立华通讯管理平台LEC-3210在智能变电站综合监控系统上的应用

• 关键词：通讯管理,嵌入式平台,智能变电站,综合监控,IEC-61850
• 摘要：智能变电站是未来智能电网的重要组成部分，作为智能变电站通讯单元的重要组成部分，通讯管理平台扮演重要角色。本文介绍了智能变电站综合监控系统的组成和主要功能，以及立华通讯管理平台LEC-3210在智能变电站综合监控系统的应用及产品特点。

　　1. 背景
　　随着计算机技术、微处理器技术、网络通讯技术的飞速发展，在变电站自动化领域出现了大量智能电子设备IED(Intelligent Electronic Device)，这些IED种类繁多，提供的接口和功能各不相同，数据格式也是多种多样，设备间不能共享信息，数据的一致性难以保证，这就是“自动化孤岛”问题。这种现象不仅造成了软、硬件设备的重复投资，还增加了变电站的运行维护成本。为了解决上述问题，国际电工技术委员会IEC制定了关于变电站自动化系统的通信网络和系统的国际标准IEC-61850，对变电站自动化系统中的传输规约和传输网络进行标准化。
　　智能变电站以IEC-61850标准为网络通信标准，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，完成变电站信息的自动采集、测量、控制、保护、计量和检测等基本功能，同时支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策和协同互动等高级功能。
　　2. 系统架构图
　　智能变电站综合监控系统分为过程层、间隔层和站控层，系统架构图如下图1所示。
　　●过程层：过程层（设备层）包含由一次设备和智能组件构成的智能设备、合并单元和智能终端，完成变电站电能分配、变换、传输及其测量、控制、保护、计量、状态监测等相关功能。
　　●间隔层：一般指继电保护装置、测控装置等二次设备，即与各种远方输入/输出、智能传感器和控制器通信。
　　●站控层：包含自动化系统、站域控制、通信系统、对时系统等子系统，实现面向全站或一个以上一次设备的测量和控制的功能，完成数据采集和监视控制（SCADA）、操作闭锁以及同步相量采集、电能量采集、保护信息管理等相关功能。
　　●立华LEC-3210位于智能变电站的间隔层和站控层，完成系统的数据接入和转发、数据过滤和分析、在线设备管理和维护等功能。 

