專利名稱：變電站智能電子設備接入系統的制作方法
技術領域：
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本發明涉及變電站自動化中智能電子設備(IED)的接入系統裝置，用以 實現變電站設備"四遙"數據的遠動傳輸。
技術背景-
采用以太網通訊替代串口通訊實現變電站設備"四遙(遙測、遙信、遙 控、遙調)"數據的遠動傳輸是近年來電力系統調度自動化及遠程監控的發展
方向，但在實現方式上各有不同，主要有以下幾種
方式l、 RTU完成數據采集，網關完成通訊規約轉換，典型接入如圖l。 方式2、經過串口服務器鏡象，數據經以太網與調度通訊，典型接入如圖2。
方式3、采用前置計算機完成數據釆集和通訊規約轉換，典型接入如圖3。 以上三種接入方式在保證數據傳輸可靠性和實時性上都有不足。其中， 方式1采用冗余技術保證通訊的可靠性較為困難；方式2采用串口服務器鏡 象入網，通訊速率低，接入設備的可擴展性較差，但實現比較簡單；方式3 用計算機實現前置機的功能，計算機的系統可用率和平均無故障時間(MTBF) 很難滿足電力系統高可靠性、高可用率的要求。
發明內容
本發明的目的是提供了一種變電站智能電子設備接入系統裝置，該系統 可以提高數據采集和通訊的可靠性，保證數據傳輸的實時性。 本發明解決技術問題所采用的技術方案是-
變電站智能電子設備接入系統，包括在變電站的間隔層設備和站層監控
系統之間增加通訊層，通訊層采用由高性能嵌入式系統構成的通訊管理機，
并同時完成對現場設備RS485通道的數據采集和到以太網傳輸的通訊規約轉 換。
在所述系統中，所述的通訊管理機采用無硬盤、無風扇的嵌入式系統計 算機。
所述的嵌入式系統計算機采用Intel Xscale IXP-422 266MHZ處理器，板 載128MB SDRAM，用于存儲嵌入式操作系統文件和設備驅動程序；32MB Flash ROM,用于存儲應用程序文件；系統運行環境為Montavista Linux 2.4.18，支持NTP協議全網GPS對時，有POCMCIA接口以便擴展存儲容量。
在所述系統中，通訊管理機中配置了8-16個串口和4個以太網接口，其 中通過LAN1、 LAN2、 LAN3三個以太網口接入不同的后臺監控系統，LAN4 口用 于實現雙機配置時的數據同步功能，實現雙機、雙通道冗余。
在所述系統中，通訊管理機用0++語言編程實現了多種通訊規約的轉換， 在通訊管理機中運行IEC60870-5-104: 2002從站協議，在調度后臺運行 IEC60870-5-104: 2002主站協議，通訊管理機中的四遙數據經以太網與遠程 后臺快速交換。 '
本發明的有益效果是
相對于上述現有三種接入方式而言，它集數據采集和通訊規約轉換為一 體，并采用了嵌入式操作系統的計算機和雙通道、雙機冗余技術，提高了數 據采集和通訊的可靠性，保證了電力系統遠動數據傳輸的可靠性和實時性。 為變電站智能電子設備接入以太網完成數據遠傳提供了一種可靠、高效的接 入方式。
本發明的另一個貢獻是解決了間隔層智能電子設備的RS485 口多主站訪 問沖突和多個監控系統同時存在時的遙控權限管理問題。
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圖1為現有典型接入方式之一框圖； 圖2為現有典型接入方式之二框圖； 圖3為現有典型接入方式之三框圖； 圖4為本發明典型接入方式之框圖； 圖5為本發明典型的數據采集網絡圖。
具體實施例方式
下面結合附圖，對本發明的技術方案進行詳細說明。 圖4為本發明典型接入方式之框圖。
在變電站的間隔層設備和站層監控系統之間增加通訊層，通訊層采用由高 性能嵌入式系統構成的通訊管理機并同時完成對現場設備RS485通道的數據 采集和到以太網傳輸的通訊規約轉換。
間隔層的智能電子設備連成兩組RS485通道(一般每個通道不超過7個設 備)，第一組(由IED1 — 1、 IEDl — 2…IEDl—n構成)的兩個通道分別接主、 從通訊管理機的P1 口，第二組(由IED2 — 1、 IED2—2…IED2—n構成)的兩 個通道分別接主、從通訊管理機的P2口，實現雙通道冗余接線，若還有其他 串口通道需要接入，方法依此類推。在所述系統中，通訊管理機中配置了 8-16 個串口和4個以太網接口。
主、從通訊管理機的LAN4 口通過網線連接在一起，完成數據同步，以實 現雙機、雙通道冗余，提高通訊層接入的可靠性。
主、從通訊管理機的LAN1 口通過交換機1接本地后臺。
主、從通訊管理機的LAN2口 (標準IEC60870-5-104: 2002)通過交換機 2接遠程監控系統1，實現雙機冗余通訊。
主、從通訊管理機的LAN3口 (擴展IEC60870-5-104: 2002)通過交換機
3接遠程監控系統2，實現雙機冗余通訊。
所述的嵌入式系統計算機采用Intel Xscale IXP-422 266MHZ處理器，板 載128MB SDRAM,用于存儲嵌入式操作系統文件和設備驅動程序；32MB Flash ROM,用于存儲應用程序文件；系統運行環境為Montavista Linux 2.4.18，支持NTP協議全網GPS對時，有POCMCIA接口以便擴展存儲容量。
