淺析微機(jī)故障錄波器通信網(wǎng)絡(luò)之設(shè)計(jì)

淺析微機(jī)故障錄波器通信網(wǎng)絡(luò)之設(shè)計(jì)

王黎，孫云蓮

（武漢大學(xué)電氣工程學(xué)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(diǎn)，提出了故障錄波器通信網(wǎng)絡(luò)各部分之通信形式和采用之通信協(xié)議，以及故障錄波器與電力管理信息系統(tǒng)（MIS）互聯(lián)采用雙網(wǎng)卡設(shè)計(jì)之解決方案。陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家分析認(rèn)為：
    關(guān)鍵詞：故障錄波器；電力管理信息系統(tǒng)；雙網(wǎng)卡；電力系統(tǒng)

1 引言
    故障錄波器是電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)之一種重要設(shè)備，已廣泛應(yīng)用于我國(guó)各發(fā)電廠(chǎng)、變電站，其主要功能是記錄電力系統(tǒng)中發(fā)生故障（短路）前后之電壓、電流波形，以便事后對(duì)故障原因進(jìn)行技術(shù)分析，確定故障發(fā)生之時(shí)刻。陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家分析認(rèn)為：進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）技術(shù)之飛速發(fā)展，其在工業(yè)控制領(lǐng)域之應(yīng)用也日益廣泛，工業(yè)PC機(jī)正以其具有可靠之性能、開(kāi)放之結(jié)構(gòu)、品種繁多之軟件平臺(tái)、優(yōu)良之性能價(jià)格比而受到工業(yè)界之重視。陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家分析認(rèn)為：同時(shí)隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之發(fā)展，使得電力系統(tǒng)中變電站、發(fā)電廠(chǎng)之間之信息聯(lián)網(wǎng)成為湖南陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家認(rèn)為：也許。陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家分析認(rèn)為：通過(guò)聯(lián)網(wǎng)，工作人員在中心調(diào)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(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家分析認(rèn)為：然而要實(shí)現(xiàn)信息共享，錄波器就必須具有強(qiáng)大之通信能力。陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家分析認(rèn)為：本文主要在分析故障錄波器通信特點(diǎn)之基礎(chǔ)上給出了通信網(wǎng)絡(luò)所使用之通信形式和通信協(xié)議，并 后給出了實(shí)現(xiàn)錄波器與電力管理信息系統(tǒng)互聯(lián)所采用之形式。陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家分析認(rèn)為：
2 故障錄波器通信網(wǎng)絡(luò)之特點(diǎn)和面臨之問(wèn)題
    電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化構(gòu)成之計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是記錄電網(wǎng)運(yùn)行之穩(wěn)態(tài)過(guò)程，而故障錄波器記錄之是電網(wǎng)故障時(shí)之暫態(tài)過(guò)程。陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家分析認(rèn)為：這就決定了在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，故障錄波器必須在幾秒鐘內(nèi)采集到大量之?dāng)?shù)據(jù)，例如，以12 bit錄波精度計(jì)算，記錄一典型之單相接地重合閘過(guò)程，錄波器須在4.2s內(nèi)采集60kB以上之?dāng)?shù)據(jù)[1]。陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家分析認(rèn)為：因此要想將各變電站或發(fā)電廠(chǎng)之故障數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳至調(diào)度中心，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)必須是一種遠(yuǎn)程之、高可靠性之、數(shù)據(jù)吞吐量大之系統(tǒng)。陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家分析認(rèn)為：
    錄波器聯(lián)網(wǎng)之一個(gè)重要特點(diǎn)是“間斷性”。陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家分析認(rèn)為：只有當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)錄波器才啟動(dòng)，錄波器網(wǎng)絡(luò)才有大量數(shù)據(jù)要傳輸，其余時(shí)間均處在閑置狀態(tài)。陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家分析認(rèn)為：然而一旦進(jìn)入數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)，通信網(wǎng)絡(luò)就湖南陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家認(rèn)為：也許被占用幾分鐘甚至十幾分鐘之時(shí)間。陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家分析認(rèn)為：這與電力監(jiān)控系統(tǒng)是不同之[2]。陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家分析認(rèn)為：
    隨著電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)之發(fā)展，調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展之方向之一是實(shí)現(xiàn)與電力管理信息系統(tǒng)（MIS）之“無(wú)縫連接”。陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家分析認(rèn)為：故障錄波器作為電網(wǎng)暫態(tài)過(guò)程之監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也必須具有向有關(guān)部門(mén)發(fā)布信息之能力。陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家分析認(rèn)為：因此如何與MIS連接是故障錄波器網(wǎng)絡(luò)面臨之又一問(wèn)題。陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家分析認(rèn)為：
3  微機(jī)故障錄波器通信網(wǎng)絡(luò)之設(shè)計(jì)
