一种智能变电站的网络通信结构的制作方法

1.本发明属于通信技术领域，具体涉及一种智能变电站的网络通信结构。


背景技术：

2.智能变电站是目前变电站的主要发展方向，目前，新建变电站均为智能变电站，由于一次设备运行时有高电压，无法直接进行操作、测量等行为；因此，变电站内一般配置专用的测量控制系统实现对一次设备的遥控、遥测、遥信、遥调；测量控制系统的实现依赖于站内的网络通信结构，现有技术的智能变电站的测量控制网络结构采取分布式测量控制装置采集的模式，每个单间隔配置一台测控装置、一台合并单元装置，合并单元与测控装置通过光纤连接传输数字信息，测控装置通过网线接入站控层网络，单个测控装置只负责传输本间隔信息实现“四遥”功能；目前的网络结构采取分布式采集，按间隔上送的模式进行，存在着以下的缺点：（1）设备利用率低：需要在每个间隔单独配置测控装置，面对大量的分布间隔，需要配置大量的测量控制设备，但是单个设备的性能又没有被充分挖掘；（2）网络冗余配置成本高。在采集网络层，如需要按照双重化配置，则需要在每一个分布式间隔配置2套测量控制设备，按照平均每站20间隔的采集需求，为达到冗余需求需额外配置20套测量控制设备；（3）网络结构复杂，需布置大量的网线。每一台测控装置需要与站端控制层进行网络通信，也就是每一台设备都要进行网络接线的布置，不仅需要敷设大量的网线，同时导致网络结构复杂，不利于后期的运维。在申请号为cn201110201609.1的中国专利公开的基于保护独立和信息共享的智能变电站网络通信结构，该专利通过在过程信息网口正常工作时，不接收过程层网络上的保护功能数据，在保护功能失效时，启用过程信息网口接收保护功能数据，实现了保护功能，同时在不增加系统和设备复杂度的前提下，使现有的保护外部回路冗余度提高一倍，但申请号为cn201110201609.1的中国专利公开的基于保护独立和信息共享的智能变电站网络通信结构无法解决在采集过程中，设备利用率低、网络冗余配置成本高、网络结构复杂的问题。


