淺析微機故障錄波器通信網絡之設計

淺析微機故障錄波器通信網絡之設計

王黎，孫云蓮

（武漢大學電氣工程學院，湖北省 武漢市 430072）

    摘  要：分析了故障錄波器中故障信息傳輸之特點，提出了故障錄波器通信網絡各部分之通信形式和采用之通信協議，以及故障錄波器與電力管理信息系統（MIS）互聯采用雙網卡設計之解決方案。陽光電子學校維修專家分析認為：
    關鍵詞：故障錄波器；電力管理信息系統；雙網卡；電力系統

1 引言
    故障錄波器是電力監測系統之一種重要設備，已廣泛應用于我國各發電廠、變電站，其主要功能是記錄電力系統中發生故障（短路）前后之電壓、電流波形，以便事后對故障原因進行技術分析，確定故障發生之時刻。陽光電子學校維修專家分析認為：進入20世紀90年代以來，隨著個人計算機（PC）技術之飛速發展，其在工業控制領域之應用也日益廣泛，工業PC機正以其具有可靠之性能、開放之結構、品種繁多之軟件平臺、優良之性能價格比而受到工業界之重視。陽光電子學校維修專家分析認為：同時隨著計算機網絡技術之發展，使得電力系統中變電站、發電廠之間之信息聯網成為湖南陽光電子學校維修專家認為：也許。陽光電子學校維修專家分析認為：通過聯網，工作人員在中心調度所就可以快捷、方便地分析各變電站故障錄波器所記錄之信息。陽光電子學校維修專家分析認為：然而要實現信息共享，錄波器就必須具有強大之通信能力。陽光電子學校維修專家分析認為：本文主要在分析故障錄波器通信特點之基礎上給出了通信網絡所使用之通信形式和通信協議，并 后給出了實現錄波器與電力管理信息系統互聯所采用之形式。陽光電子學校維修專家分析認為：
2 故障錄波器通信網絡之特點和面臨之問題
    電力系統調度自動化構成之計算機網絡是記錄電網運行之穩態過程，而故障錄波器記錄之是電網故障時之暫態過程。陽光電子學校維修專家分析認為：這就決定了在電網發生故障時，故障錄波器必須在幾秒鐘內采集到大量之數據，例如，以12 bit錄波精度計算，記錄一典型之單相接地重合閘過程，錄波器須在4.2s內采集60kB以上之數據[1]。陽光電子學校維修專家分析認為：因此要想將各變電站或發電廠之故障數據遠傳至調度中心，計算機網絡必須是一種遠程之、高可靠性之、數據吞吐量大之系統。陽光電子學校維修專家分析認為：
    錄波器聯網之一個重要特點是“間斷性”。陽光電子學校維修專家分析認為：只有當電網發生故障時錄波器才啟動，錄波器網絡才有大量數據要傳輸，其余時間均處在閑置狀態。陽光電子學校維修專家分析認為：然而一旦進入數據傳輸狀態，通信網絡就湖南陽光電子學校維修專家認為：也許被占用幾分鐘甚至十幾分鐘之時間。陽光電子學校維修專家分析認為：這與電力監控系統是不同之[2]。陽光電子學校維修專家分析認為：
    隨著電力系統自動化技術之發展，調度自動化系統發展之方向之一是實現與電力管理信息系統（MIS）之“無縫連接”。陽光電子學校維修專家分析認為：故障錄波器作為電網暫態過程之監測系統也必須具有向有關部門發布信息之能力。陽光電子學校維修專家分析認為：因此如何與MIS連接是故障錄波器網絡面臨之又一問題。陽光電子學校維修專家分析認為：
3  微機故障錄波器通信網絡之設計
    目前，我國電廠、變電站所使用之故障錄波器，其通信部分主要括上下位機之間、上位機與遠方調度中心之間之故障數據和控制命令之傳輸。陽光電子學校維修專家分析認為：在不同之設備之間，數據之傳輸距離以及傳輸量各不相同，因此應根據具體之傳輸情況采用不同之通信方式，以提高設備之利用率，節約設備投資，降低通信費用。陽光電子學校維修專家分析認為：另外，在現在使用之故障錄波器中，下位機通常采用工控機（IPC），主要用來對被監控電流、電壓進行不間斷之采樣，以及在有故障時記錄故障信息。陽光電子學校維修專家分析認為：由于系統在通常情況下被占用，加上工控機運行速度較慢，所以上位機承擔了故障錄波器通信之大部分工作。陽光電子學校維修專家分析認為：下面介紹錄波器通信網絡中所采用之通信形式和通信協議，主要括上、下位機以及與遠方調度中心之間之通信。陽光電子學校維修專家分析認為：