    目前，我國(guó)電廠(chǎng)、變電站所使用之故障錄波器，其通信部分主要括上下位機(jī)之間、上位機(jī)與遠(yuǎn)方調(diào)度中心之間之故障數(shù)據(jù)和控制命令之傳輸。陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家分析認(rèn)為：在不同之設(shè)備之間，數(shù)據(jù)之傳輸距離以及傳輸量各不相同，因此應(yīng)根據(jù)具體之傳輸情況采用不同之通信方式，以提高設(shè)備之利用率，節(jié)約設(shè)備投資，降低通信費(fèi)用。陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家分析認(rèn)為：另外，在現(xiàn)在使用之故障錄波器中，下位機(jī)通常采用工控機(jī)（IPC），主要用來(lái)對(duì)被監(jiān)控電流、電壓進(jìn)行不間斷之采樣，以及在有故障時(shí)記錄故障信息。陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家分析認(rèn)為：由于系統(tǒng)在通常情況下被占用，加上工控機(jī)運(yùn)行速度較慢，所以上位機(jī)承擔(dān)了故障錄波器通信之大部分工作。陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家分析認(rèn)為：下面介紹錄波器通信網(wǎng)絡(luò)中所采用之通信形式和通信協(xié)議，主要括上、下位機(jī)以及與遠(yuǎn)方調(diào)度中心之間之通信。陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家分析認(rèn)為：
    在上下位機(jī)之間，由于傳輸距離較近，且傳輸之?dāng)?shù)據(jù)量較大，通常采用10/100M網(wǎng)卡及網(wǎng)線(xiàn)直接連接，以保證傳輸之快速性。陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家分析認(rèn)為：其通信協(xié)議采用Netware 之?dāng)?shù)據(jù)通信協(xié)議IPX。陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家分析認(rèn)為：但I(xiàn)PX協(xié)議不是面向連接之協(xié)議，因此使得數(shù)據(jù)傳輸之可靠性無(wú)法得到保證。陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家分析認(rèn)為：在一般情況下，IPX協(xié)議之可靠性只能達(dá)到95%[3]。陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家分析認(rèn)為：當(dāng)下位機(jī)采集到故障信息時(shí)立即將其封裝為IPX協(xié)議幀，并將其立即發(fā)送給上位機(jī)進(jìn)行處理，上位機(jī)在啟動(dòng)時(shí)即建立后臺(tái)接收進(jìn)程，等待下位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家分析認(rèn)為：為了進(jìn)一步提高傳輸之可靠性，則須采用丟重發(fā)機(jī)制。陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家分析認(rèn)為：通常情況下，下位機(jī)記錄之故障信息量較大，而IPX通信協(xié)議數(shù)據(jù)之大小又被限定在576B之內(nèi)，所以故障文件先被分拆成一系列數(shù)據(jù)然后再進(jìn)行發(fā)送。陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家分析認(rèn)為：在上位機(jī)可設(shè)定數(shù)據(jù)檢測(cè)機(jī)制，一旦發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)即可要求下位機(jī)重新發(fā)送，這樣就可以提高向上位機(jī)傳輸數(shù)據(jù)之可靠性。陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家分析認(rèn)為：
    另外，由于上位機(jī)與遠(yuǎn)方調(diào)度中心之間之距離較遠(yuǎn)，通常可利用電力系統(tǒng)內(nèi)部微波電話(huà)網(wǎng)絡(luò)采用調(diào)制解調(diào)器（MODEM）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（Point to Point，PPP）協(xié)議進(jìn)行通信。陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家分析認(rèn)為：當(dāng)上位機(jī)接收到故障信息并對(duì)其進(jìn)行分析處理后，則將分析結(jié)果打封裝為PPP協(xié)議幀，并在上位機(jī)負(fù)擔(dān)較輕時(shí)主動(dòng)建立與遠(yuǎn)方調(diào)度中心之連接并將故障分析結(jié)果發(fā)送給遠(yuǎn)方調(diào)度中心以供使用。陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家分析認(rèn)為：MODEM通信為面向連接之通信，故可保證數(shù)據(jù)傳輸之可靠性。陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家分析認(rèn)為：但是現(xiàn)在使用之MODEM，由于傳輸線(xiàn)路之原因使得其數(shù)據(jù)傳輸率被控制在55.6kb/s以?xún)?nèi)，因此這就成了數(shù)據(jù)傳輸之瓶頸。陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家分析認(rèn)為：為此，必須對(duì)上位機(jī)分析過(guò)之故障信息文件先進(jìn)行壓縮，然后才能遠(yuǎn)傳至調(diào)度中心，以供專(zhuān)業(yè)人員和調(diào)度人員使用。陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家分析認(rèn)為：
4  微機(jī)故障錄波器與電力管理信息系統(tǒng)(MIS)之互聯(lián)
    自20世紀(jì)80年代中期以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)硬件、軟件性能之不斷發(fā)展和提高，電力管理信息系統(tǒng)（MIS）建設(shè)作為電力企業(yè)達(dá)標(biāo)、創(chuàng)一流之指標(biāo)，使得電力MIS之建設(shè)加速發(fā)展。陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家分析認(rèn)為：經(jīng)過(guò)十幾年之建設(shè)，我國(guó)電力行業(yè)各部門(mén)多建立了自己之MIS，但目前之應(yīng)用大多還局限于代替人工進(jìn)行數(shù)據(jù)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(lái)極大不便。陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家分析認(rèn)為：另外，故障錄波器作為電網(wǎng)暫態(tài)過(guò)程之監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，應(yīng)該將故障信息傳送到有關(guān)部門(mén)。陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家分析認(rèn)為：因此故障錄波器與電力管理信息系統(tǒng)（MIS）之互聯(lián)就成為迫切需要解決之問(wèn)題。陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家分析認(rèn)為：
    由于我國(guó)各電廠(chǎng)都有自己之內(nèi)部局域網(wǎng)，因此可以將故障錄波器上位機(jī)接入電廠(chǎng)之內(nèi)部局域網(wǎng)從而實(shí)現(xiàn)與電力MIS之互聯(lián)。陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家分析認(rèn)為：互聯(lián)時(shí)可使用常見(jiàn)之局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如IEEE 802.3 以太網(wǎng)、IEEE 802.4令牌總線(xiàn)網(wǎng)以及IEEE 802.5令牌環(huán)網(wǎng)。陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家分析認(rèn)為：為了提高傳輸效率，合理分配上位機(jī)之系統(tǒng)資源，可以進(jìn)行雙網(wǎng)卡設(shè)計(jì)，即在上位機(jī)內(nèi)增加一

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