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通(tong)訊(xun)管(guan)理(li)機(ji)作(zuo)為(wei)變(bian)電(dian)站(zhan)自(zi)動(dong)化(hua)係(xi)統(tong)的(de)局(ju)部(bu)數(shu)據(ju)集(ji)中(zhong)轉(zhuan)發(fa)設(she)備(bei)，有(you)著(zhe)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)的(de)地(di)位(wei)。本(ben)文(wen)介(jie)紹(shao)了(le)變(bian)電(dian)站(zhan)由(you)綜(zong)合(he)自(zi)動(dong)化(hua)向(xiang)數(shu)字(zi)化(hua)轉(zhuan)換(huan)的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)，IEC-61850變電站自動化通信網絡標準對通訊管理機的新要求，以及研祥的產品所提供的解決方案。
1、數字化變電站簡述
傳(chuan)統(tong)的(de)變(bian)電(dian)站(zhan)自(zi)動(dong)化(hua)係(xi)統(tong)存(cun)在(zai)著(zhe)動(dong)態(tai)測(ce)量(liang)範(fan)圍(wei)局(ju)限(xian)大(da)，邏(luo)輯(ji)層(ceng)信(xin)息(xi)模(mo)型(xing)無(wu)法(fa)統(tong)一(yi)，二(er)次(ci)設(she)備(bei)互(hu)操(cao)作(zuo)性(xing)不(bu)強(qiang)等(deng)諸(zhu)多(duo)問(wen)題(ti)，這(zhe)些(xie)問(wen)題(ti)限(xian)製(zhi)了(le)變(bian)電(dian)站(zhan)自(zi)動(dong)化(hua)的(de)進(jin)一(yi)步(bu)發(fa)展(zhan)。為(wei)此(ci)，我(wo)國(guo)於(yu)05~06年左右開始正式進行數字化變電站科研試運行；到08年底，全國數字化變電站運行個數已不下100個；按照電力係統的一般規律，經過4~5年的運行觀察，在2010年左右將自上而下全麵開始取代目前 綜合自動化變電站係統。 數字化變電站就是將信息采集、傳輸、處理、輸出過程完全 數字化的 變電站。全站采用統一的通訊規約IEC61850構建通信網絡，保護、測控、計量、監控、遠動、VQC等係統均用同一網絡接收電流、電壓和狀態信息，各個係統實現信息共享。
常(chang)規(gui)綜(zong)自(zi)站(zhan)的(de)一(yi)次(ci)設(she)備(bei)采(cai)集(ji)模(mo)擬(ni)量(liang)，通(tong)過(guo)電(dian)纜(lan)將(jiang)模(mo)擬(ni)信(xin)號(hao)傳(chuan)輸(shu)到(dao)測(ce)控(kong)保(bao)護(hu)裝(zhuang)置(zhi)，裝(zhuang)置(zhi)進(jin)行(xing)模(mo)數(shu)轉(zhuan)換(huan)後(hou)處(chu)理(li)數(shu)據(ju)，然(ran)後(hou)通(tong)過(guo)網(wang)線(xian)上(shang)將(jiang)數(shu)字(zi)量(liang)傳(chuan)到(dao)後(hou)台(tai)監(jian)控(kong)係(xi)統(tong)。同(tong)時(shi)監(jian)控(kong)係(xi)統(tong)和(he)測(ce)控(kong)保(bao)護(hu)裝(zhuang)置(zhi)對(dui)一(yi)次(ci)設(she)備(bei)的(de)控(kong)製(zhi)通(tong)過(guo)電(dian)纜(lan)傳(chuan)輸(shu)模(mo)擬(ni)信(xin)號(hao)實(shi)現(xian)其(qi)功(gong)能(neng)。
數字化變電站yicishebeicaijixinxihou，jiudizhuanhuanweishuziliang，tongguoguanglanshangchuancekongbaohuzhuangzhi，ranhouchuandaohoutaijiankongxitong，erjiankongxitonghecekongbaohuzhuangzhiduiyicishebeidekongzhiyeshitongguoguanglanchuanshushuzixinhaoshixianqigongneng。changguizongzizhanyu 數字化變電站對比如圖所示。
