苏州西门子中国授权代理商交换机供应商

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结束语

      本钢冷轧厂酸洗轧机联合机组自动控制系统经过多年运行，显示出良好的性能。系统稳定，故障率低。另外在实践中根据生产需要，笔者已将原英文画面与报警信息汉化，便于现场人员操作。另外将计算机软件功能做了许多扩充，如过程数据历史趋势记录显示、实时记录曲线显示、语音动态报警等。使之功能趋完善。

关键词：变电站综合自动化系统；站内监控功能；通信规约；设备选型

变电站综合自动化系统自20世纪90年代以来，一直是我国电力行业中的热点之一。它既是电力建设的需要也是市场的需要，我国每年变电站的数量以3%～5%的速度增长，每年有千百座新建变电站投入运行；同时根据电网的要求，每年又有不少变电站进行技术改造，以提高自动化水平。近几年来我国变电站综合自动化技术，无论从国外引进的，还是国内自行开发研制的系统，在技术和数量上都有显著的发展。

但工程实际当中，部分变电站综合自动化系统功能还不能充分发挥出来，存在问题较多，缺陷率很高，不能实现真正的无人值班。

1变电站综合自动化系统的现状及其存在的问题

1.1技术标准问题

目前变电站综合自动化系统的设计还没有统一标准，因此标准问题（其中包括技术标准、自动化系统模式、管理标准等问题）是当前迫切需要解决的问题。

1.1.1生产厂家的问题

目前在变电站综合自动化系统选型当中存在着如所选系统功能不够，产品质量不过关，系统性能指标达不到要求等情况，主要有以下问题：

•由于变电站综合自动化设备的生产厂家过分重视经济利益，用户又过分追求技术含量，而不重视产品的性能及实用性，因而一批技术含量虽较高，但产品并不过关，甚至结构、性很差的所谓高技术产品不断被使用。厂家只要有人买就生产，改进的积性不高，甚至有些产品生产过程中缺乏起码的措施，有些外购部件是缺乏管理，因而导致部分投产的变电站问题较多；

•有些厂家就某产品只搞技术鉴定，没搞产品鉴定；

•另外，生产厂家对变电站综合自动化系统的功能、作用、结构及各项技术性能指标宣传和介绍不够，导致电力企业内部人员对系统认识不透彻，造成设计漏洞较多。

1.1.2不同产品的接口问题

接口是综合自动化系统中非常重要而又长期以来未得到妥善解决的问题之一，包括RTU、保护、小电流接地装置、故障录波、无功装置等与通信控制器、通信控制器与主站、通信控制器与模拟盘等设备之间的通信。这些不同厂家的产品要在数据接口方面沟通，需花费软件人员很大精力去协调数据格式、通信规约等问题。

当不同厂家的产品、种类很多时，问题会很严重。

如果所有厂家的自动化产品的数据接口遵循统一的、开放的数据接口标准，则上述问题可得到圆满解决，用户可以根据各种产品的特点进行选择，以满足自身的使用要求。

1.1.3抗干扰问题

关于变电站综合自动化系统的抗干扰问题，亦即所谓的电磁兼容问题，是一个非常重要然而却常常被忽视的方面。传统上的变电站综合自动化设备出厂时抗干扰试验手段相当原始，仅仅做一些开关、电焊机、风扇、手提电话等定性实验，到现场后往往也只加上开合断路器的试验，一直没有一个定量的指标，这是一个大的隐患。

变电站综合自动化系统的抗干扰措施是保证综合自动化系统和稳定运行的基础，选择时应注意，合格的自动化产品，除满足一般检验项目外，主要还应通过高低温试验、耐湿热试验、雷电冲击电压试验、动模试验，而且还要通过四项电磁兼容试验，分别是：1MHz脉冲干扰试验、静电放电干扰试验、辐射电磁场干扰试验、快速瞬变干扰试验。

