变电站自动化系统测控单元通信管理装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于变电站内的测控装置内部传输网络通信方法，现有技术中绝大多数都采用变电站自动化技术，缺点是抗干扰和纠错能力差，各站之间无法通信等。本发明专利技术方法采用的通信系统由一个主管理微处理器和多个功能插件组成。每一个插件都有包括以下步骤：ＣＡＮ网的仲裁场由报文信息传送的源及目标地址组成，根据报文的重要性来分配各功能插件的地址，从而决定该报文的优先级，地址编码越小优先级别越高；对ＣＡＮ网及有关部分进行初始化；采用中断方式发送和接收报文信息：采用ＣＡＮ诊断方式对上述信息进行处理。本发明专利技术的优点：具有结构简单、功能多和可靠性高的效果。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及变电站自动化技术中网络通信的装置，更具体地涉及变电站自动化系统中的通信管理装置。变电站自动化技术发展很快，现在新建的变电站绝大多数都采用了变电站自动化技术，很多老站也在进行改造。变电站自动化系统与常规变电站系统相比，最大的特点就是站内通信能力强。通信是变电站自动化系统的关键问题。从90年代初变电站自动化技术出现以来，先后出现过几类通信网络方案。最初有用RS485总线将变电站内部智能电子设备连在一起，使用一个主站对多个从站的通信方式，这种方式较简单，但在技术上存在如下缺陷1、只能有一个主站，无法实现多主站信息互为备份的冗余设计；2、从站无法主动上送重要信息，实时性较差；3、各从站之间无法直接通信，只能通过主站中继才能相互通信；4、对较小规模的系统，实时性可以得到保证，但随着系统规模的扩大，系统的实时性能将会急剧降低；5、抗干扰及纠错能力较差，一般只适合在控制室内部使用，不能用于开关场或开关间隔内，即不能适用于分散安装的变电站自动化系统。后来随着各种现场总线技术的发展，由于现场总线技术具有简单易用、组网方便、抗干扰能力强等特点，很快就被电力自动化设备业界采用，用来构成变电站自动化系统的站内通信网。现场总线种类较多，目前使用较多的主要是LonWorks和CAN两种现场总线。用现场总线来做变电站自动化系统的通信网络，从工程实践来看是成功的。但随着变电站自动化系统从以前的35kV、110kV等中、低压变电站向220kV～500kV高压、超高压大型变电站发展，一方面，变电站自动化系统要监视和控制的对象数目剧增，例如在110kV的中压变电站自动化系统中，遥信对象一般不超过600个，遥控对象一般不超过300个，而在220kV的高压变电站系统中，遥信对象一般都会超过2000个，遥控对象会超过1000个；另一方面，高压、超高压变电站自动化系统会使用比中、低压系统更多的数字式继电保护等智能化电子设备(IED)，这些设备需要通过内部通信网络传输大量的遥测、故障录波等信息，特别是在发生故障时需要传输的信息量会更大，这一切都决定了高压、超高压变电站自动化系统内部通信量要比中、低压变电站自动化系统的通信量大得多。因此高压、超高压变电站自动化系统对内部通信网提出了新的、更高的技术要求。现场总线普遍具有传输带宽窄、速率低等特点，它们不能满足高压、超高压大型变电站自动化系统的通信要求。随着计算机软、硬件的发展，工业控制领域出现了嵌入式技术。利用嵌入式软、硬件技术，设计者可以在单片机系统上实现以太网技术即嵌入式以太网，嵌入式以太网的出现为变电站自动化系统的设计者提供了实现站内通信网络的新途径。目前国外已经有一些著名大公司利用嵌入式技术来构成高压、超高压变电站自动化系统的内部通信网络。具体有两种应用模式1、每个智能电子设备(IED)配置一个嵌入式以太网接口，每个IED作为一个以太网节点直接连到以太网上；2、设置一个通信管理机，通信管理机通过RS485、现场总线等方式与几个智能电子设备通信，然后用嵌入式以太网接口作为一个以太网节点连到以太网上。第一种应用模式完全采用嵌入式以太网技术，尽管在技术上解决了高压、超高压变电站自动化系统的内部通信网络问题，但在现有条件下，由于每个嵌入式以太网接口的成本还较高，所以该应用模式会使整个系统的造价增加很多。第二种应用模式的实质是通信管理机将所管理的几个智能电子设备的信息处理后，利用一个以太网节点对外通信，这种应用模式的成本较低。