2、通訊管理機
IEC-61850提出了變電站過程層、間隔層、站控層的三層結構模型。
數字化變電站采用低功率、數字化的光電互感器代替常規互感器，將高電壓、大電流直接變換為數字信號。變電站內設備之間通過高速網絡進行信息交互，二次設備不再出現功能重複的I/O 接口，常規的功能裝置變成了邏輯的功能模塊，即通過采用標準以太網技術真正實現了數據及資源共享。組網技術、網絡冗餘技術、數據流建模、網絡性能、可靠性分析、變電站過程層新型同步方法、變電站信息安全等成為構建整個係統信號通路的關鍵技術。
通訊管理機作為數據集中轉發節點，影響著整個係統的穩定性與實時性，作用非常重要。在常規綜自站中，各類測控、保護設備多為RS-2332/422/485接口，通訊管理機通過串口收集數據，進行規約轉換後通過以太網上傳至控製層，所以對通訊管理機的要求是多串口。
數shu字zi變bian電dian站zhan的de特te征zheng之zhi一yi就jiu是shi通tong過guo以yi太tai網wang實shi現xian數shu據ju共gong享xiang，所suo以yi多duo網wang口kou成cheng為wei通tong訊xun管guan理li機ji新xin的de要yao求qiu。同tong時shi，多duo個ge節jie點dian的de數shu據ju信xin號hao可ke以yi在zai同tong一yi條tiao線xian纜lan中zhong傳chuan輸shu，大da大da節jie省sheng了le設she備bei空kong間jian、布線成本。
3、設備要求
對於通訊管理機，IEC-61850有著嚴格的規定：
性能方麵：要求支持快速存儲轉發方式和QoS服務質量，以保證網絡中重要的GOOSE數據包得到實時傳輸；
電磁兼容方麵：必須通過靜電放電抗擾度、電快速瞬變脈衝群抗擾度、浪湧抗擾度等電磁幹擾實驗和電擊、雷擊等測試。
環境溫度方麵：必須滿足（-40℃～85℃）寬範圍的工作溫度，存儲溫度也要求滿足寬溫條件。
機械結構方麵：必須通過專門的強振動、大衝擊的承受度測試；滿足特定的防塵、防潮；具備良好的散熱條件。
4、研祥解決方案
SPC-0209是一款研祥推出的麵向電力行業數字化變電站應用的多網口的低功耗無風扇原裝整機，符合了電力行業高EMC防護等級的需求，整體模塊化設計，滿足了電力行業係統通訊層通訊管理機硬件平台的各方麵的需求。
4．1 性能
SPC-0209采用Intel最新的PINEVIEW-D處理器--D510，雙核1.66G主頻，同時支持“超線程”可同時運行4個線程，為整機帶來強勁的數據處理能力。搭配ICH8M南橋芯片，整機功耗小於60W，滿足了產品高性能低功耗的要求。
4．2 結構
介於電力市場普遍存在的對金手指接插件穩定性存在疑慮的問題，SPC-0209借鑒了cPCI的設計理念，開發出3U外插式機箱，各擴展模塊采用歐式插針的模式與母板連接，不但穩定性更高，而且便於維護和更換功能模塊。
長期穩定運行的要求推動工業計算機朝著無風扇的方向發展，SPC-0209整機功耗小於60W，采用機殼散熱，不但具備更寬泛的工作溫度，而且密閉的機箱設計可以適應於多塵的的惡劣工作環境。
4．3 I/O接口
按照IEC-61850deguiding，zuihaodexinhaochuanshumoshishiguangxianchuanshu，budanyongyougaodaikuan，erqiebuhuishoudaochuanshuguochengzhongdeganrao。dancongmuqianlaishuo，rangsuoyoushengchanercishebeidegongsidesuoyoushebeidoutongshijubeiguangxianjiekoushibuxianshide。meigegongsideyanfashengchannenglibutong，xitongjiegouyeyousuoqubie，suoyizaiduanqineishuzishibiandianzhanneibidingshichuankou、網口、光口多種形式並存。
SPC-0209把所有的I/Okouyijiekoumokuaidefangshishixian，caiyongoushichazuodemoshiyumubanxianglian，zheyanggongchenggongsikeyigenjubutongdexiangmushebeilaixuanzexiangyingdejiekoumokuai，zengjialezhenggexitongdelinghuoxing。
