淺談應(yīng)用計(jì)算機(jī)監(jiān)控的水電站站內(nèi)通信

1、淺談應(yīng)用計(jì)算機(jī)監(jiān)控的水電站站內(nèi)通信摘要：水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是現(xiàn)代水電站的重要組成局部，其技術(shù)水平、平安可靠性及其運(yùn)行維護(hù)水平對(duì)水電站的平安穩(wěn)定與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行密切相關(guān)。目前，我國(guó)大、中型水電站已普遍采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控，計(jì)算機(jī)監(jiān)控設(shè)備之間利用通信系統(tǒng)連接。該文首先闡述水電站站內(nèi)通信常用通信介質(zhì)雙絞線、光纖的結(jié)構(gòu)，并比較了兩種通信介質(zhì)，其次分析了水電站站內(nèi)下位機(jī)之間的RS485通信、現(xiàn)場(chǎng)總線通信以及上位機(jī)與下位機(jī)之間的以太網(wǎng)通信，最后分析了水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與MIS系統(tǒng)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的通信方式。關(guān)鍵詞：雙絞線光纖串行通信現(xiàn)場(chǎng)總線以太網(wǎng)中圖分類號(hào)：TV73文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-37912021

2、03a-0006-03應(yīng)用計(jì)算機(jī)監(jiān)控的水電站站內(nèi)通信系統(tǒng)通常有水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、水電站狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、水電站MIS系統(tǒng)等。各個(gè)通信系統(tǒng)有雙絞線、光纖、交換機(jī)、路由器等通信介質(zhì)和通信設(shè)備。水電站站內(nèi)通信具有通信系統(tǒng)可靠性要求高、通信方式多樣化、傳輸信息種類繁多等特點(diǎn)。因此，通信系統(tǒng)是水電站正常運(yùn)行的可靠保障，要求在任何情況下均能暢通。1水電站站內(nèi)通信常用通信介質(zhì)1.1雙絞線雙絞線是目前使用最廣的一種傳輸介質(zhì)，它有價(jià)格廉價(jià)、易于安裝、適用于多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)。雙絞線一般由兩根絕緣銅導(dǎo)線相互纏繞而成，實(shí)際使用時(shí)，雙絞線是由多對(duì)雙絞線一起包在一個(gè)絕緣電纜套管里的。典型的雙絞線有四對(duì)的，也有更多對(duì)

3、雙絞線放在一個(gè)電纜套管里的。雙絞線可分為非屏蔽雙絞線UTP和屏蔽雙絞線STP兩類。UTP易受外部干擾，包括來(lái)自環(huán)境噪聲和附近其他雙絞線的干擾?！?】屏蔽雙絞線STP就是在其外面加上金屬包層來(lái)屏蔽外部干擾，雖然抗干擾性能更好，但比UTP貴，且安裝也較困難。雙絞線與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的接口是RJ-45接口。水電站通信用雙絞線一般有2種線序：直連線、翻轉(zhuǎn)線。水電站通信直連線用得最多，主要用于水電站上位機(jī)與交換機(jī)連接；翻轉(zhuǎn)線用于對(duì)水電站路由器、交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行設(shè)置。1.2光纖光纖是一根很細(xì)的可傳導(dǎo)光線的纖維媒體，其半徑為幾微米至一、二百微米。制造光纖的材料可以是超純硅、合成玻璃或塑料。一根或多根光纖再由外皮

4、包裹構(gòu)成光纜。按照光纖中光的傳輸模式分為單模光纖和多模光纖，單模光纖只允許一束光傳播，多模光纖，即發(fā)散為多路光波，每一路光波走一條通路?！?】如圖1所示，光纜連接器有用戶通道連接器SubscribersChannel-SC、直插式連接器Straight-tip，ST、MT-RJ連接器3種。其中用戶通道連接器用于有線電視，采用推拉式固定方法。直插式連接器將光纜連接到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，使用卡口式固定方法。MT-RJ連接器與RJ-45規(guī)格一樣。水電站通信用光纜連接器一般用的是直插式連接器和MT-RJ連接器。1.3雙絞線、光纖在水電站站內(nèi)通信的比較在水電站站內(nèi)通信的應(yīng)用中，雙絞線與光纖比較而言，光纖具有以下優(yōu)

5、點(diǎn)。1布線方便。在具有相同信息傳輸能力的情況下，光纖要比雙絞線細(xì)得多，也輕便得多。給水電站通信布線帶來(lái)明顯的優(yōu)勢(shì)，光纖即可降低對(duì)支撐物的要求也可減小管道的體積。2低衰減。水電站站內(nèi)上位機(jī)和下位機(jī)的范圍可能到達(dá)幾百米，雙絞線在100m范圍內(nèi)才能到達(dá)數(shù)百M(fèi)b/s的數(shù)據(jù)速率，100m以上范圍信號(hào)會(huì)衰減。相對(duì)于雙絞線，使用光纖信號(hào)的衰減要小得多，不加中繼或放大直接傳輸，其速率達(dá)假設(shè)干Gb/s。3抗電磁干擾。水電站上下壓設(shè)備運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁場(chǎng)，雙絞線傳輸?shù)男盘?hào)是電信號(hào)，會(huì)受到電磁干擾影響通信效果。而光纖傳輸?shù)氖枪庑盘?hào)，在水電站使用不受外部電磁場(chǎng)的影響。此外，光纖也不向外輻射電磁場(chǎng)，不會(huì)對(duì)水電站的上

