基于以太网的电力调度信息传输的开发

０引言

电网调度自动化是在早期的电力系统远动系统的基础上，引入计算机技术并进行功能扩充而形成的一套辅助调度人员工作的自动化系统，远动系统是电网调度自动化系统的重要组成部分，在电网调度自动化系统的发展过程中起着基础性的作用。远动系统是指对广阔地区的生产过程进行监视和控制的系统，它包括对必需的过程信息的采集、处理、传输和显示、执行等全部的功能和设备。远动系统调度信息的实时传输对于保障电力系统调度任务的有序完成有着至关重要的重要。

本论文主要对基于嵌入式以太网的电力系统调度信息传输系统展开研究探讨，并以期从中能够找到有效的可供指导或借鉴的电力系统调度通信实时传输系统的设计方法，并以此和广大同行分享。

１以太网技术在电力调度系统中的应用概述

电力信息传输系统的发展要适应电网调度自动化的发展要求，要适应远动系统向网络化发展的要求，电力信息传输系统的未来的发展趋势必然是网络化。本论文重点在嵌入式以太网通信技术在电力信息传输中的应用方面开展工作。

随着计算机网络技术在电力系统中的应用，调度中心一般采用局域网，并较多使用配置在以太网上的局域网。在基于局域网的ＳＣＡＤＡ系统中，一般需要配置前置机工作站、调度工作站、远动工作站，另外在局域网上也可以增加一些微机工作站，如提供给局长办公室、总工办公室使用，主要用来监视电网实时运行情况，显示实时画面、提供告警信息等。

以太网技术在厂站端的应用主要是在变电站综合自动化系统中的应用。变电站综合自动化系统在通信技术的推动下发展成为典型的分层分布式结构。该结构一般分为３层：变电站层、间隔层和过程层。其中，过程层包含变电站内的生产过程设施，如变压器、断路器及其辅助接点、电流和电压互感器等，主要负责现场数据采集、提供Ｉ/Ｏ接口等；间隔层包含测量和控制单元，负责该单元线路或变压器的参数测量和监控以及断路器的控制等。变电站层包含全站性的监控主机，通信及控制主机，实现管理等功能的工程师站。随着计算机技术和通信技术的发展，尤其是网络技术的应用，以太网技术正被引入变电站自动化系统过程层的采集、测量单元和间隔层保护、控制单元中，进而构成基于网络控制的分布式变电站自动化系统。

２嵌入式以太网在电力调度通信系统中的应用研究

2.１电力调度通信系统的基本要求

跟其它信息传输相比，电力信息的传输有其特殊性，主要表现在以下几点：

（１）与一般的以太网应用相比，电力信息传输的数据量不大，通常不存在较大的数据文件传输。

（２）可靠性要求高。电力信息要求准确、可靠地进行传输。

（３）实时性要求高。变电站自动化系统要求及时地传输现场的实时运行信息和操作控制信息，网络必须能够很好地保证数据通信的实时性。

（４）抗干扰能力要求高。变电站内通信环境恶劣，机械和电磁干扰严重，网络必须具有很好的抗干扰能力。

２．２以太网的应用模式选择

将嵌入式以太网技术应用于变电站自动化系统可以实现厂站ＲＴＵ信息通过网络向各主站传送。具体有两种方式：第一，网络接口通信模式。该模式要求厂站的ＲＴＵ具有以太网接口，支持ＴＣＰ/ＩＰ协议，并支持ＩＥＣ６０８７０－５－１０４或ＩＥＣ６１８５０规约，直接接入厂站端数据网络边缘交换机的局域网端口。该模式适用于新建厂站的分布式自动化系统。第二，协议转换器模式。对于大部分己投运的厂站，可在ＲＴＵ上加装ＴＣＰ/ＩＰ协议转换器再接入ＳＰＤｎｅｔ，以使原有的通信协议和ＲＴＵ的结构保持不变，但要求各主站端配置支持ＴＣＰ/ＩＰ协议的网络通信前置系统和相应的应用层协议。

嵌入式以太网应用于变电站内部通信网络一般有两种典型的应用模式：

应用模式ａ：每个间隔层设备都配置一个嵌入式以太网接口，将该设备作为一个节点直接连接到以太网上。

应用模式ｂ：几个不具有以太网接口的智能电子设备（ＩＥＤ）通过ＲＳ－２３２/４８５或现场总线等方式连在一起，然后连接到一个具有以太网接口的通信管理单元，通过该通信管理单元连接到以太网上。

从技术实现而言，两者都必须设计嵌入式以太网接口，本质上没有太大差别。

２．３以太网通信模块设计

本论文所设计的以太网通信模块，是基于软件协议栈的嵌入式以太网接口硬件电路。该电路以宏晶公司的ＳＴＣ８９ＣＳ１６ＲＤ＋单片机作为嵌入式微处理器，外部连接ＲＴＬ８０１９ＡＳ以太网控制器芯片，构成基本的硬件平台。

以太网控制器芯片ＲＴＬ８０１９ＡＳ，其工作时钟为２０ＭＨｚ，ＡＥＮ引脚接地，地址一直处于