适用于高压、超高压系统,它们优越的性能可以保障继电保护信息实时可靠地传输.     

变电站综合自动化系统通信功能的研究

变电站自动化技术的关键是通信技术的实现.文章首先介绍了变电站通信的特点与要求,然后介绍了变电站主要应用的通信网络,主要有RS-422/485接口总线网、CAN现场总线网、以太网,以及变电站通信的主要内容,主要包括变电站内部各部分之间的信,息传递和变电站与操作控制中心的信息传递,最后介绍了变电站综合自动化通信的协议标准.     

嵌入式以太网在变电站自动化系统智能化电气设备上的实现

介绍了基于IEC61850体系的变电站自动化系统结构，并指出其主要的实现目标及倡导的基于以太网技术的“无缝通信体系”，阐述了将NET ARM以太网控制器及收发器芯片集成到现有的智能化电气设备(IED)上的实现方案和IED直接上以太网的设计思想。同时指出应用基于TCP／IP的IEC60870—5—104应用层协议在变电站自动化系统内及与调度自动化系统间实现无缝通信是当前非常实际的办法。     

嵌入式以太网在微机继电保护装置中的应用

回顾了变电站自动化系统通信技术的发展历程,从通信距离、通信速率、节点数等方面对串行通信技术和现场总线技术进行了比较,并提出了一种继电保护中以太网通信的接口电路的软、硬件设计方案.该方案选用内置因特网和以太网协议族的W3100A芯片,减少了软件协议的编写,而且传输速率高、工作方式灵活.所有芯片的电压等级均为3.3 V,功耗低、实用性强.     

非综自变电站改成基于IEC61850规约变电站改造方案

为适应智能电网的建设需要,对非综合自动化变电站建设建议全部改造成IEC61850规约变电站.变电站自动化系统只在站控层和间隔层实现基于IEC61850标准的系统;监控装置、远动装置、继保子站、测控装置、电压切换装置和低压裳置全部按新建变电站配置.自动化系统的站控层采用双以太网,采用IEC61850规约;保护通信予站采用单以太网,IEC61850规约;低压保护设备、测控装置、新上高/中压保护设备采用IEC61850规约,通过双网将数据上送监控装置.未改造的采用RS-485或以太网103通信的保护设备,由各制造厂家负责升级改造.根据目前非综自站的现状,指出应考虑改造顺序、网络设备、增加交/直流馈线柜等方面问题.     

单芯片以太网的开发及其在电气自动化中应用

针对传统串行通信方式不能满足电气设备在线检测和继电保护的现实,提出了采用TCP/IP技术的实时信息传输方案。系统采用MC9S12NE64芯片构成嵌入式以太网解决方案。该单芯片集成有FreescaleCPU12内核和10/100Base-T以太网,只需1片MC9S12NE64芯片、1个以太网变压器、1个RJ45接口就能构成最小系统。系统工作在内嵌以太网控制器的驱动的基础上,通信协议采用经改造的TCP/IP协议,且设计实现了一个串口(RS-232)转以太网的网关和一个内嵌Web服务器。详细讨论了其在备用电源自动投入装置的实时通信和发电机在线监测中的应用。