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变电站综合自动化系统是利用计算机技术、电子技术、通信技术和信息处理技术等实现对变电站二次设备(包括继电保护、控制、测量、信号、故障录波、自动装置及远动装置等)的功能进行重新组合、优化设计,对变电站全部设备的运行情况执行监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统。变电站综合自动化系统内各设备通过工业计算机实现不同规约、不同接口的转换、相互交换信息,数据共享,完成变电站运行监视和控制任务。

1变电站综合自动化方案示意图

通信管理机是在综合自动化系统的一种通信及数据存贮装置,它具备多种类型的标准通信接口来实现保护、智能电子设备等装置与调度端之间的信息联系。用于多种继电保护装置及其它装置与保护主站、当地监控系统之间的通信转接及规约转换。对下通过串行接口与发变组保护装置进行通信,搜集各类保护信息,对上通过网络口或串口,经规约转换后送往当地监控或DCS等。也可用于变电站与调度系统之间的通信转接及规约转换。

1中给出了综合自动化方案的示意图,图中通信管理机所处的承上启下的位置是十分关键的,所以相关设备的选择需要十分慎重。在众多的工控机中,贝莱特的工控机脱颖而出绝不是偶然的,下面将从功能、性能等各个方面深入剖析一下为什么贝莱特工控机能够实现在复杂电磁环境中长时间、高可靠、连续不间断工作,从而得到电力行业的普遍认可。

功能

贝莱特工控机支持Inter Core 2 DuoCPU,可以满足大负荷的通信、控制、数据存储等任务。同时具有6以太网、6串口(RS232/422/485),能够实现多种工作方式的通信。网络接口可以实现双网口使用同一IP地址的热备冗余模式,非常容易实现电力自动化系统对网络冗余互连的要求。

为保证数据存储的可靠性,支持双SATA硬盘,可简单地通过RAID1模式做成冗余数据存储,使重要的数据做到万无一失。

性能

为了避免灰尘、潮湿、振动等情况的出现,提高可靠性,贝莱特工控机选择了被动散热的方式,将CPU、芯片组、电源等高热部件产生的热量通过热管传导到机箱侧壁上进行散热。同时采用的是Intel专用的高性能/功耗比的L系列低功耗CPU,这种CPU在保持性能的基础上大幅降低了功耗,其TDP甚至只有笔记本用CPU1/2。而且采用被动散热的方式还可以很容易地做到全密闭机箱,从而大大提高了设备抵抗灰尘和腐蚀性空气(潮湿、盐雾)等影响的能力。众所周知,变电站中电磁环境是比较复杂的,这些电磁干扰主要来自高压设备操作、低压交直流回路内电气设备的操作、雷电引起的浪涌电压、电气设备周围的静电场、电磁波辐射和输电线路或设备短路故障所引起的瞬变过程等。这些干扰可能通过空间辐射和线路传导的途径进入IPC,从而引起系统出现工作不稳定、误动作、死机等现象,严重的可能会损坏IPC内部的电子器件。即使IPC本身的成本不高,但某些故障所产生的后果往往是难以接受的。

贝莱特工控机在设计上完全考虑到了电力行业中复杂的电磁环境,通过各种措施对系统进行防护,现介绍如下:

地的处理
    贝莱特工控机包含三个不同的“地”,即机壳地、信号地和数字地。机壳地也就是系统的保护地,通过电源的地线与大地连接,是干扰信号的主要泄放通道。
    串口信号的地与保护地是绝缘的,这样是考虑到通信对端的信号地有可能与大地绝缘。但串口的所有信号与保护地之间安装了ESD和浪涌保护器件,一旦出现异常的干扰信号,会立即被导入大地,从而避免对后端器件造成影响。
    贝莱特工控机数字地与保护地、信号地之间都有高压隔离器件,即使外部电磁环境非常恶劣,内部数字电路仍可不受影响地正常工作。

阻挡与疏导并用
    在处理好三个“地”的关系后,就可采用“阻挡”与“疏导”并用的方法将电磁干扰完全消除。“阻挡”的办法也是从抗辐射和抗干扰两个思路出发,使用了机箱屏蔽、电源隔离、信号隔离的方法。当然如果只采用阻挡的办法不够的,这其实是系统的最后一道防线。贝莱特工控机在设计上主要依靠“疏导”的策略,在电源、和串口都设计了高等级的浪涌防护器件,同时所有的接口均有高等级的ESD防护器件。而电源、串口和网络接口与内部电路是隔离的,它们的泄放通道也是保护地,这样无论是对电磁信号的“阻挡”还是“疏导”均不会对内部电路造成任何影响。

综上所述,贝莱特工控机完全可以承担变电站综合自动化系统中关键的通信、控制及数据存储任务。

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