 图1.系统架构图

　　3. 系统描述
　　3.1. 数据接入与转发功能
　　●标准化数据通讯代理：
　　通过《智能变电站状态监测系统站内接口规范》中的I0接口，接入不同厂商、不同通信接口的在线监测装置，统一转换为DL/T 860与站端监测单元通信。
　　●数据接入：
　　汇聚被监测设备所有相关监测装置发送的数据，结合计算模型生成站端监测单元，可以直接利用满足I1接口标准要求的标准化数据（格式化数据）。
　　●缓存和转发：
　　作为在线监测装置和站端监测单元的数据交互和控制节点，实现现场缓存和转发功能。能存储至少最近30天的数据，保证数据掉电不丢失；转发功能包括上传综合监测单元的标准化数据（格式化数据），包括在线监测装置的监测数据以及状态量越限报警信息，下传站端监测单元发出的控制命令，如数据召唤、对时、强制重启等。
　　3.2. 数据模型配置模块
　　综合监测单元具有数据模型配置功能，能够配置模块能够描述与综合监测单元通信的在线监测装置的基本通信配置，以及采集数据参量的详细描述。配置文件的格式采用xml文件格式，该部分主要是通过配置文件的读取，确定数据模型。
　　3.3. 数据过滤和初级分析模块
　　数据过滤主要是按照预先设定的准则对数据进行判断，如果所采集的数据不合理，则要抛弃并且有可能需要马上重新启动一次新的采样，以保证此时间点采样的连续性。有些数据是直接采样取得，有些数据是需要对采样数据进行一定得分析计算获得的，因此要有一个初级的分析功能。这里的非正常数据判断和初级分析处理功能可以和更上层的报警以及分析通盘考虑，因为从软件形式上看是很相近的。同样的应该具有灵活性、易扩展性和可配置性。应该可以添加删改相应的阈值和分析方法。
　　3.4. 定时任务功能
　　定时任务功能完成对设备的定时任务处理。定时任务指间隔为固定周期的需要执行的功能。例如一个数据采集系统中必须间隔1s(秒)对外部物理量进行数据采集，就是一种定时任务。任务调度指依据一定的准则选择任务队列中的一个任务并执行该任务。每个任务项只需符合定时任务调度服务系统规定的接口规范便可方便的加载到定时任务调度服务中。定时任务调度服务系统提供了灵活的调度机制、统一的日志记录机制及任务执行情况跟踪机制，所以不同的任务组件项只需完成各自独立的业务需求既可，无须关心任务调度机制。定时任务调度服务系统可应用于管理和调度在指定时间定期或一次性执行的系统功能需求。通过运用定时任务调度服务系统可以对后台任务执行周期进行管理、对后台任务的执行进行任务调度以及对后台任务的执行过程进行监控。
　　3.5. 管理功能
　　●注册在线监测装置：
　　符合综合监测单元接入标准的在线监测装置在与综合监测单元正确连接并经过配置后，综合监测单元应能够将发现的在线监测装置的标识信息发送给站端监测单元，由站端监测单元决定是否对该在线监测装置进行注册。
　　●读取在线监测装置配置信息：
　　综合监测单元应能命令在线监测装置上传配置信息。在线监测装置可被读取的配置信息包括采集方式、时间、网络适配器信息、采样参数、模型参数、报警阈值、基本信息（铭牌）等。应该可维护在线监测装置配置信息。上层直接从综合监测单元读取在线监测装置的配置信息，详细配置应遵从I0接口要求。
　　●配置在线监测装置：
　　综合监测单元应能转发上层单元对在线监测装置的控制命令，例如在线监测装置的采集方式，设置在线监测装置的配置信息，如采样参数、模型参数、报警阈值等。
　　●对时在线监测装置：
　　综合监测单元应能对接入的在线监测装置进行对时，使在线监测装置更改自身时间与站端监测单元的时间保持一致。
　　3.6. 自检和维护功能
　　●对时：
　　综合监测单元与站端监测单元采用SNTP网络对时方式，当对时失效时，综合监测单元自身的时钟守时能力应不低于1s/24h。
　　●自检功能：
　　监测自身和所辖在线监测装置的工作状态（包括通信接口），将通信中断、数据越限等告警信息上报站端监测单元。（通信链路和装置的工作状态）综合监测单元应具备通信告警功能，在通信中断、接收的报文内容异常等情况下，上送告警信息。
　　综合监测单元具备自检功能，发生异常时应能通过指示灯就地指示，并适时上传。
　　●维护功能：
　　具有远程维护和诊断功能，站端监测单元可以通过远程维护工具维护综合监测单元，实现远程配置更新、复位、调试、升级等工作。

　　4. 产品概述
　　LEC-3210系列产品是立华科技专为电力自动化行业量身打造的无风扇、低功耗、嵌入式的通讯管理设备。产品通过了中国电科院电力四级认证，可以提供4路百兆光、8路光隔离串口、2路隔离CAN总线接口以及1路B码对时接口等延伸功能。LEC-3210支持110/220VACDC双电源冗余供电，支持Windows XP Embedded以及Linux操作系统，能够提供定制的映像文件，丰富的软件环境，更加适合您的使用。

　　LEC-3210特点：
　　●通过中国电科院电力四级认证，适合电力自动化对苛刻环境的要求
　　●板载Atom D525 1.8GHz 双核CPU
　　●板载1G内存，可扩展至4G DDRⅢ
　　●串口采用光隔离设计，浪涌保护4KV，静电保护15KV
　　●6×GbE，10/100/1000Base-T RJ-45
　　●支持双电源冗余供电（可选）
　　●支持 Windows XP Embedded及Linux操作系统
　　●无风扇设计

　　5. 结论
　　LEC-3210十分适合严峻的工业应用环境，是数字化变电站、变电站综合自动化、能源管理系统以及智能变电站系统解决方案通讯管理设备的理想选择。目前，LEC-3210已经成功应用于辽宁，内蒙古、河北、山东、江苏、浙江、海南等多个智能变电站，现场应用稳定可靠，获得客户的一致好评。

　　更多产品信息，请登录立华网站：http://www.ls-china.com.cn/
　　或者联系服务邮箱：service@ls-china.com.cn

　　关于立华
　　北京立华莱康平台科技有限公司成立于2003年，是台北立端科技在中国大陆地区的合资子公司，负责立端科技所有产品在大陆地区的组装、生产、销售和服务。立华科技在上海、深圳、广州、南京、成都、沈阳设有分公司和办事处，是行业领先的信息化服务平台提供商，通过ISO9001:2008质量认证体系。公司组织架构包括网络应用平台事业部和工控事业部，北京工厂和东莞工厂，目前业务领域包括网络安全、云计算、电力与能源、智能交通、视频监控、工业通讯等领域。