6、位機(jī)和下位機(jī)造成電磁干擾。2水電站站內(nèi)通信方式2.1水電站監(jiān)控系統(tǒng)下位機(jī)之間通信下位機(jī)設(shè)備的互聯(lián)通信可以增加數(shù)據(jù)采集的靈活性和數(shù)量、節(jié)省大量電纜，減少施工時(shí)間，常用的通信互聯(lián)方式包括串行通信、現(xiàn)場(chǎng)總線通信方式。1串行通信接口。串行通信接口RS485是目前監(jiān)控系統(tǒng)下位機(jī)設(shè)備之間相互連接的一種通信接口方式。由于水電站下位機(jī)需要通信互聯(lián)的設(shè)備較多，且各設(shè)備通信接口和規(guī)約標(biāo)準(zhǔn)不一，串行通信接口和編程比較簡(jiǎn)單且形式多樣，能比較好地適應(yīng)當(dāng)前下位機(jī)各設(shè)備接入的實(shí)際情況。如圖2所示，參與控制的設(shè)備需直接接入主PLC控制器，監(jiān)控系統(tǒng)一般均配置通信工作站、嵌入式智能通信裝置、串口轉(zhuǎn)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備等，提供816個(gè)串行

7、口接入現(xiàn)場(chǎng)串行通信設(shè)備，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口連接監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。2現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)?，F(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)采用RS485通訊接口，通訊波特率多在480019200bps之間，最遠(yuǎn)傳輸距離為1000m左右，一般采用屏蔽雙絞線或同軸電纜作為通訊介質(zhì)?！?】如圖3所示，水電站采用現(xiàn)場(chǎng)總線將分散在現(xiàn)場(chǎng)的微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)、調(diào)速系統(tǒng)、勵(lì)磁系統(tǒng)、PLC、非電氣量測(cè)量等連接成一體，組成現(xiàn)地控制子系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的自治性和可靠性，節(jié)省了大量信號(hào)電纜和控制電纜。2.2水電站監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)與下位機(jī)之間的以太網(wǎng)通信水電站監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)與下位機(jī)之間的以太網(wǎng)通信是使用交換機(jī)來(lái)連接通信設(shè)備，交換機(jī)的高速背板和強(qiáng)大的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)功能，使得上位機(jī)與下位機(jī)可以單

8、獨(dú)享用10Mbps或100Mbps的傳輸速率，網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際帶寬大幅度提高?！?】如圖4所示，水電站上位機(jī)與下位機(jī)以太網(wǎng)通信方式互聯(lián)。這種通訊方式可靠性高，設(shè)備直接上網(wǎng)，便于網(wǎng)絡(luò)控制和管理，提高了系統(tǒng)響應(yīng)速度。2.3水電站監(jiān)控系統(tǒng)與MIS系統(tǒng)、水電站狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通信水電站監(jiān)控系統(tǒng)位于生產(chǎn)控制大區(qū)，MIS系統(tǒng)、水電站狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)位于管理信息大區(qū)平安區(qū)。根據(jù)?電力二次系統(tǒng)平安防護(hù)規(guī)定?，生產(chǎn)控制大區(qū)與管理信息大區(qū)兩個(gè)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)雙向交換需通過(guò)電力專用正反向物理隔離裝置，專用正反向物理隔離裝置需經(jīng)國(guó)家指定部門(mén)檢測(cè)認(rèn)證。圖5是水電站監(jiān)控系統(tǒng)與MIS系統(tǒng)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)經(jīng)隔離裝置隔離后的以太網(wǎng)通信。3結(jié)語(yǔ)該文分析了水電站站內(nèi)通信常用通信介質(zhì)雙絞線、光纖的結(jié)構(gòu)及水電站站內(nèi)通信方式。得出以下結(jié)論：光纖具有布線方便、低衰減、抗電磁干擾等特性，水電站站內(nèi)通信應(yīng)采用光纖作為通信介質(zhì)。以太網(wǎng)通信方式可靠性高，設(shè)備直接上網(wǎng)便于網(wǎng)絡(luò)控制和管理，提高了系統(tǒng)響應(yīng)速度，水電站監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)與下位機(jī)、下位機(jī)之間應(yīng)采用以太網(wǎng)通信。水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與MIS系統(tǒng)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的通信方式應(yīng)采用隔離裝置和以太網(wǎng)通信。參考文獻(xiàn)【1】趙乾，錢(qián)建平，郭恩全，等.雙絞線電磁干擾防護(hù)研究J.電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào)，2021，243：279-282.【2】王惠文