但是由于测控单元等设备的重要信息必须以RS485、现场总线等低速方式与通信管理机进行交换，所以测控单元的重要信息的响应时间就比较长，现有通信管理机对重要测控信息实时响应的出现瓶颈问题，整个系统的实时性就不如应用第一种模式。对于变电站自动化系统的测量、控制功能，现有技术通常使用测控单元装置来实现。这些测控单元对外留有通信接口，通过这些通信接口将信息外传。考虑到超高压变电站系统的二次系统一般都是基于间隔设计的，超高压变电站自动化系统内部通信网的可靠性要求很高，要求可方便地构成双网结构，超高压变电站系统对测控信息的实时响应时间要求很高以及成本问题。本专利技术的目的就是针对上述的通信与测控的一些问题，解决220kV～500kV高压、超高压变电站自动化系统的网络通信和测量控制一体化的问题，本专利技术提出了基于嵌入式以太网技术、LonWorks现场总线技术、CAN总线技术的，面向高压、超高压变电站自动化系统测控单元通信管理装置的技术方案。本专利技术所描述的测控单元通信管理装置(以下简称通信管理装置)包括一个微处理器，该微处理器执行通信管理装置的主要程序并管理和协调通信管理装置上其它硬件模块；一个非易失存储器FLASH，该模块与微处理器连接，由于该模块具有掉电不丢失数据的特点，所以将管理通信板上的程序和运行报告存储在该模块中；一个随机存取存储器RAM，该模块与微处理器连接，该模块为程序运行提供数据存储空间；一个电可擦可编程只读存储器EEPROM，该模块与微处理器连接，该模块存储通信管理装置的配置信息；两个RS232串行通信接口，微处理器通过这两个RS232接口分别与测控单元的人机接口板(MMI)及调试PC机通信；一个RS485串行通信接口，微处理器通过该模块与测控单元所在间隔的其它智能电子设备通信；一个以太网编解码器，该模块与微处理器连接，该模块完成对以太网发送数据的曼彻斯特编码和以太网接收数据的曼彻斯特解码，同时提供以太网的收发时钟；一个以太网的隔离变压器，以太网编解码器连接，该模块提供以太网信号的电气隔离和传输阻抗的匹配功能；一个以太网的光电转换及收发模块，该模块与以太网的隔离变压器连接，该模块将以太网发送数据的电信号转变为光信号并发送到光纤介质，该模块并将从光纤介质接收到的以太网数据的光信号转换为电信号；两个LonWorks现场总线控制器，这两个模块分别通过与两个LonWorks收发器模块配合完成对LonWorks网络上信息的接收和发送控制，该模块作为微处理器模块的外设，受微处理器模块的控制，两个模块都是LonWorks现场总线收发器，微处理器模块通过该模块与传输介质连接；两个CAN总线控制器与微处理器连接，这两个模块分别通过两个CAN总线收发器模块配合完成对CAN总线上信息的接收和发送控制并与传输介质连接。由于本专利技术采用了通信与测控功能相结合，将现有的通信管理机的功能和测控单元中管理装置的功能合二为一。这样用测控单元中的通信管理装置完成了间隔内外的通信功能，取消了现有的通信管理机器。同时，在技术上也消除了现有通信管理机对重要测控信息实时响应的瓶颈；将嵌入式以太网技术、LonWorks现场总线技术、CAN总线技术有机结合，把三种技术集成在同一个通信管理装置上，其中用嵌入式以太网技术完成间隔层之间以及间隔层与变电站层之间的通信功能，LonWorks现场总线完成与间隔内部智能电子设备的通信功能，CAN总线作为测控单元装置内部的通信总线，完成装置内部的通信任务，同时由于采用了冗余设计技术，使用双LonWorks网络接口、双CAN总线接口，提高了网络通信的可靠性，因此，本专利技术的通信管理装置具有结构简单、功能多和可靠性高的优点和效果。下面结合附图对本专利技术的实施例作进一步描述。