變電站自動化系統內部網路通訊技術研究論文
一、概述
變電站自動化技術近幾年在我國得到了迅速發展，新建變電站大都是自動化程度很高的智慧變電站，很多地區的老舊變電站也在進行智慧化改造，智慧變電站最大的優勢就在於強大的網路通訊能力。在國內變電站常用的現場匯流排技術主要為RS485匯流排，這種通訊方式為兩線半雙工通訊，簡便易用，組網方式比較簡單，被電力自動化裝置廠商廣泛應用。但這種通訊方式抗干擾能力弱，容易受到諧波、電磁場等干擾源的影響，且資料通訊傳輸的速率和資料量有限。當隨著智慧變電站技術的不斷深入，越來越多的智慧裝置被不斷應用，系統取樣週期不斷縮短，取樣點的數量不斷攀升，對通訊速率和資料傳輸能力的要求也不斷提高，傳統的網路通訊模式則不能滿足系統執行的需要，於是變電站內部通訊網路就有了新的變革。計算機嵌入式應用技術在工業控制領域得到應用，乙太網技術在變電站底層通訊的應用得以實現，使系統網路通訊環境有了很大改觀。
二、TCP協議在變電站自動化系統中的應用
2.1TCP工作方式的簡單介紹
（1）TCP連線的建立。TCP連線的建立是透過三次握手的方式完成的。第一個握手報文是將碼元欄位SYN置1來辨別，第二個握手報文將碼元欄位SYN和SCK都置1，對之前報文確認繼續操作，第三個握手報文是對連線建立的確認。當連線建立以後，通訊雙方不存在主從關係，資料可進行雙向對等傳輸。
（2）TCP連線的關閉。TCP連線的關閉是透過改進型的三次握手方式完成的，其與連線建立的握手操作的區別在於收到FIN報文後，TCP先發送關閉確認，然後關閉連線，傳送第二個FIN報文，最終關閉發起方回送關閉確認報文ACK，最終連線關閉結束。
（3）TCP連線復位。在TCP連線過程中，在某些異常狀況發生時需要對網路連線進行中斷操作，TCP對這一操作提供了復位操作功能，即在需要復位時，傳送碼元欄位RST為1的報文，命令的接收端會進行推出連線操作，雙方的資料傳輸會立即停止，資料傳輸緩衝區得到釋放。
2.2TCP在變電站自動化系統中的應用
由於TCP連線方式的特點，TCP軟體系統通常採用客戶端-伺服器的模式。客戶端為對等通訊建立和關斷的發起者，伺服器為通訊請求的等待接收端。比較起來，由於只需完成連線的發起、資料傳輸和連線的斷開，客戶端的軟體構成要簡單。而且絕大多數情況下變電站的自動化系統的連線是一直保持的，因此可以採用永久性連線的方式。而由於伺服器需處理的任務較多，往往有多個連線要處理，其軟體結構相對要複雜的多。TCP協議的伺服器一般選擇併發的面向連線伺服器。在通訊協議過程中，系統的每個IED裝置同時具有客戶端程式和伺服器程式。IED裝置投入執行後，伺服器程式要首先執行，確保裝置連線請求的正常接收，保證連線的`正常建立。然後客戶端程式也會啟動，向其他有通訊需求的IED裝置發出連線請求，如果沒有故障發生，連線建立之後就會一直保持，最終實現通訊兩端的IED裝置的全雙工通訊。
三、快速乙太網在變電站自動化系統中的應用
快速乙太網的大頻寬保證即使電站網路不進行分層佈置，一樣可以確保足夠高的通訊效率。按照LonWorks的最大負荷網速計算，在保證網路絕對順暢的情況下，100M頻寬的快速乙太網上的通訊節點數量可以達到474個，並且在使用交換式集線器的情況下，網路實際頻寬可以更大，從而可容納節點數量可以進一步加大。因此，快速乙太網一旦應用，現有網路間隔層和裝置層的裝置都可以直接和主幹網連線，100M以上的頻寬完全可以滿足通訊效率，從而使網路結構得到簡化，在頻寬加大的同時，網路成本也節約了，由於通訊中間環節的減少，通訊傳輸中的延遲也降低了，網路可靠性也得到了提高。
四、結論
本文主要介紹了乙太網在變電站自動化通訊系統網路通訊中的應用，並對快速乙太網在變電站中的應用做了分析。目前計算機網路技術發展迅速，技術革新的週期越來越短，通訊網路正朝著速率越來也高，成本越來越低廉的方向發展。作為電力工作者應當緊跟發展的潮流，使更多有優勢的新技術新產品在系統中得到應用，不斷提高系統的先進性和自動化水平。
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