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变电站设备运行状态信息采集管理解决方案
关键字：变电站 运行状态 信息采集
一、技术简介：

　　为保证电力生产安全高效运行，对电力设备状态检修提出了更高的要求。由于状态检修主要依赖于对运行中设备的状态检测以及在线监测手段，所以，电力设备运行状态检测和在线监测在电力安全生产中始终起着重要的作用。

　　然而，现有的变电站设备信息传输模式基本上还停留在点对点的方式，因而：

　　1、于受到通讯规约和其他相关条件的限制，造成传输信息量相对减少，传输速度较慢，很多具有串口通讯功能的设备未能接入，使设备信息未能得到充分利用。

　　2、由于各种设备系统都需要各自不同的专用通道，造成通道浪费，且通讯可靠性也相对较差，影响了设备信息的实时性和有效性。

　　为此，我公司设计的设备运行状态信息采集系统是针对电力设备状态检修中在线监测提出的新的数据采集系统。它是基于100M以太网网络传输技术而开发的实时数据采集系统，它能够方便接入各种智能设备，并将所采集数据信息送入开放实时数据库，便于设备运行状态信息处理单元进行分析处理。设备运行状态信息采集系统是整个电力系统的设备运行状态信息管理系统的一个重要的组成部分。

二、基本构成：

　　设备运行状态信息采集系统EIS主要由两部分组成：

　　l 位于现场（厂站）设备运行状态信息采集仪EII

　　设备运行状态信息采集仪安装在设备运行现场，其主要功能是对各智能设备（如变压器色谱分析仪、智能直流屏、电能量采集终端、电压表计等）采集的数据采用透明转发技术，通过100M以太网或其他辅助传输网络进行实时信息传送。

　　l 位于数据信息中心的数据采集平台

　　数据采集平台负责向现场采集仪发送通讯命令，同时处理采集仪回送的设备运行状态，送入开放式实时数据，等待设备运行状态信息处理单元查询。

三、特点：

　　l EII设备信息采集仪：

　　支持NAT地址转发，解决网络设备IP地址不够的问题；

　　具有防火墙功能，防止网络数据侵入；

　　可连接多台智能设备；

　　不必在现场设备中编写协议解释程序，支持透明转发技术；

　　支持100M以太网络、GPRS通讯模式；

　　支持传输通道热冗余备份，具有高可靠性；

　　l 数据采集平台：

　　采用C/S架构；

　　具有智能辅助协议解释软件帮助用户分解协议；

　　采用开放式实时数据库输出采集结果；

　　支持传输通道热冗余备份；

　　支持OPC 标准工业接口；

四、技术参数：

　　l EII设备信息采集仪：

　　硬件：

　　端口配置： 1个RJ45 10M/100M BASE-T端口，连接静态以太网IP地址

　　　　　　　 1个DB9 RS232 支持MODEM、GPRS模块，作为备份通道

　　　　　　　 8个RJ45 10M/100M BASE-T端口

　　　　　　　 1个DB9 RS485 隔离485通讯总线，作为智能设备接口

　　CPU：　　　　　 Jupibter 32bit RISC

　　Memory：　　　　SDRAM 16M

　　路由模块：　　支持静态路由、动态路由

　　防火墙模块：　支持内置NAT 防火墙

　　网关模块：　　支持网络地址转发（NAT）
　　　　　　　　　支持DHCP Server IP地址分配

　　支持标准：　　　 －IEEE 802.3 10BASE-T Ethernet

　　　　　　　　　　 －IEEE 802.3u 100BASE-TX Fast Ethernet

　　　　　　　　　　 －IEEE 802.3x full-duplex flow control

　　　　　　　　　　 －RFC 2516 PPPOE

　　　　　　　　　　 －RFC 1631 NAT

　　　　　　　　　　 －RFC 1332 PPP

　　配置：　　　　　 支持WEB 模式管理

　　串口通讯：　　　 光电隔离总线

　　　　　　　　　　 波特率：1200－115200 bps

　　　　　　　　　　 字节： 5、6、7、8

　　串口通讯协议：　 支持所有应答型智能设备通讯协议

　　外形尺寸：　　　 标准19英寸1U机箱

　　重量：　　　　　 2．5Kg

　　电源：　　　　　 220V AC 或 220/110V DC 15W

　　l EIS数据平台：

　　支持TCP/IP协议连接

　　支持ODBC 模式数据传递

　　支持 OPC模式数据传递

操作系统：WIN2000 Server 、WIN2000 Professional

五、详细描述：
　　1、设备运行状态信息采集仪：
　　设备运行状态信息采集仪采用32位嵌入式系统作为主数据处理器，采用Intel公司的网络芯片处理100M以太网信息。设备为用户预留一路GPRS无线网络传输通道，以便在100M以太网络发生故障时，提供连续不间断的连接。串行通讯总线可最多连接8个智能设备。协议透明转发模块是独立负责从数据采集平台接收命令，同时向该平台回送智能设备返回信息，另外还包括配置各设备通讯基本信息。内置的NAT防火墙对上级网络的信息进行过滤，NAT地址转发模块能自动对具有以太网接口智能设备进行IP地址分配，解决IP地址占用的问题。用户可通过EII设备内置WEB服务，对设备进行参数配置和管理。