1.1.4传输规约和传输网络的选择问题

变电站和调度之间的传输规约。目前国内各个地方情况不统一，变电站和调度之间的信息传输采用各种形式的规约，如部颁CDT、SC-1801、DNP3.0等。

1995年IEC为了在兼容的设备之间达到互换的目的，颁布了IEC60870-5-101传输规约，为了使我国尽快采用远动传输的标准，1997年原电力部颁布了101规约的国内版本DL/T634-1997，并在1998年的桂林会议上进行了发布。该规约为调度端和站端之间的信息传输了标准，今后站端变电站综合自动化设备与远方调度传输协议应采用101规约。

站内局域网的通信规约。目前许多生产厂家各自为政，造成不同厂家设备通信连接的困难和以后维护的隐患。

1997年IEC颁布了IEC60870-5-103规约，国家经贸委在1999年颁布了103规约的国内版本DL/T667-1999，并在2000年的南昌会议上进行了发布，103规约为继电保护和间隔层（IED）设备与变电站层设备间的数据通信传输规定了标准，今后变电站综合自动化系统站内协议要求采用103规约。

电力系统的电能计量传输规约。对于电能计量采集传输系统，IEC在1996年颁布的IEC60870-5-102标准，即我国电力行业标准DL/T719-2000，是我们在实施变电站电能计量系统时需要遵守的。

上述的三个标准即常说的101、102、103协议，运用于三层参考模型（EPA）即物理层、链路层、应用层结构之上，是相当一段时间里指导变电站综合自动化技术发展的三个重要标准。这些标准是按照非平衡式和平衡式传输远动信息的需要的，能满足电力系统中各种网络拓扑结构，将得到广泛应用。

IE57即将无缝远动通信体系结构，具有应用开放和网络开放统一的传输协议IEC61850。该协议将是变电站(RTU或者变电站综合自动化系统)到控制的通信协议，

也是变电站综合自动化系统，甚至控制的的通信协议。目前各个公司使用的标准尚不统一，系统互联和互操作性差，因此，在变电站综合自动化系统建设和设备选型上应考虑传输规约问题，即在变电站和控制之间应使用101规约，在内部应使用103规约，电能量计量计费系统应使用102规约。新的标准IEC61850颁布之后，变电站综合自动化系统从过程层到控制将使用统一的通信协议。

1.1.5开放性问题

变电站综合自动化系统应能实现不同厂家生产的设备的互操作性(互换性)；系统应能包容变电站自动化技术新的发展要求；还考虑和支持变电站运行功能的要求。而现有的变电站综合自动化系统却不能满足这样的要求，各厂家的设备之间接口困难，甚至不能连接，从而造成各厂家各自为政，重复开发，浪费了大量的财力物力。

另外，各种屏体及设备的组织方式不尽相同，给维护和管理带来许多问题。

在我们现有的综合自动化设备中，厂家数量较多,各厂不同系列的产品造成产品型号复杂，备品备件难以实现，设备运行率低的问题。

1.2组织模式选择的问题

变电站综合自动化系统实现的方案随着变电站的规模、复杂性、变电站在电力系统的重要地位、所要求的性以及变电层和过程层总线的数据流率的不同而变化。如果一个变电站综合自动化系统模式选择合适的话，不仅可以节省投资、节约材料，而且由于系统功能全、质量高、其性高、可信度大，便于运行操作。因此，把好变电站综合自动化系统的选择关，意义十分重大。

目前应用较广泛的变电站综合自动化系统的结构形式主要有集中式、分散与集中相结合和全分散式三种类型。现将三种结构形式的特点简述如下。

集中式：集中式结构的变电站综合自动化系统是指采用不同档次的计算机，扩展其外围接口电路，集中采集变电站的模拟量、开关量和数字量等信息，集中进行计算与处理，分别完成微机控制、微机保护和一些自动控制等功能。这种系统结构紧凑、体积小、可减少占地面积、造价低，适用于对35kV或规模较小的变电站，但运行性较差，组态不灵活。

