基于以太网的变电站自动化网络通信系统研究

随着变电站自动化技术的发展,对变电站内部的通信网络提出了更高的要求,其中最主要的是使用新的、高性能的通信网络以满足不断增长的技术需要。传统的现场总线由于通信速率低、标准繁多而不能满足这些要求。而与此同时,以太网技术以其应用广泛、价格低廉、通信速率高及软硬件资源丰富等优点逐渐成为工业控制网络首选的解决方案。以太网应用于变电站自动化系统的过程总线和厂站总线已经成为新一代变电站自动化系统的发展趋势。 但是以太网的介质访问控制采用载波侦听多路访问/冲突检测(CSMA/CD)机制,具有无法预见的延迟特性,导致网络传输具有不确定性,尤其当网络负荷过大时,通信实时性能会大大降低。同时,以太网在可靠性、可用性、安全性等方面还不能完全适应变电站现场环境下的应用。 论文介绍了工业以太网发展和应用,在对以太网通信机理和报文传输本质深刻分析的基础上,对影响以太网实时传输的因素进行了仿真分析。结合IEC61850的标准,分析了数字化变电站自动化系统通信网络数据流的特点和对变电站通信网络的要求,提出应用实时发布/定购RTPS(Real-time Publish/Subscribe)模型的通信解决方案,并在此基础上研究了基于以太网的变电站自动化系统报文传输实时性、确定性和优先级实现的关键技术问题,并基于通信解决方案建立仿真模型对变电站通信网络的性能进行研究,从而为选择合适的网络参数,更好地发挥通信网络的传输能力,提高变电站自动化的性能提供了依据,研究结果对于变电站自动化系统网络通信的设计具有参考意义。最后提出了一些值得进一步深入研究的问题。