網(wǎng)絡通信協(xié)議在電氣監(jiān)控系統(tǒng)中的應用探討

網(wǎng)絡通信協(xié)議在電氣監(jiān)控系統(tǒng)中的應用探討網(wǎng)絡通信協(xié)議在電氣監(jiān)控系統(tǒng)中的應用探討

隨著社會主義市場經(jīng)濟的快速開展與科學技術的不斷進步，作為各產(chǎn)業(yè)平穩(wěn)生產(chǎn)的根底，電氣設備必須具備良好的平安性、穩(wěn)定性及高效性。在電氣監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)優(yōu)化應用網(wǎng)絡通信協(xié)議，可對電氣監(jiān)控系統(tǒng)的性能進行有效提高。作為通信網(wǎng)絡的基本規(guī)那么，網(wǎng)絡通信協(xié)議的各種類型都存有既定通信模式。網(wǎng)絡通信協(xié)議不同那么其傳輸訪問機制也存有極大的不同。在進行少數(shù)信號傳輸或大量信號傳輸與發(fā)出時，此類傳輸訪問機制性能都存有極大不同。本文以網(wǎng)絡通信協(xié)議為依據(jù)，對電力監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)最常用的通信協(xié)議進行了優(yōu)化運用，如IEC60870―5―103等，在設備投資金額不增加的根底上，到達完善電氣監(jiān)控系統(tǒng)的目的。

一、電氣監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡通信協(xié)議的概況

作為一種網(wǎng)絡通用語言，網(wǎng)絡通信協(xié)議是指為連接不同操作系統(tǒng)和不同硬件體系結構的互聯(lián)網(wǎng)絡引提供的通信支持。其從邏輯上將網(wǎng)絡進行7層劃分，各層都具備路由器、交換機等相應的物理設備。在電氣監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)IEC60870―5―103、IEC60870―5―104等為主要的網(wǎng)絡通信協(xié)議類型，具體如下：

1、IEC60870―5―103協(xié)議。作為國際電工委員會制定的繼電愛護設備信息接口標準，IEC60870―5―103協(xié)議可在通信前置機和繼電愛護裝置間的信號傳輸中充沛應用。該協(xié)議主要選取主從―對多的非平衡傳輸方式，主站為通信前置機，從站為繼電愛護裝置，每秒9600bit為規(guī)范傳輸速率，格式報文形式主要分為2種：固定幀長報文、可變幀長報文。其表述的2類信息傳輸方式為按照相應規(guī)定運用的效勞數(shù)據(jù)單位與為規(guī)范化報文傳輸沒有涵蓋的全部可能應用過程，或全部可能信息利用通用分類效勞傳輸。

2、IEC60870―5―104協(xié)議。在IEC60870―5―103根底上，國際電工委員會為滿足網(wǎng)絡運輸又進行了IEC60870―5―104遠動通信協(xié)議的制定。其不僅能夠在集控中心與變電站、調(diào)度端進行全面運用，還能在變電站內(nèi)的通信網(wǎng)加以合理運用。一般選取RFC2200協(xié)議作為該協(xié)議物理層、鏈路層等主要協(xié)議。作為規(guī)范TCP/IP協(xié)議子集，RFC2200可使IEC60870―5―104協(xié)議應用于TCP/IP協(xié)議的高帶寬網(wǎng)絡傳輸。與其他協(xié)議相比，IEC60870―5―104協(xié)議具有良好實時性、可靠性等優(yōu)勢，且能夠進行大流量數(shù)據(jù)傳輸，為信息擴展提供便利。

二、網(wǎng)絡通信協(xié)議在電氣監(jiān)控系統(tǒng)中的應用

在科技快速開展的今天，電氣監(jiān)控系統(tǒng)愈加完善，將網(wǎng)絡通信協(xié)議合理應用于電氣監(jiān)控系統(tǒng)，對提升電氣監(jiān)控系統(tǒng)實時性、可靠性具有至關重要的作用，為此，本文以優(yōu)化其應用性能為例對網(wǎng)絡通信協(xié)議在電氣監(jiān)控系統(tǒng)中的應用進行了分析與探究。

1、實時性優(yōu)化應用

電氣監(jiān)控系統(tǒng)實時性提升的方式較多，一般分為2大類：升級電氣監(jiān)控系統(tǒng)硬件、優(yōu)化軟件算法。根據(jù)工作需求，可通過軟件優(yōu)化網(wǎng)絡通信協(xié)議，以此到達提高電氣監(jiān)控系統(tǒng)實時性的目的。

首先，IEC60870―5―103協(xié)議為例分析。光纖接口、EIARS485接口為IEC60870―5―103協(xié)議電氣的主要接口類型。光纖傳輸具有良好抗干擾能力及較快傳輸速度。在相同變電站或距離較短情況下繼電愛護裝置和監(jiān)控系統(tǒng)的兩種接口傳輸速度根本一致。在通信鏈路拓撲方面兩種接口一致，基于此，兩種接口具有相同分析方式。本文將EIARS485接口作為分析研究重點，具體內(nèi)容如下：