    在上下位機之間，由于傳輸距離較近，且傳輸之數據量較大，通常采用10/100M網卡及網線直接連接，以保證傳輸之快速性。陽光電子學校維修專家分析認為：其通信協議采用Netware 之數據通信協議IPX。陽光電子學校維修專家分析認為：但IPX協議不是面向連接之協議，因此使得數據傳輸之可靠性無法得到保證。陽光電子學校維修專家分析認為：在一般情況下，IPX協議之可靠性只能達到95%[3]。陽光電子學校維修專家分析認為：當下位機采集到故障信息時立即將其封裝為IPX協議幀，并將其立即發送給上位機進行處理，上位機在啟動時即建立后臺接收進程，等待下位機發送數據。陽光電子學校維修專家分析認為：為了進一步提高傳輸之可靠性，則須采用丟重發機制。陽光電子學校維修專家分析認為：通常情況下，下位機記錄之故障信息量較大，而IPX通信協議數據之大小又被限定在576B之內，所以故障文件先被分拆成一系列數據然后再進行發送。陽光電子學校維修專家分析認為：在上位機可設定數據檢測機制，一旦發現錯誤數據即可要求下位機重新發送，這樣就可以提高向上位機傳輸數據之可靠性。陽光電子學校維修專家分析認為：
    另外，由于上位機與遠方調度中心之間之距離較遠，通常可利用電力系統內部微波電話網絡采用調制解調器（MODEM）點對點（Point to Point，PPP）協議進行通信。陽光電子學校維修專家分析認為：當上位機接收到故障信息并對其進行分析處理后，則將分析結果打封裝為PPP協議幀，并在上位機負擔較輕時主動建立與遠方調度中心之連接并將故障分析結果發送給遠方調度中心以供使用。陽光電子學校維修專家分析認為：MODEM通信為面向連接之通信，故可保證數據傳輸之可靠性。陽光電子學校維修專家分析認為：但是現在使用之MODEM，由于傳輸線路之原因使得其數據傳輸率被控制在55.6kb/s以內，因此這就成了數據傳輸之瓶頸。陽光電子學校維修專家分析認為：為此，必須對上位機分析過之故障信息文件先進行壓縮，然后才能遠傳至調度中心，以供專業人員和調度人員使用。陽光電子學校維修專家分析認為：
4  微機故障錄波器與電力管理信息系統(MIS)之互聯
    自20世紀80年代中期以來，隨著計算機硬件、軟件性能之不斷發展和提高，電力管理信息系統（MIS）建設作為電力企業達標、創一流之指標，使得電力MIS之建設加速發展。陽光電子學校維修專家分析認為：經過十幾年之建設，我國電力行業各部門多建立了自己之MIS，但目前之應用大多還局限于代替人工進行數據處理，故障記錄還停留在手工記錄階段，這給故障信息之 終記錄和綜合管理帶來極大不便。陽光電子學校維修專家分析認為：另外，故障錄波器作為電網暫態過程之監測系統，應該將故障信息傳送到有關部門。陽光電子學校維修專家分析認為：因此故障錄波器與電力管理信息系統（MIS）之互聯就成為迫切需要解決之問題。陽光電子學校維修專家分析認為：
    由于我國各電廠都有自己之內部局域網，因此可以將故障錄波器上位機接入電廠之內部局域網從而實現與電力MIS之互聯。陽光電子學校維修專家分析認為：互聯時可使用常見之局域網網絡結構，如IEEE 802.3 以太網、IEEE 802.4令牌總線網以及IEEE 802.5令牌環網。陽光電子學校維修專家分析認為：為了提高傳輸效率，合理分配上位機之系統資源，可以進行雙網卡設計，即在上位機內增加一

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