淺析微機故障錄波器通信網(wǎng)絡(luò)之設(shè)計

淺析微機故障錄波器通信網(wǎng)絡(luò)之設(shè)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(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)計之解決方案。陽光電子學校維修專家分析認為：
    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)測系統(tǒng)之一種重要設(shè)備，已廣泛應用于我國各發(fā)電廠、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，以便事后對故障原因進行技術(shù)分析，確定故障發(fā)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(shù)之飛速發(fā)展，其在工業(yè)控制領(lǐng)域之應用也日益廣泛，工業(yè)PC機正以其具有可靠之性能、開放之結(jié)構(gòu)、品種繁多之軟件平臺、優(yōu)良之性能價格比而受到工業(yè)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(wǎng)絡(luò)技術(shù)之發(fā)展，使得電力系統(tǒng)中變電站、發(fā)電廠之間之信息聯(lián)網(wǎng)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(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。陽光電子學校維修專家分析認為：然而要實現(xiàn)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(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。陽光電子學校維修專家分析認為：
2 故障錄波器通信網(wǎng)絡(luò)之特點和面臨之問題
    電力系統(tǒng)調(diào)度自動化構(gòu)成之計算機網(wǎng)絡(luò)是記錄電網(wǎng)運行之穩(wěn)態(tài)過程，而故障錄波器記錄之是電網(wǎng)故障時之暫態(tài)過程。陽光電子學校維修專家分析認為：這就決定了在電網(wǎng)發(fā)生故障時，故障錄波器必須在幾秒鐘內(nèi)采集到大量之數(shù)據(jù)，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(nèi)采集60kB以上之數(shù)據(jù)[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(fā)電廠之故障數(shù)據(jù)遠傳至調(diào)度中心，計算機網(wǎng)絡(luò)必須是一種遠程之、高可靠性之、數(shù)據(jù)吞吐量大之系統(tǒng)。陽光電子學校維修專家分析認為：
    錄波器聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)發(fā)生故障時錄波器才啟動，錄波器網(wǎng)絡(luò)才有大量數(shù)據(jù)要傳輸，其余時間均處在閑置狀態(tài)。陽光電子學校維修專家分析認為：然而一旦進入數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)，通信網(wǎng)絡(luò)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(jiān)控系統(tǒng)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(tǒng)自動化技術(shù)之發(fā)展，調(diào)度自動化系統(tǒng)發(fā)展之方向之一是實現(xiàn)與電力管理信息系統(tǒng)（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(wǎng)暫態(tài)過程之監(jiān)測系統(tǒng)也必須具有向有關(guān)部門發(fā)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(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)之設(shè)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(diào)度中心之間之故障數(shù)據(jù)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(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，降低通信費用。陽光電子學校維修專家分析認為：另外，在現(xiàn)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(jiān)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(tǒng)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(wǎng)絡(luò)中所采用之通信形式和通信協(xié)議，主要括上、下位機以及與遠方調(diào)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(shù)據(jù)量較大，通常采用10/100M網(wǎng)卡及網(wǎng)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(xié)議采用Netware 之數(shù)據(jù)通信協(xié)議IPX。陽光電子學校維修專家分析認為：但IPX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(xié)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(xié)議幀，并將其立即發(fā)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(fā)送數(shù)據(jù)。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(fā)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(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)然后再進行發(fā)送。陽光電子學校維修專家分析認為：在上位機可設(shè)定數(shù)據(jù)檢測機制，一旦發(fā)現(xiàn)錯誤數(shù)據(jù)即可要求下位機重新發(fā)送，這樣就可以提高向上位機傳輸數(shù)據(jù)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(diào)度中心之間之距離較遠，通常可利用電力系統(tǒng)內(nèi)部微波電話網(wǎng)絡(luò)采用調(diào)制解調(diào)器（MODEM）點對點（Point to Point，PPP）協(xié)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(jié)果打封裝為PPP協(xié)議幀，并在上位機負擔較輕時主動建立與遠方調(diào)度中心之連接并將故障分析結(jié)果發(fā)送給遠方調(diào)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(shù)據(jù)傳輸之可靠性。陽光電子學校維修專家分析認為：但是現(xiàn)在使用之MODEM，由于傳輸線路之原因使得其數(shù)據(jù)傳輸率被控制在55.6kb/s以內(nèi)，因此這就成了數(shù)據(jù)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(diào)度中心，以供專業(yè)人員和調(diào)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(tǒng)(MIS)之互聯(lián)
    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(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)達標、創(chuàng)一流之指標，使得電力MIS之建設(shè)加速發(fā)展。陽光電子學校維修專家分析認為：經(jīng)過十幾年之建設(shè)，我國電力行業(yè)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(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(wǎng)暫態(tài)過程之監(jiān)測系統(tǒng)，應該將故障信息傳送到有關(guān)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(tǒng)（MIS）之互聯(lián)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(nèi)部局域網(wǎng)，因此可以將故障錄波器上位機接入電廠之內(nèi)部局域網(wǎng)從而實現(xiàn)與電力MIS之互聯(lián)。陽光電子學校維修專家分析認為：互聯(lián)時可使用常見之局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如IEEE 802.3 以太網(wǎng)、IEEE 802.4令牌總線網(wǎng)以及IEEE 802.5令牌環(huán)網(wǎng)。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(tǒng)資源，可以進行雙網(wǎng)卡設(shè)計，即在上位機內(nèi)增加一

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