在變電站內(nèi)的保護裝置，通訊接口方式多種多樣，有采用以太網(wǎng)、串口或其他現(xiàn)場總線方式等。在變電站實際保護信息采集系統(tǒng)中，過去采用串口通訊的比較多，那時候的保護裝置一般都只提供串口通訊方式。但串口方式相對于現(xiàn)在的幾個通訊方式，存在著通訊速率慢、通訊距離短、抗干擾性弱等幾個特點，這對于通訊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的確立也會帶來一些困難。下面將對基于串口通訊的保護信息采集系統(tǒng)的組網(wǎng)提供幾個實際方案，并介紹這幾個方案在實際應(yīng)用中存在的問題。

　　1 點對點組網(wǎng)方式

　　如今變電站內(nèi)配置的保護裝置比較多，包括各電壓等級的線路保護、母線保護、主變保護、電容器保護、備自投裝置等(一般110 kV變電站都有50臺左右保護裝置)。在組網(wǎng)時首先考慮的是一對一的串口通訊方式(如圖1所示)，就是每臺保護裝置都獨立拉1根通訊線到采集裝置，提供串口一對一接入，這樣的好處就是采集系統(tǒng)在采集數(shù)據(jù)時實時性高，相互信息不會干擾，但實際的工程當(dāng)中一般的采集裝置都提供不了如此多的串口。所以采用這個方案的比較少。

　　2 一個串口接入的總線方式

　　在串口通訊中也可以采用總線方式(RS 485或RS 422方式)，只要把所有的通訊線都掛接在一起，拉1條總線到保護信息采集裝置，接入到1個通訊串口(見圖2)。

　　這樣的方案，數(shù)據(jù)在通訊時必須采用非平衡方式，也就是一問一答方式，所謂的一問一答就是采集裝置召喚一幀，裝置回應(yīng)一幀，如果不是這樣就會有問題出現(xiàn)，因為串口底層無法控制數(shù)據(jù)的收發(fā)，當(dāng)幾臺裝置同時發(fā)送數(shù)據(jù)的時候，就有可能在總線上出現(xiàn)信號錯亂的現(xiàn)象，也就是在采集裝置收到的報文中，會出現(xiàn)前面幾個字節(jié)是裝置1的數(shù)據(jù)，后面幾個字節(jié)卻是裝置2的數(shù)據(jù)，而串口底層是無法判斷哪幾個字節(jié)是哪個裝置發(fā)送過來的。這樣到應(yīng)用層時，用來表示數(shù)據(jù)來自哪里的所謂裝置地址就會失效，因為裝置收到的不能確認(rèn)是完整的幀，裝置地址位也無從談起。

　　而如果采用一問一答的方式，數(shù)據(jù)的正確性是可以保證，但突發(fā)事件傳輸實時性會有一些問題，用IEC 60870—5—103規(guī)約舉例，采集裝置在對保護進行完初始化和總召喚命令后，一般輪循召喚2級數(shù)據(jù)，保護回應(yīng)2級數(shù)據(jù)(如遙測)。當(dāng)保護裝置有1級數(shù)據(jù)(也就是保護有突發(fā)數(shù)據(jù))的時候，在上送的2級數(shù)據(jù)中的控制域中有1位ACD位置1來說明保護裝置有1級數(shù)據(jù)需要上送。然后采集裝置再發(fā)送召喚1級數(shù)據(jù)命令，保護裝置回應(yīng)1幀1級數(shù)據(jù)，在此幀并告知還有無后續(xù)幀，如有后續(xù)幀，采集裝置再發(fā)召喚1級數(shù)據(jù)命令，直到1級數(shù)據(jù)全部發(fā)送完畢。其交互過程見圖3。

　　如果實際傳輸過程是這樣，則變電站內(nèi)如有50臺保護設(shè)備，空閑時候?qū)@50臺保護都輪循發(fā)送召喚2級數(shù)據(jù)命令，因為是一問一答的非平衡方式，所以在采集裝置一個命令發(fā)出以后必需等到有保護回應(yīng)以后才能發(fā)第2個命令(切記不可連續(xù)發(fā)命令，然后統(tǒng)一*，上面已經(jīng)講過在非平衡模式下這樣發(fā)送數(shù)據(jù)，會讓報文錯亂)，假設(shè)一個回應(yīng)需要O．5 s(實際情況會長一點)，則50臺保護設(shè)備的輪循就需要25 s時間，當(dāng)某一臺設(shè)備有l(wèi)級數(shù)據(jù)的時候，采集裝置知道的時間也就是O．5～25 s之間；如果剛好是輪循到后面幾個保護裝置有1級數(shù)據(jù)需要傳送的話，時間一般就是在20 s以后，再加上保護自己的生成時間和采集裝置報文處理時間，那么這個突發(fā)事件的實時性就比較差。所以這樣的組網(wǎng)方案在實際工程中一般也不會被采用。