附图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测控单元通信管理装置，包括一个微处理器，该微处理器（２０１）执行通信管理装置的主要程序并管理和协调通信管理装置上其它硬件模块；一个非易失存储器ＦＬＡＳＨ（２０２），该模块与微处理器连接，由于该模块具有掉电不丢失数据的特点，所以将管理通信板上的程序和运行报告存储在该模块中；一个随机存取存储器ＲＡＭ（２０３），该模块与微处理器连接，该模块为程序运行提供数据存储空间；一个电可擦可编程只读存储器ＥＥＰＲＯＭ（２０４），该模块与微处理器连接，该模块存储通信管理装置的配置信息；两个ＲＳ２３２串行通信接口（２０５－１，２０５－２），微处理器通过这两个ＲＳ２３２接口分别与测控单元的人机接口板（ＭＭＩ）及调试ＰＣ机通信；一个ＲＳ４８５串行通信接口（２０６），微处理器通过该模块与测控单元所在间隔的其它智能电子设备通信；一个以太网编解码器（２０７），该模块与微处理器连接，该模块完成对以太网发送数据的曼彻斯特编码和以太网接收数据的曼彻斯特解码，同时提供以太网的收发时钟；一个以太网的隔离变压器（２０８），与以太网编解码器连接，该模块提供以太网信号的电气隔离和传输阻抗的匹配功能；一个以太网的光电转换及收发模块（２０９），该模块与以太网的隔离变压器（２０８）连接，该模块将以太网发送数据的电信号转变为光信号并发送到光纤介质，该模块并将从光纤介质接收到的以太网数据的光信号转换为电信号；两个ＬｏｎＷｏｒｋｓ现场总线控制器（２１０－１，２１０－２），这两个模块分别通过与两个ＬｏｎＷｏｒｋｓ收发器（２１１－１，２１１－２）模块配合完成对ＬｏｎＷｏｒｋｓ网络上信息的接收和发送控制，该模块作为微处理器模块的外设，受微处理器模块的控制，两个模块都是ＬｏｎＷｏｒｋｓ现场总线收发器，微处理器模块通过该模块与传输介质连接；两个ＣＡＮ总线控制器（２１２－１，２１２－２）与微处理器连接，这两个模块分别通过两个ＣＡＮ总线收发器（２１３－１，２１３－２）模块配合完成对ＣＡＮ总线上信息的接收和发送控制并与传输介质连接。...

【技术特征摘要】
1.一种测控单元通信管理装置，包括一个微处理器，该微处理器(201)执行通信管理装置的主要程序并管理和协调通信管理装置上其它硬件模块；一个非易失存储器FLASH(202)，该模块与微处理器连接，由于该模块具有掉电不丢失数据的特点，所以将管理通信板上的程序和运行报告存储在该模块中；一个随机存取存储器RAM(203)，该模块与微处理器连接，该模块为程序运行提供数据存储空间；一个电可擦可编程只读存储器EEPROM(204)，该模块与微处理器连接，该模块存储通信管理装置的配置信息；两个RS232串行通信接口(205-1,205-2)，微处理器通过这两个RS232接口分别与测控单元的人机接口板(MMI)及调试PC机通信；一个RS485串行通信接口(206)，微处理器通过该模块与测控单元所在间隔的其它智能电子设备通信；一个以太网编解码器(207)，该模块与微处理器连接，该模块完成对以太网发送数据的曼彻斯特编码和以太网接收数据的曼彻斯特解码，同时提供以太网的收发时钟；一个以太网的隔离变压器(208)，与以太网编解码器连接，该模块提供以太网信号的电气隔离和传输阻抗的匹配功能；一个以太网的光电转换及收发模块(209)，该模块与以太网的隔离变压器(208)连接，该模块将以太网发送数据的电信号转变为光信号并发送到光纤介质，该模块并将从光纤介质接收到的以太网数据的光信号转换为电信号；两个LonWorks现场总线控制器(210-1,210-2)，这两个模块分别通过与两个LonWorks收发器(211-1,211-2)模块配合完成对LonWorks网络上信息的接收和发送控制，该模块作为微处理器模块的外设，受微处理器模块的控制，两个模块都是LonWorks现场总线收发器，微处理器模块通过该模块与传输介质连接；两个CAN总线控制器(212-1,212-2)与微处理器连接，这两个模块分别通过两个CAN总线收发器(213-1,213-2)模块配合完成对CAN总线上信息的接收和发送控制并与传输介质连接。2.根据权利要求1的测控单元通信管理装置，其特征在于所述的微处理器(201)模块可以使用32位嵌入式微处理器MC68EN360，它的SCC1被配置成10M以太网接口。3.根据权利要求2的测控单元通信管理装置，其特征在于所述的非易失存储器FLASH(202)可以使用两片SST公司的FLASH芯片，每片存储容量为512K字节，分别存储程序和报告。4.根据权利要求3的测控单元通信管理装置，其特征在于所述的随机...

【专利技术属性】
技术研发人员：任雁铭，李哲，陶惠良，
申请(专利权)人：北京四方同创保护与控制设备有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]