变电站自动化系统内部网络通信技术研究

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一、概述

变电站自动化技术近几年在我国得到了迅速发展，新建变电站大都是自动化程度很高的智能变电站，很多地区的老旧变电站也在进行智能化改造，智能变电站最大的优势就在于强大的网络通讯能力。在国内变电站常用的现场总线技术主要为RS485总线，这种通讯方式为两线半双工通讯，简便易用，组网方式比较简单，被电力自动化设备厂商广泛应用。但这种通讯方式抗干扰能力弱，容易受到谐波、电磁场等干扰源的影响，且数据通讯传输的速率和数据量有限。当随着智能变电站技术的不断深入，越来越多的智能设备被不断应用，系统采样周期不断缩短，采样点的数量不断攀升，对通讯速率和数据传输能力的要求也不断提高，传统的网络通讯模式则不能满足系统运行的需要，于是变电站内部通讯网络就有了新的变革。计算机嵌入式应用技术在工业控制领域得到应用，以太网技术在变电站底层通讯的应用得以实现，使系统网络通讯环境有了很大改观。

二、TCP协议在变电站自动化系统中的应用

2.1TCP工作方式的简单介绍

（1）TCP连接的建立。TCP连接的建立是通过三次握手的方式完成的。第一个握手报文是将码元字段SYN置1来辨别，第二个握手报文将码元字段SYN和SCK都置1，对之前报文确认继续操作，第三个握手报文是对连接建立的确认。当连接建立以后，通讯双方不存在主从关系，数据可进行双向对等传输。

（2）TCP连接的关闭。TCP连接的关闭是通过改进型的三次握手方式完成的，其与连接建立的握手操作的区别在于收到FIN报文后，TCP先发送关闭确认，然后关闭连接，发送第二个FIN报文，最终关闭发起方回送关闭确认报文ACK，最终连接关闭结束。

（3）TCP连接复位。在TCP连接过程中，在某些异常状况发生时需要对网络连接进行中断操作，TCP对这一操作提供了复位操作功能，即在需要复位时，发送码元字段RST为1的报文，命令的接收端会进行推出连接操作，双方的数据传输会立即停止，数据传输缓冲区得到释放。

2.2TCP在变电站自动化系统中的应用

由于TCP连接方式的特点，TCP软件系统通常采用客户端-服务器的模式。客户端为对等通讯建立和关断的发起者，服务器为通信请求的等待接收端。比较起来，由于只需完成连接的发起、数据传输和连接的断开，客户端的软件构成要简单。而且绝大多数情况下变电站的自动化系统的连接是一直保持的，因此可以采用永久性连接的方式。而由于服务器需处理的任务较多，往往有多个连接要处理，其软件结构相对要复杂的多。TCP协议的服务器一般选择并发的面向连接服务器。在通讯协议过程中，系统的每个IED设备同时具有客户端程序和服务器程序。IED设备投入运行后，服务器程序要首先运行，确保设备连接请求的正常接收，保证连接的正常建立。然后客户端程序也会启动，向其他有通讯需求的IED装置发出连接请求，如果没有故障发生，连接建立之后就会一直保持，最终实现通讯两端的IED设备的全双工通讯。

三、快速以太网在变电站自动化系统中的应用

快速以太网的大带宽保证即使电站网络不进行分层布置，一样可以确保足够高的通信效率。按照LonWorks的最大负荷网速计算，在保证网络绝对顺畅的情况下，100M带宽的快速以太网上的通讯节点数量可以达到474个，并且在使用交换式集线器的情况下，网络实际带宽可以更大，从而可容纳节点数量可以进一步加大。因此，快速以太网一旦应用，现有网络间隔层和设备层的装置都可以直接和主干网连接，100M以上的带宽完全可以满足通讯效率，从而使网络结构得到简化，在带宽加大的同时，网络成本也节约了，由于通讯中间环节的减少，通信传输中的延迟也降低了，网络可靠性也得到了提高。

四、结论

本文主要介绍了以太网在变电站自动化通讯系统网络通讯中的应用，并对快速以太网在变电站中的应用做了分析。目前计算机网络技术发展迅速，技术革新的周期越来越短，通讯网络正朝着速率越来也高，成本越来越低廉的方向发展。作为电力工作者应当紧跟发展的潮流，使更多有优势的新技术新产品在系统中得到应用，不断提高系统的先进性和自动化水平。

作者：陈磊 单位：国网安徽省电力公司检修公司