作為三線制半雙工接口，EIARS485接口在同一時間點上只能接收、發(fā)送信號，但不能同時進行接收、發(fā)送操作。一般選取圖1作為通信拓撲結構。通信權可由EIARS485總線上并聯(lián)的3個繼電愛護裝置依次取得，依次將數(shù)據(jù)傳送給通信前置機。繼電愛護裝置數(shù)據(jù)向通信前置機傳送的快慢，由通信權時間間隔的長短加以確定。但電氣出現(xiàn)大面積故障的情況下，繼電愛護裝置極易出現(xiàn)大量變位信號。如一個繼電愛護裝置進行5個遙信信號上傳，完成此5個變位遙信信號傳輸需20幀以上報文。

其次，IEC60870―5―104協(xié)議為例分析。以太網(wǎng)傳輸為IEC60870―5―104協(xié)議的主要形式，平衡傳輸全雙工接口為以太網(wǎng)RJ45接口類型。對該協(xié)議實時性造成影響的主要因素包含2點，第一以太網(wǎng)的傳輸性能，對其起決定作用的因素為網(wǎng)絡拓撲結構及以太網(wǎng)帶寬；第二，該協(xié)議報文信號攜帶效率。根據(jù)筆者工作性質(zhì)，為提升電氣監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡通信協(xié)議性能，本文以優(yōu)化提升IEC60870―5―104協(xié)議報文信號攜帶效率為主進行分析。本協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)以I格式幀為主。該協(xié)議規(guī)定ASDU〔一個〕在249字節(jié)下列，可進行一個火一組信號傳輸。應用于現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)的IEC60870―5―104協(xié)議，I格式幀〔一個〕旺旺只進行一個變位遙信信號傳輸。為提高信號傳輸信號，需對I格式幀長度進行有效增加。

2、可靠性優(yōu)化應用

利用通信前置機、數(shù)據(jù)效勞器、遠動機等設備的冗余配置及通信網(wǎng)絡冗余配置可實現(xiàn)電氣監(jiān)控系統(tǒng)可靠性。在具體應用中，硬件即便冗余配置，但卻存在冗余設備無擾無縫切換等問題。為到達網(wǎng)絡通信協(xié)議優(yōu)化運用，需提升通信前置機冗余切換、通信網(wǎng)絡冗余切換的可靠性，進而到達電氣監(jiān)控系統(tǒng)可靠性提升的目的。

〔1〕將EIARS485接口應用于IEC60870―5―103協(xié)議時，EIARS485接口一個的情況下主機只能有一臺，也就是說EIARS485接口一個情況下2臺通信前置機無法利用該接口將報文發(fā)送給一臺繼電愛護裝置。為對該協(xié)議傳輸可靠性進行有效提升，需并接2臺通信前置機的全部EIARS485接口。要求位于工作狀態(tài)的通信前置機為1臺，位于熱備狀態(tài)的通信前置機為1臺。如工作狀態(tài)前置機內(nèi)隨意一個EIARS485接口通信中斷被熱備狀態(tài)通信前置機檢測出來后，熱備狀態(tài)前置機可將此EIARS485接口主機地位占據(jù)，利用此EIARS485接口將報文發(fā)送給繼電愛護裝置。該情況下，工作狀態(tài)通信前置機需將此EIARS485接口主機地位拋棄，進而到達IEC60870―5―103協(xié)議雙機熱備接口切換?！?〕通信前置機、數(shù)據(jù)效勞器、遠動機與以太網(wǎng)冗余配置為現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)的主要構成局部。冗余配置可對信號傳輸可靠性有效提升。但現(xiàn)階段最常見的雙機雙網(wǎng)切換機制為“硬切換〞，也就是說一般情況下冗余的2臺通信前置機內(nèi)利用冗余通信網(wǎng)絡內(nèi)一條與運動機或效勞器進行通信的只有一臺。如前置機正常運行時如出現(xiàn)故障或通信網(wǎng)絡中斷，可向冗余的另一臺通信前置機進行通信切換。但其存有諸多問題，如只能利用通信前置機內(nèi)部軟件對通信前置機切換、通信網(wǎng)絡切換進行判斷，通信在切換過程中為中斷情況，不能實現(xiàn)無擾連續(xù)切換。

在IEC60870―5―104協(xié)議內(nèi)對冗余通信網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)如何應用沒有進行詳細規(guī)定。如選取并行冗余協(xié)議，可將鏈路冗余體增設到各設備內(nèi)部，以此實施冗余網(wǎng)絡通信數(shù)據(jù)處理。但該功能在傳統(tǒng)變電站監(jiān)控系統(tǒng)設備內(nèi)并不具備，如選取該并行冗余協(xié)議，需進行現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)設備重新設計。在對現(xiàn)有設備不改動的情況下，應適當修改現(xiàn)有協(xié)議通信方式，進而到達冗余網(wǎng)絡并行數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康摹?/p>

三、結束語

綜上所述，作為國民經(jīng)濟的主要構成局