　　3 多個串口接入的總線方式

　　這種方式是考慮到采集裝置一般會有多個串口進行通訊，就把保護裝置幾個一組進行總線組網(wǎng)(考慮到實際情況一般為6個一組，也可以按現(xiàn)場情況決定)，然后接相應(yīng)的線到采集裝置對應(yīng)的串口接入(見圖4)。

　　這樣的組網(wǎng)方式，采集過程和上面講的一串口接入一樣，但每個串口只管幾臺保護，采用非平衡方式下，保護突發(fā)事件的反應(yīng)時間相對于這個串口一般在0．5～3 s之間，這樣從數(shù)據(jù)可靠性和實時性上考慮，作為保護故障信息系統(tǒng)可以接受的，而且在變電站實際工程中也是比較符合現(xiàn)場情況。

　　4 和SCADA系統(tǒng)的相容問題

　　變電站內(nèi)一般有實時監(jiān)控系統(tǒng)，它的串口組網(wǎng)方式也無非是上面幾種，可能做的提高實時性和可靠性的辦法是把電信號轉(zhuǎn)換為光信號進行傳輸，但受到保護自身傳輸和非平衡通訊規(guī)約的制約，其實時性一般沒有用以太網(wǎng)等其他通訊方式高。如今的保護如果提供2個獨立通訊口，保護故障信息系統(tǒng)和SCADA系統(tǒng)各取一個通訊口，不存在信息的相互干擾，通訊能力也是只和保護自身處理能力有關(guān)。但如果保護只提供1個通訊口(如早期的LFP系列保護，只提供1個RS 232串口)，則無法獨立地接人2套系統(tǒng)。為了解決這個問題，需要一個數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)處理裝置(如RCS 9692，用LFP通訊規(guī)約)，把保護設(shè)備都先接入到這個轉(zhuǎn)發(fā)裝置中，并對其提供2個獨立的通訊口，所以組網(wǎng)方式變成如圖5所示。

　　如果是這樣組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，則數(shù)據(jù)的實時性的好壞很大程序取決于這個數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器，而一個透明的命令轉(zhuǎn)發(fā)器，只有1個串口接入到保護信息采集裝置，其模式就相當(dāng)于總線方式(1個串口接入)，上面已經(jīng)提到這個模式下實時性會比較差(而實際在接入RCS 9692這個裝置中，它單個命令的回應(yīng)時間為1～1．5 s)。

　　需要注意：實際情況下，RCS 9692的2個通訊口有差別，接通訊口1，則RCS 9692有一個對下輪循機制，RCS9692自動輪循保護并會把保護的突發(fā)信息先保存在自己的緩沖區(qū)中，當(dāng)通過通訊口1去詢問時，就會把緩沖區(qū)里的數(shù)據(jù)直接回應(yīng)，但通過通訊口2卻沒有這個功能，是一個透明的通訊口，而SCADA系統(tǒng)一般需要接入通訊口1。

　　5 結(jié) 語

　　正如上面這些情況所言，保護故障信息系統(tǒng)有時采集突發(fā)事件反應(yīng)較慢，因為其與SCADA系統(tǒng)相容問題導(dǎo)致，其實在變電站自動化實施過程中狀況已經(jīng)改變，現(xiàn)在越來越多的通訊采用以太網(wǎng)等方式進行。但為了數(shù)據(jù)的可靠性，保護裝置能提供2個獨立的通訊口，而且2個通訊口都能自由選擇提供規(guī)約，這樣數(shù)據(jù)不會在通訊中相互干擾，更可提高可靠性，如1個通訊口損壞不會影響另一套系統(tǒng)，保護數(shù)據(jù)還能有一定的持續(xù)性和完整性。S(2AI)A系統(tǒng)比較注重實時性，但保護故障信息系統(tǒng)卻更關(guān)心數(shù)據(jù)的完整性，比如對保護擾動數(shù)據(jù)的采集等。如果保護只提供一個通訊口有數(shù)據(jù)服務(wù)的情況下，那么命令轉(zhuǎn)發(fā)器應(yīng)該做到數(shù)據(jù)的實時性，與2套系統(tǒng)的不相互干擾性。