摘要：论述了微机并行通信网络的结构、特点，以及采用它构成的电力系统基本监控单元，并介绍了其在变电站及水电厂中的应用形式。这一通信网络的应用，可大大简化二次系统结构，不仅通信速度快，工作方式灵活，而且综合功能强。
关键词：电力系统　并行通信　网络　监控
分类号：TM 73

图1　系统结构

　　该系统为主从式，设一个主机、工作站及许多分机（PC）。主机管理网络、协调各PC机工作，各分机担负专门任务。分机通过并行接口卡与网络连接，只要适当改变接口卡，不同总线形式的微机均可联网，因而实用机型广。控制各接口卡的工作方式，就可控制信息的流向，这样各机可以独自同时工作，又可以通过总线交换信息。
　　并行总线主要分为双向数据线、信号线和控制线。双向数据线分时复用传送网络地址及数据，有8位、16位、32位等。控制线控制各微机信息流通时刻及流向，信号线指明双向数据总线上传递的是数据还是地址，以及各接口处于发送、接收或停机等工作状态。
　　并行通信网络具有如下特点：
　　(1)数据存取采用中断查询方式，速率高。
　　(2)网络使用权由主机控制，它根据需要任命任一PC为数据发送者或其他任何PC机为接收者，每次数据传送分三个阶段：①任命发送者、接收者，建立发送线路阶段；②通信阶段，发送者发送数据，接收者接收数据；③撤除阶段，把总线使用权交还给主机。保证正确发送与接收。
　　(3)总线安排了互锁线，保证任一接收者未准备好，不发送信息；任一接收者未接收完数据，数据不撤除，信息传送可靠。
　　(4)信息传送同步方式可靠、简便，不存在字同步、字节同步等问题，都由硬件完成。
　　(5)数据与地址线分时复用，网络寻址由指令完成，寻址迅速。
　　(6)差错控制简便。数据链路层不设差错检测，为保证可靠性，可在通信协议的高层，设差错控制。如在发送方数据块的最后一个字节发送数据累加和作为检验码，接收方作同样运算，与发送方数据相比较来判别是否重发。
　　目前，我们研究的8位并行通信网，最高传送速率可达1 Mbps。
　　由上述可知，并行网络比串行网具有通信速度快，传送数据可靠，通信方式灵活，扩址方便等优点，缺点是结构复杂。PC机间网络距离近，可采用高速电缆连接。若距离较远，可采用光纤通过光电互连技术，构成远程并行网络。
2　电力系统基本生产单元的二次系统基本内容
　　（1） 自控、调度的基本要求是收集全网的各种参数，对电力系统直接控制，或为运行人员提供决策依据，达到期望的最优运行状态，以减少设备事故及事故影响范围。基本内容包括：
　　系统调度自动化通常包括数据采集和实时监控功能的SCADA系统，及安全分析、调度管理和计划协调的综合系统——能源管理系统EMS；
　　火电厂自动化主要包括安全监控、正常调节、机组起停、事故处理等；
　　水电厂自动化主要包括全厂安全监控，自动发电控制及水利枢纽经济调度及自动控制等；
　　配电网自动控制主要功能是对配电网进行监控。
　　（2） 电力系统继电保护主要包括电力线路、发电机、变压器母线、电容器及电动机等基本元件的保护。要求具有速动性、选择性、灵敏性和可靠性，基本方法是监测其正常运行参数及事故状态参数特征，以进行保护。
　　（3） 此外，电力系统中还采用音响、图像的工业电视形成多媒体监控系统、实时仿真培训系统、生产管理系统等。
　　 综上所述，二次系统中的多种功能监控系统均需要一个“数据采集”功能的基本单元。如果采用并行计算机网络，将其采集的实时数据，同时分别送到不同功能的上位机，进行不同处理，即可完成不同的功能。
3　变电站监控单元
　　对于大型变电站，地位重要，保护控制装置较多，且向无人及少人值守方向发展，所以计算机监控系统功能趋向综合化发展。假设变电站的占地面积大、设备分散，可采用分散式结构，且分散组屏以节约电缆(如图2)。若变电站设备较集中，如图3所示，

图2　分布分散式自动化系统结构图

图3　分布式结构集中式组屏的变电站自动化系统可采用集中式组屏方式。

　　其基本功能如下：
　　(1)监控系统功能有数据采集及处理、控制操作、在线自诊断；与保护装置通信、数据显示、正常及事故打印。
　　(2)保护功能包括变压器、母线、电容器等元件保护，及事件记录、故障录波、谐波分析。小电流接地系统接地自动选线。
　　(3)电压及无功综合控制与调度中心之间通信，实时仿真培训，对开关室、变压器等重要部位的工业电视信号构成多媒体监控系统等。
　　对于规模较小的变电站，可用最小的并行网络系统，由主机一台、采集前置机一台或两台构成。主机管理全站运行，兼有全厂监控、保护、通信调度、显示打印等多种功能。
4　大型水电厂综合监控系统
　　水电厂生产过程比变电站复杂，被监控对象除变压器、油开关、输电线外，还有发电厂、水轮机、阀门等，监测各种电量及非电量参数，监控点数多，工作状态复杂。大型水轮发电机组可按台设电量监控采集、继电保护采集、非电量采集前置机；大型水电站可按功能设置PC机，如设全厂监控主机、工作站，执行自动发电及经济运行、继电保护、事件记录、故障录波、事故分析、水库调度的PC，连接工业电视系统的图象、声响监控PC机，实时仿真培训PC机等。其连接方式与变电站相仿。
　　由于大型水电厂控制室与升压站（或开关站）相距较远，因而在开关站设监控PC机。它与主系统之间可通过光缆，用光电并行网络连接，其结构如图4所示。信号交换原理如下：厂房并行总线逻辑信号，经厂房端光电、电光转换控制器后，转为光信号，经光缆传至开关站端光电、电光转换控制器转换为电逻辑信号，经总线送至变电站监控PC机。反之亦然。

图4　光电并行网络示意图

5　结论
　　并行通信网络比串行网络速度快、可靠性高，应用于电力系统中，可增加其实时性。尽管并行网络目前比串行网络结构复杂，安装不便，价格高，但随着技术进步将会得到改善。如能将监控、保护、通信调度、管理、仿真、图像音响等连接成为综合能力强的多媒体监控系统，则其性能价格比更高。因此，微机并行网络作为监控单元应用于电力系统，具有很好的研究应用前景。

参考文献

1　Lawrence P D，Much K. Real-Time Microcomputer System Design．New York：McGraw-Hill，1987
2　刘贯宇，宋玮，赵洪山，等．BITBUS变电站监控系统．电力系统自动化，1994，18（3）
3　朱大新．变电站综合自动化与无人值班．电力系统自动化，1994，18（11）
4　刘正清，唐晓波．中小水电站两级微机实时监测系统的软件研究．武汉水利电力大学学报，1996，25(3)
5　朱大新，黄键，张长银，等．BJ-1型变电站分布微机监控系统．电力系统自动化，1994，18（9）
6　滕福生，周步祥．监控系统