　　2、EIS数据采集平台：

　　ESI数据采集平台主要由模块一和模块二组成。

　　模块二负责接收各设备厂商提供的标准的设备驱动产生的命令，将接收的命令通过透明转发模块传送到现场EII设备中，同时接收EII设备收集的信息，送回设备驱动进行信息解析。

　　模块一主要负责将设备驱动解析好的信息，通过OPC Server 传送到PI实时数据库的OPC Client接口。

六、系统使用：

　　在现场设备运行状态信息采集仪：

　　l 将设备运行状态信息采集仪安置在使用现场，对采集仪进行系统初始化。主要包括：设置本地IP地址、网关、子网掩码，服务器的IP地址、端口；

　　l 按照要求连接智能设备到不同串口模块。

　　在数据采集平台：

　　l 用户利用智能辅助通讯协议解释软件，将连接在设备运行状态信息采集仪上的智能设备的通讯协议进行逐一标准化解释，生成通用通讯协议驱动程序。

　　l 把各智能设备的通用通讯协议驱动程序添加到远程数据收发软件中，并激活运行。

　　l 数据收发软件将获取的设备运行的状态信息输出到开放型实时库中。

七、一些关键技术介绍：

　　1．协议透明转发技术：

　　协议透明转发技术是指数据传输过程中由转发设备不被解释而进行的转发。

　　图6.1描述了数据从数据采集平台到智能设备编解码过程。整个协议共经过GOLD编码和TCP/IP编码两次协议转换。其中GOLD编码是为了对设备运行状态信息采集仪进行远端配置而加入的，这样我们可以根据用户的需求方便的在数据中心进行在线配置。

　　设备运行状态信息采集仪在整个数据传送过程中，对于现场驳接智能设备的通讯协议是完全不知的，它仅对发给设备的数据或从设备接收的数据进行透明转发。这样就使得用户在添加智能设备时无须对现场设备运行状态信息采集仪进行二次编程，大大方便了实际使用。

　　2．　传输通道可靠性通讯的考虑：

　　随着电力系统自动化水平的不断提高，以光缆为基础的网络通讯被大量的使用，其大容量、抗干扰强等优点使得其优势地位明显，大有成为未来电力自动化通讯主体模式之势。但在实际使用过程中，也发现了一些问题，降低了其可靠性，其中由于电力通讯设施被人为的破坏最为严重。

　　保证设备实时在线监测是整个设备运行状态信息采集系统首要问题，它从根本上决定了这个系统存在的价值。为此我们提出了采用GPRS无线网络传输技术作为现有的100M以太网络的备用传输途径。一旦100M以太网络传输线路发生故障时，设备运行状态信息采集系统将自动切换成GPRS模式进行数据传送。这种不同传送介质的热冗余，将大大提高系统的可靠性。

3．　串口设备可靠性通讯的考虑：

　　我们可将EII设备的RS485串行通讯口驳接多种智能通讯终端设备，构成了RS485通讯总线。在实施中，为了提高设备通讯的可靠性，我们应该注意设备之间信号的隔离和干扰，以及抗雷击等大信号的冲击。如图6-3所示，我们应该在每个设备接入总线的端口增加光电信号隔离装置，解决不同设备通讯信号地电位不同的问题；同时对于从户外经过的RS485通讯线路加装雷击保护电路，减少大信号冲击对通讯线路的损坏。

　　4．　网络信息安全性问题：

　　由于这个系统传输途径是在现有的MIS网中进行的，无论从网络层次和物理介质上都是开放的，因此必须进行网络安全方面的考虑。首先我们通过EII设备信息采集仪将智能设备的IP地址进行隔离，建立独立的虚拟网段；同时利用EII设备信息采集仪中防火墙功能隔离外部网络中不良的网络信息。

　　5．　解决变电站网络IP地址不够的问题：

　　随着技术飞速发展，变电站生产信息自动化程度大幅度提高，大量的带以太网网络接口的智能设备被采用。但是由于IPV4结构的先天缺陷，在电力系统的SDH网络中，每个站点的IP地址资源是极其有限的，一般只有5－10个。要解决IP不足的问题，我们采用NAT技术，对现场设备进行了重新IP地址分配。这样每个变电站连接在EII设备内部的智能以太网络设备就可以重复利用IP地址。
(本文转自电子工程世界：

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