4．4整機參數
絕緣性能
* 絕緣電阻：裝置所有電路與外殼之間的絕緣電阻在標準試驗條件下，不小於100 MΩ。
*介質強度：裝置的導電部分對外殼或外露的非導電金屬之間，以及電氣上無聯係的各帶電的導電電路之間，能耐受交流50 Hz，電壓2 kV（有效值），曆時1 min試驗，而無絕緣擊穿或閃絡現象。
*衝擊電壓：裝置的導電部分對外殼或外露的非導電金屬之間，以及電氣上無聯係的各帶電的導電電路之間，在規定的試驗條件下，能耐受幅值為5 kV的衝擊電壓波形為標準雷電波的短時衝擊檢驗。
* 耐濕熱性能：能承受GB/T 7261-2000第20章規定的濕熱試驗。試驗溫度為＋40℃±2℃，相對濕度為（93±3）％，試驗持續時間為48h（每一周期為24h）。在試驗結束前2h內，測量各導電回路對外露非帶電導電部位及外殼之間，電氣上無聯係的各回路之間的絕緣電阻，其絕緣電阻不應小於1.5MΩ；介質強度不低於2.3規定的介質強度試驗電壓值的75％。
抗電磁幹擾能力
*輻射電磁場幹擾試驗：能承受GB/T 14598.9-2002中第4章規定嚴酷等級的輻射電磁場騷擾；
*快速瞬變幹擾試驗：符合GB/T 14598.10-2007規定的嚴酷等級為A級的快速瞬變幹擾。
*脈衝群幹擾試驗：符合GB/T 14598.13-1998規定的頻率為1 MHz及100 kHz衰減振蕩波（第一個半波為電壓幅值共模為2.5 kV，差模為1 kV）脈衝群幹擾。
*抗靜電放電幹擾試驗：符合GB/T 14598.14-1998規定的嚴酷等級為Ⅲ級的抗靜電放電幹擾。
*抗靜電放電幹擾試驗：符合GB/T 14598.19-2007規定的嚴酷等級為A級的工頻幹擾。
*浪湧抗擾度試驗：符合GB/T 17626.5-1999中規定的嚴酷等級為Ⅳ級的浪湧騷擾。
*射頻場感應的傳導騷擾抗擾度試驗：符合GB/T 17626.6-1998規定的嚴酷等級為Ⅲ級的射頻場感應傳導騷擾
*工頻磁場抗擾度試驗：符合GB/T 17626.8-2006規定的嚴酷等級為Ⅴ級的工頻磁場幹擾。
*脈衝磁場抗擾度試驗：符合GB/T 17626.9-1998規定的嚴酷等級為Ⅴ級的脈衝磁場幹擾。
*阻尼振蕩磁場抗擾度試驗：符合GB/T 17626.10-1998規定的嚴酷等級為Ⅴ級的阻尼振蕩磁場幹擾。
機械性能
*振動：裝置能承受GB/T 7261-2000 16.3規定的嚴酷等級為Ⅰ級的振動耐久能力試驗。
*衝擊：裝置能承受GB/T 7261-2000 17.5規定的嚴酷等級為Ⅰ級的衝擊耐久能力試驗。
*碰撞：裝置能承受GB/T 7261-2000 18章規定的嚴酷等級為Ⅰ級的碰撞能力試驗。
5、結束語
新型數字化變電站的信息交互網絡化的主要優點表現在：nenggenjushijixuyaolinghuoxuanzewangluotuopujiegou，yiyuliyongrongyujishutigaoxitongkekaoxing，wangluotuopujiegoudegaibianbuhuiyingxiangbiandianzhangongnengdeshixian。liyongwangxiandaitidaoxiankedadajianshaobiandianzhanneiercihuiludelianjiexianshuliang，congertigaoxitongdekekaoxing。
SPC-0209shiyigemianxiangweilaishuzishibiandianzhandedianlixingyezhuanyongchanpin，xiangduiyumuqianshimianchangjiandetongxunguanliji，tahangaimiangengguang，zhichigengduodetongxinmoshi，chulixingnenggengjiaqiangda，bingyangezunxunIEC61850標準和數字化變電站的特殊要求，能夠為變電站、電廠等嚴酷工業應用環境提供理想的通信解決方案。
參考文獻：
1、《電力係統調度自動化設計規程》(DL5003-91)
2、《電力係統實數據通信應用層協議》(DL476-92)
3、《變電站通信網絡和係統協議》(IEC61850)
作者簡介：馬林可 (1977-)，男，本科，學士，研祥智能科技股份有限公司產品總監
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