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變電站網絡通信論文

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變電站網絡通信論文

1.網絡通信結構的選擇

1.1利用通信控制器實現變電站網絡通信

變電站綜合自動化系統中網絡通信結構對整個自動化系統的安全、快速、可靠性運行有著重要作用。網絡通信不僅能夠有效提升變電站的運行效率,而且也體現了一個變電站的自動化發展水平。利用通信控制器實現變電站內網絡通信在變電站綜合自動化系統中根據其邏輯結構可將其分為:過程層、間隔層、通信控制層和站控層四個層次;其中,通信控制層和站控層采用的是高度網絡通信;過程層和間隔層之間的通信采用的是現場總線通信。基于該種通信方式在變電站應用過程中通信實時性強,并且建立通信系統成本較低,所以長期以來都深受變電站青睞,直至今天,仍舊有一些低壓變電站和220KV以上的高壓變電站在使用。當然,該種通信網絡結構的通信方式缺點也是存在的。主要體現在:間隔層設備數量及種類多,通信控制器難以承載過多設備的控制任務,使得通信效率下降,相應地通信故障問題也較多。通信控制器出現故障會造成整個變電站的信息難以控制,導致整個變電站綜合自動化系統功能性失穩,可靠性大打折扣。即使一些試圖采用雙通信控制器解決該問題,但收效甚微,難以從根本上解決此類問題。

1.2利用間隔層設備直接上網實現變電站內網絡通信

利用間隔層直接上網實現變電站內網絡通信是當前變電站綜合自動化系統發展趨勢。該種通信方式中變電站自動化系統從邏輯結構劃分可分為:過程層、間隔層和站控層三個層次。由于該種通信方式沒有通信控制層,所以也減少了通信過程中的通信冗余問題,相應地通信效率較高,通信故障率下降。在變電站內,對于沒有網絡接口的間隔層設備,如保護裝置、智能電度表等,可采用現場總線的方式進行連接;然后通過嵌入式以太網接口的通信管理單元將其作為一個間隔層網絡節點同以太網連接。該種通信結構通信故障率低,通信實時性強,在高壓變電站中應用最為廣泛。現階段,隨著直接上網裝置的技術更新,間隔層設備直接上網將成為變電站內網絡通信發展的主要方向。

2.變電站內網絡通信傳輸協議選擇

變電站內網絡通信傳輸協議可供選擇的主要有兩種:即TCP傳輸協議和UDP傳輸協議;該兩種傳輸協議都是OSI傳輸層協議,都是基于IP協議所開發。該兩種傳輸協議是當前變電站或其他領域應用最為廣泛的以太網傳輸協議。

2.1TCP協議

TCP協議主要為應用程序提供連接定向,保證網絡可靠性性通信。在通信過程中,通信發起方需要同通信接受方建立通信連接。TCP從應用層接受數據,并按照特定格式將數據打包為數據包,同時將其中一個帶序列號的報頭加入數據包之后提交給IP,IP將數據包發送到主機。在IP發送數據包過程中,發送方的TCP會備份數據包,如果數據包在發送時接收方未接受成功,數據包將會重新被發送;不過需要提出的是,數據包在重發的過程中會加重發送主機和網絡運行負擔。通常而言,在計算機操作系統中TCP默認的重發次數為五次,默認等待ck起始時間為ls。TCP通信只支持單播模式,并且信息目標地址為一個,網絡上除了目的地址外的其他節點都無法接收源節點所發送信息。雖然TCP網絡通信支持變電站內數據可靠性傳送,但是變電站內的網絡通信中的絕大部分數據則不需要可靠性傳送。比如全遙信、全遙測等,都是通過變化遙信和遙測實時刷新數據;如果變電站內的網絡通信全部采用可靠性傳送的方式將難以達到變電站數據實時性傳輸的要求。所以,對于變電站內的數據傳輸問題,應根據站內網絡通信的實際運行情況,結合網絡應用層不同選擇一般性傳送或可靠性傳送。這樣一來,不僅能夠保證變電站數據傳輸的可靠性,也保證了數據傳輸的實時性。

2.2UDP協議

UDP協議的主要作用為應用程序提供無連接,滿足通信需求。但UDP在網絡通信中只負責數據發送,而無法保證數據包是否能夠發送。數據包的可靠發送一般由應用程序來擔負;基于UDP在網絡通信時不需要事先建立握手聯系,并且其廣播可選形式較多,所以在數據傳輸效率方面優勢比較明顯。針對UDP運行過程中可能會產生的廣播風暴,可采用三層交換機設置數據廣播子網的方式來解決。

作者:王赫鳴 朱勝強 張貽俊 于子涵 單位:山東省黃金電力公司

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