技术实现要素：

3.本发明为了解决现有技术的网络结构在采集过程中，存在设备利用率低、网络冗余配置成本高、网络结构复杂的问题，提供了一种智能变电站的网络通信结构，采用按照站级或者电压等级设置测控装置，智能单元还是按照分布式按间隔配置，间隔内智能单元完成模拟量和开关量的采集，通过光纤分别与站内两台测控装置进行连接，完成通信数据的传输。有效解决了现有技术的网络结构在采集过程中，设备利用率低、网络冗余配置成本高、网络结构复杂的问题。
4.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种智能变电站的网络通信结构，包括：若干个间隔，间隔配置有智能单元，智能单元用于模拟量和开关量的采集，智能单元与过程层网络连接，过程层网络与测控装置连接，测控装置与站控层网络连接，站控层网络与主站端连接。
5.作为优选，测控装置数量按照站级或者电压等级设置，每个站配置2套测控装置。实现集中采集的同时保障了测控装置的最大利用率。
6.作为优选，间隔内的智能单元通过光纤分别与站内两台测控装置进行独立通信。实现数据备份，保证了数据安全、高效的传输，其中一台设备故障时，不影响智能单元与测控装置的通信。
7.作为优选，站内两台测控装置分别通过网线与站控层网络进行独立通信。实现数据备份，确保了测控装置与站控层网络的不间断通信，作为优选，测控装置包括主cpu模块、交流采样模块、直流采样、数据处理模块、通信模块、键盘显示模块。实现测控装置的人机交互功能。
8.作为优选，测控装置还包括测温模块、电源模块；测温模块实时测量装置内的温度情况，超温报警，保证装置的安全运行；电源模块，为整个装置供电。保证装置正常运行。
9.作为优选，主cpu模块连接内部总线，交流采集模块包括交流交换器、放大滤波器，以及多路模拟开关，交流采集模块通过交流变换器将电压和电流转换成装置可以采集的弱交流信号，放大滤波后变成标准信号输送到多路模拟开关，在主cpu模块的控制下依次进行a／d转换，将现场输入的模拟量信息转变成数字量信息，供主cpu模块处理，同时再利用微机对弱交流信号进行离散采样，再计算出电压电流的有效值、有功功率、无功功率。
10.作为优选，数据处理模块通过内部网络接收来自交流采样模块和直流采样模块的数据，完成遥测，遥信，遥控和遥调功能，向主站端发送遥测和遥信数据，并接收遥控和遥调命令；主cpu模块直接通过内部总线读取数字量信息。
11.作为优选，直流采样模块将数字部分和数字部分之间、各个回路之间隔离开来，采用22位串行a／d转换芯片，提高了测量精度；采用可编程逻辑器件epld，对a／d采样进行控制和对采样结果进行存储，分担了主cpu模块的部分工作，提高了装置整体的性能。
12.本发明有益效果：（1）充分挖掘单个测控设备的潜能，避免单间隔配置性能的浪费；（2）多间隔只需配置2套测控装置，间隔数量需小于单台测控装置的最大接入间隔，即可实现四遥功能，并实现设备冗余，相交于现在技术，可大大节省设备量，同时一台设备故障并不会影响另一台设备正常运行，提高了可靠性；（3）测控装置与站内控制层通信只需要通过2根网线，相较于现有技术，网线敷设量大大减少，网络结构清晰明了。
附图说明
13.图1是现有技术的一种智能变电站的网络通信结构的示意图。
14.图2是本发明的一种智能变电站的网络通信结构的示意图。
15.图3是本发明的测控装置的结构示意图。
具体实施方式
16.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
17.如图1所示，图1是现有技术的网络通信结构的示意图，每个单间隔配置一台测控装置9、一个合并单元13，合并单元13与测控装置9通过光纤连接传输数字信息；测控装置9通过网线接入站控层网络10；单个测控装置只负责传输本间隔信息实现“四遥”功能，目前
的网络结构采取分布式采集，按间隔上送的模式进行，存在着以下的缺点：设备利用率低：需要在每个间隔单独配置测控装置9，面对大量的分布间隔，需要配置大量的测控装置9，但是单个设备的性能又没有被充分挖掘；网络冗余配置成本高：在采集网络层，如需要按照双重化配置，则需要在每一个分布式间隔配置2套测控装置9，按照平均每站20间隔的采集需求，为达到冗余需求需额外配置20套测控装置9；网络结构复杂，需布置大量的网线：每一台测控装置9需要与站端控制层进行网络通信，也就是每一台设备都要进行网络接线的布置，不仅需要敷设大量的网线，同时导致网络结构复杂，不利于后期的运维。
18.如图2所示，图2是本发明的一种智能变电站的网络通信结构的示意图，包括若干个间隔，间隔配置有智能单元7，智能单元用于模拟量、开关量8的采集，智能单元7与过程层网络连接，过程层网络与测控装置9连接，测控装置9与站控层网络10连接，站控层网络10与主站端11连接。
19.如图2所示，主cpu模块1与内部总线，通过光纤与智能单元7连接，交流采样模块2、直流采样模块3、数据处理模块4依次连接内部总线。
20.在本实施例中，测控装置9数量按照站级或者电压等级设置，每个站配置2套测控装置9。
21.在本实施例中，间隔内的智能单元7通过光纤分别与站内两台测控装置9进行独立通信。
22.在本实施例中，站内两台测控装置9分别通过网线与站控层网络10进行独立通信。
23.在本实施例中，测控装置9包括主cpu模块1、交流采样模块2、直流采样模块3、数据处理模块4、通信模块14。
24.在本实施例中，测控装置9还包括测温模块5、电源模块6；测温模块5实时测量装置内的温度情况，超温报警，保证装置的安全运行；电源模块6，为整个装置供电。
25.在本实施例中，主cpu模块1连接内部总线，交流采集模块2通过交流变换器将电压和电流转换成装置可以采集的弱电信号，再利用微机对弱电信号进行离散采样，再计算出电压电流的有效值、有功功率、无功功率。
26.在本实施例中，数据处理模块4通过内部网络接收来自交流采样模块2和直流采样模块3的数据，完成遥测，遥信，遥控和遥调功能，向主站端发送遥测和遥信数据，并接收遥控和遥调命令；主cpu模块1直接通过内部总线读取数字量信息。
27.在本实施例中，直流采样模块3将数字部分和数字部分之间、各个回路之间隔离开来，采用22位串行a／d转换芯片，提高了测量精度；采用可编程逻辑器件epld，对a／d采样进行控制和对采样结果进行存储，分担了主cpu模块1的部分工作，提高了装置整体的性能。
28.在本实施例中，测控装置9还包括键盘显示模块15，提供了一个人机交互功能。
29.具体的，主cpu模块使用的处理器是at91rm9200处理器，交流采样模2块包括交流交换器在电压电流信号转化为弱电信号，经过信号转换，放大滤波后变成标准信号输送到多路模拟开关，在主cpu模块1的控制下依次进行a／d转换，将现场输入的模拟量信息转变成数字量信息，供主cpu模块1处理；一110kv智能变电站实施中，按照桥备双主变配置：采用现有的技术方案，至少需要配置测控装置10台，且只能实现单通道配置，可靠性较差；通过本发明网络结构，间隔智能单元7分别与测控装置9进行光纤通信，；变电站通信网络结构按照按每站2台测控装置9为基础进行组建，双重化的测控装置9与站控层网络10分别独立通信，
任何一台故障不影响另一台运行不仅节省了大量的装置投资，还实现间隔层设备的双重化，提高了装置的可靠性。