在所述系統中，通訊管理機用0++語言編程實現了多種通訊規約的轉換， 在通訊管理機中運行IEC60870-5-104: 2002從站協議，在調度后臺運行 IEC60870-5-104: 2002主站協議，通訊管理機中的四遙數據經以太網與遠程 后臺的快速交換，完成了電力系統遠動數據的網絡傳輸。
由于本發明的接入方式將數據采集和規約轉換在同一設備中完成，并可通 過LAN1、 LAN2、 LAN3三個以太網口接入不同的后臺監控系統(如不同級別的 遠程監控系統、本地后臺監控系統)，很方便地解決了間隔層設備同時接入多 個監控系統時存在的多主站沖突和監控系統遙控權限的管理問題，可以很好 地實現雙機、雙通道冗余技術，雙機、雙通道的切換時間小于10秒，大大超 過了國標中要求電力調度系統雙機切換時間小于50秒的要求。
由于通訊管理機采用嵌入式操作系統和無硬盤、無風扇設計，系統的可用 率高達99.99%， MTBF超過100000小時。
本發明發明在電力系統遠程集中監控中的應用，其典型的數據采集網絡 圖，如附圖5所示
采用通訊管理機完成對變電所/廠站部分保護測控一體化微機保護單元 的遙測、遙信數據采集及對各回路的遙控，同時完成微機保護單元串口數據 從Modbus協議到通訊管理機以太網IEC60870-5-104通訊規約的轉換，在通
過相應的交換機后使數據能夠快速準確地通過公共的千兆光纖環網'與遠程集 中監控系統的兩臺I / 0服務器1、服務器2通訊。
對于智能電度表采用電能采集器(硬件與通訊管理機相同，增加了一個
2G的CF存儲卡和電能表數據的存儲、轉發、查詢功能)完成數據采集，并將 智能電度表數據從串口的DL/T 645規約、Modbus規約轉為以太網口的 IEC60870-5-102規約，通過公共的千兆光纖環網與遠程集中監控系統通訊。
對于變電所的智能直流屏運行數據采用PM810電力參數測量儀完成數據 采集后，接入通訊管理機的RS485通道，由通訊管理機將串口數據從Modbus 協議轉換成IEC60870-5-104協議，經公共的千兆光纖環網傳到遠程集中監控 系統。
對于各車間級高壓室的大型用電負荷(大型用電設備、變電所進線及母 聯)，采用PM810電力參數測量儀完成數據采集，經過EGX100網關將PM810 串口的Modbus RTU協議轉為Modbus TCP/IP協議，然后將重要用電負荷的實 時數據通過公共的千兆光纖環網與集中監控系統通訊。
權利要求
1、變電站智能電子設備接入系統，其特征在于，包括在變電站的間隔層設備和站層監控系統之間增加通訊層，通訊層采用由高性能嵌入式系統構成的通訊管理機，并同時完成對現場設備RS485通道的數據采集和到以太網傳輸的通訊規約轉換。
2、 根據權利要求1所述的變電站智能電子設備接入系統，其特征在于， 所述的通訊管理機采用無硬盤、無風扇的嵌入式系統計算機。
3、 根據權利要求2所述的變電站智能電子設備接入系統，其特征在于， 所述的嵌入式系統計算機采用Intel Xscale IXP-422 266MHZ處理器，板載 128MB SDRAM，用于存儲嵌入式操作系統文件和設備驅動程序；32MB Flash ROM,用于存儲應用程序文件；系統運行環境為Montavista Linux 2.4.18， 支持NTP協議全網GPS對時，有POCMCIA接口以便擴展存儲容量。
4、 根據權利要求1或3所述的變電站智能電子設備接入系統，其特征在 于，通訊管理機中配置了8-16個串口和4個以太網接口，其中通過LANl、LAN2、 LAN3三個以太網口接入不同的后臺監控系統，LAN4 口用于實現雙機配置時的數據同步功能，實現雙機、雙通道冗余。
5、 根據權利要求4所述的變電站智能電子設備接入系統，其特征在于，通訊管理機用0++語言編程實現了多種通訊規約的轉換，在通訊管理機中運行 IEC60870-5-104: 2002從站協議，在調度后臺運行IEC60870-5-104: 2002主 站協議，通訊管理機中的四遙數據經以太網與遠程后臺的快速交換。
全文摘要
一種變電站智能電子設備接入系統，用以實現變電站設備“四遙”數據的遠動傳輸。它包括在變電站的間隔層設備和站層監控系統之間增加通訊層，通訊層采用由高性能嵌入式系統構成的通訊管理機，并同時完成對現場設備RS485通道的數據采集和到以太網傳輸的通訊規約轉換，并可實現雙機、雙通道冗余通訊，提高了數據采集和通訊的可靠性，保證了電力系統遠動數據傳輸的可靠性和實時性，解決了間隔層智能電子設備的RS485口多主站訪問沖突和多個監控系統同時存在時的遙控權限管理問題。為變電站自動化系統中間隔層設備直接經過以太網完成監控功能提供一種有效的接入方式。
文檔編號G05B19/418GK101109951SQ200710016560
公開日2008年1月23日 申請日期2007年8月23日 優先權日2007年8月23日
發明者劉建平, 周廣生, 崔雪梅, 正 林, 王文濤, 耿曉寧, 郭冬梅, 韓繼金 申請人:濟南鋼鐵集團總公司