分散与集中相结合：分散与集中相结合的变电站综合自动化系统是将配电线路的保护和测控单元分散安装在开关柜内，而高压线路和主变压器保护装置等采用集中组屏的系统结构。此结构形式较常用，它有如下特点：

•10～35kV馈线保护采用分散式结构，就地安装，可节约控制电缆，通过现场总线与保护管理机交换信息。

•高压线路保护和变压器保护采用集中组屏结构，保护屏安装在控制室或保护室中，同样通过现场总线与保护管理机通信，使这些重要的保护装置处于比较好的工作环境，对性较为有利。

•其他自动装置中，如备用电源自投控制装置和电压、无功综合控制装置采用集中组屏结构，安装于控制室或保护室中。

全分散式：全分散式的变电站综合自动化系统是以一次主设备如开关、变压器、母线等为安装单位，将控制、I/O、闭锁、保护等单元分散，就地安装在一次主设备屏（柜）上。

站控单元通过串行口与各一次设备相连，并与管理机和远方调度通信。它有如下特点：

•简化了变电站二次部分的配置，大大缩小了控制室的面积。

•减少了施工和设备安装工程量。由于安装在开关柜的保护和测控单元在开关柜出厂前已由厂家安装和调试完毕，再加上铺设电缆的数量大大减少，因此现场施工、安装和调试的工期随之缩短。

•简化了变电站二次设备之间的互连线，节省了大量连接电缆。

•全分散式结构性高，组态灵活，检修方便，且抗干扰能力强，性高。

上述三种变电站综合自动化系统的推出，虽有时间先后，但并不存在前后替代的情况，变电站结构形式的选择应根据各种系统特点和变电站的实际情况，予以选配。如以RTU为基础的变电站综合自动化系统可用于已建变电站的自动化改造，而分散式变电站综合自动化系统，适用于新建变电站。

由于微处理器和通信技术的迅猛发展，变电站综合自动化系统的技术水平有了很大的提高，结构体系不断完善，全分散式自动化系统的出现为变电站综合自动化系统的选型提供了一个广阔的选择余地。伴随着变电站综合自动化系统应用的增多，无论是新建、扩建或技改工程，其综合自动化系统的选型都应该严格执行有关选型规定，力求做到选型规范化。经选用的变电站自动化系统不仅要技术、功能齐全、性能价格比高，系统的可扩展性和适用性好，而且要求生产厂家具有相当技术实力，有一定运行业绩和完整的体系、完善的售后服务体系。

1.3电力管理体制与变电站综合自动化系统关系问题

变电站综合自动化系统的建设，使得继电保护、远动、计量、变电运行等各相互渗透，传统的技术分工、管理已经不能适应变电站综合自动化技术的发展，变电站远动与保护虽然有明确的设备划分，但其内部联系已经成为不可分割的整体，一旦有设备缺陷均需要两个同时到达现场检查分析，有时会发生推诿责任的情况，造成大的浪费，而且两衔接部分的许多缺陷问题成为“两不管地带”，不利于开展工作。

在管理上，变电站综合自动化设备的运行、检修、检测，尤其是远动系统的实时性、遥测精度、遥信变位响应速度、信号复归和事故总信号等问题仍需要规范和加强；对传动实验及通道联测的实现、软件资料备份等问题提出了新的课题内容。

1.4运行维护人员水平不高的问题

解决好现行的变电站综合自动化系统管理体制和技术标准等问题的同时，还要培养出一批高素质的队伍。

目前，变电站综合自动化系统绝大部分设备的维护依靠厂家，在管理上几乎没有队伍，出了设备缺陷即通知相应的厂家来处理，从而造成缺陷处理不及时等一系列问题。

要想维护、管理好变电站综合自动化系统，要成立一只化的队伍，培养出一批能跨学科的复合型人才，加宽相关之间的了解和学习。

其次，变电站综合自动化的划分应尽快明确，杜绝各基层单位“谁都管但谁都不管”的现象。变电站综合自动化的明确，对于加强电网管理水平，防止电网事故具有重大意义。

2结束语

近年来，通信技术和计算机技术的迅猛发展，给变电站综合自动化技术水平的提高注入了新的活力，变电站综合自动化技术正在朝着网络化、综合智能化、多媒体化的方向发展。

鉴于变电站综合自动化系统当前还缺乏一个统一的，这就需要与之相关的各岗位的电力工作者在实际操作过程中不断总结经验，找到其规律性，不能因循守旧，而应根据具体情况，遵循科学、严谨的工作原则，用发展的眼光来进行变电站综合自动化系统的建设，以保证电网、经济、地运行。

