采用變電站語言:維薩拉DGA監測系統中的標準化通信協議
確保不同設備之間可以互相交流并非總是易事,因此維薩拉Optimus™溶解氣體(DGA)監測系統OPT100支持三種最常用的通信協議——幫助從變電站收集來的關鍵數據到達其需要去的位置。
當在一個變電站內安裝OPT100監測系統時,其即接入變電站的SCADA(數據采集與監視控制)系統。該系統處理監測系統收集來的測量數據,一般在來自每次油分析的10到50個測量值之間。測量結果通過機器對機器通信協議發送至SCADA。
實際上,SCADA系統會定期從監測系統請求獲取信息,例如每秒鐘請求一次。除了測量結果之外,信息中還包括警報和系統狀態等內容。
目前有幾種適用于SCADA通信的不同通信協議。在過去,制造廠商往往定義自己的通信協議,這就導致變電站網絡組件之間存在兼容性問題。幸運的是,標準化技術已將目前在用的不同協議種數范圍縮小了,提高了協議之間的互操作性。如果變電站組件不支持與變電站SCADA系統相同的協議,則需要配備協議轉換器 。
OPT100支持三種最常用的通信協議:Modbus、DNP3和IEC 61850。盡管這些協議均可用于將基本信息從OPT100傳輸至SCADA系統,但它們在功能和操作方面仍然存在細微差異。讓我們更加詳細地逐一看看這三種通信協議吧。
采用變電站語言:維薩拉DGA監測系統中的標準化通信協議
Modbus于20世紀70年代定義,是這三種協議中最老的一種。盡管其特征集特性不多,但仍然被廣泛使用。這是一種通用型協議,沒有特定針對變電站的特性。
Modbus可通過幾種不同的方式實現。OPT100提供最常見的兩種方式:Modbus RTU,帶有作為硬件層使用的RS-485,以及以太網上的Modbus TCP。Modbus通信基于主從機原則。主機發起通信,從機對發給其的消息進行回復。在電力變電站中,SCADA是主機,通過讀取Modbus寄存器的方式,從從機OPT100請求獲取信息。
設置Modbus通信需要大量手動操作。Modbus接口描述(通常稱為寄存器映射)是一份用戶可讀文件,其中說明了實現的哪些Modbus功能以及以何種數據格式映射至哪個寄存器的哪些信息。當Modbus設備與SCADA系統一同使用時,安裝技術人員必須使用來自Modbus寄存器映射的數據來配置系統。
采用變電站語言:維薩拉DGA監測系統中的標準化通信協議
DNP3
DNP3協議于20世紀90年代定義,針對電力變電站以及水處理和供氣等公用事業應用設計。其主要在美洲地區和日本等某些亞洲國家使用。
DNP3針對串聯通信和以太網接口定義,有幾種功能支持變電站特定特性。DNP3接口描述參見與設備一同交付的設備配置文件中予以說明,其中說明了所有的通信參數、可用功能和測量信息。配置文件可以用戶可讀格式查看,或者上傳至SCADA系統,方便后續配置。
在DNP3協議中,SCADA系統是主機站,OPT100是分站。DNP3主要在主從模式下使用,但DNP3分站也可以發起幾種類型的通信,例如發送警報。
OPT100提供一個基于以太網的DNP3接口—— 相關詳細描述可參見OPT100 DNP3設備配置文件。
IEC61850
IEC 61850是一套由國際電工委員會(IEC)制定的變電站自動化設計標準,通常被看作是一種面向未來的解決方案。其包含參考體系架構以及幾種協議和數據模型,比Modbus和DNP3協議復雜得多。其主要思想是所有的變電站組件——變壓器、開關、繼電器、測量設備、通信鏈路、配置等等——使用SCL(變電站配置描述語言)描述。其目標是提供一種獨立于制造廠商之外的方式來描述和操作變電站。
在IEC 61850文本中,OPT100被稱為智能電子設備(IED)。IED始終包含一套SCL描述說明文件。實際上,變電站設計人員將SCL文件導入變電站數據庫并配置必要的參數,然后將配置好的文件上傳至OPT100,使其成為變電站功能的一個邏輯部分。