一、工业以太网冗余技术概述
        由于恶劣的工业环境，使得工业控制网络比商用网络提出了高的性要求，导致工业以太网的冗余技术应运而生。工业自动化中的以太网冗余技术包括：电源冗余、介质冗余、网络节点冗余等内容。
        控制系统的基本冗余要求就是通信网络每一部分在出现电源故障后都能够连接到后备电源上，一旦停电，后备电源就开始接替供电，并且通过E—mail或者继电器输出向管理人员发送电源故障警报。介质冗余可以在部分网络网络节点处构成一条备用路径，这就是TSC所倡导的工业以太网环网技术。
        网络节点冗余是使与设备连接的交换机构建双网络节点，2个网络节点都连接到双引导的控制器上。当灾难发生的时候，为保证系统正常运行，控制器确保与终端连接，2个以太网界面均应连接到2个冗余交换机上，并选择较稳定的一条作为主路径。网络冗余即架构一个所有设备都有冗余功能的网络。一个的冗余系统包含：冗余交换机、冗余通信端口和一对冗余设备。所有的以太网设备和工作站都要连接到2个立的网络环路中去。系统冗余可以形成一个数据流失少、具备快速冗余时间的网络。
二、双重冗余工业以太网在DCS中的实现
        为构建10M／100M自适应双重冗余工业现场以太通讯网络，选择匹配的网络类型并进行合理的冗余配置。
        ，选择工业以太网类型考虑与已有的控制平台匹配及各类网络的特点。由于控制平台所采用的系列PLC具有基于Modbus／TCP协议的工业以太网通讯模块，同时Modbus／TCP工业以太网由于具有简单、的特点，并且在考虑初始投资和充分利用现有资源上有明显优势。因此，系统中采用基于Modbus／TCP协议的10M／100M自适应工业以太网。
        其次，为保通讯网络的性，根据现场的实际情况对控制网络设备要进行合理的冗余。①电源性：为保网络设备的电源能正常，因此所有的交换机的电源均采由UPS供电。②设备冗余：在每个配置2台TSC Carat5508系列交换机，同时每台交换机均采用冗余电源配置，在每一台PLC上设置两块通讯以太网卡，在每一台监控计算机中均配置2块以太网卡。③通信介质冗余：采用工业冗余环网协议使得每个设备间的通讯均存在冗余通路。通过上述冗余技术终实现了基于Modbus／TCP协议的双重冗余星型10M／100M自适应工业以太网。系统的结构图如图1所示。
         从图1可以看出，通讯系统的性通过冗余技术得以保证，若系统其中一个通讯通道中设备出现任何的故障，可以切换至另一个通讯通道通过冗余设备进行通信。
三、结束语
使用信通解决方案的优势
1. 优的工业冗余环网协议“Supreme-Ring”
2. 单点或非同一主机所连的多点网络故障不会影响系统正常运行
4. 在潮湿、高温环境中能够长期工作
5. 优化的管理方式
6. 良好的可扩展性和可维护性
        近几年工业以太网技术有了长足进步，采用环型连接代替星型、总线型、使用以太网交换技术、全双工通讯技术及虚拟局域网技术等措施，使得以太网通信的实时性及确定性得以保证；从物理层及协议等方面完善以太网络，达到了工业要求的高性；总之，随着工业以太网技术的成熟和统一，工业以太网技术应用将会越来越广泛为自动化技术的实现提供为强大的的保，将在国家“以信息化带动工业化”的进程中发挥越来越重要作用。