Page 77 - 电气自动化控制技术研究

第三章 发电厂电气自动化系统的有关问题分析

4. 特殊组网模式

目前大多数用户的微机监控系统采用三层设备二层网络架构的组网模式，但也有部分
用户采用两层设备结构的组网方式，综合保护装置采用双以太网结构进行通讯，直接接于
交换机。非以太网接口的智能装置接于通信管理单元，经通信管理单元的以太网接口上送

电气监控系统，经通信主站的 RS485/RS232 或以太网通信接口与分散控制系统连接。对于
分支、电动机等开关操作与分散控制系统的连接保留硬接线的控制方法，其他信息如保护
动作事件、测量数据等采用 RS485 串口通信方式传送至分散控制系统。在此种模式下，厂

用电中的高压电动机的保护、测控装置直接接入以太网交换机，省略了中间的通讯管理层
结构，正常运行时通讯速度较快，满足系统的运行需要，但在事故情况下对服务器的处理
能力及网络的通信能力要求较高，事故状态时大量故障数据需要上传，易造成通信线路“阻

塞”，系统瘫痪，也就是“数据雪崩”故障，因此此种方式采用较少，只有间隔层设备数
量较少时才采用。

二、电气监控系统现场总线通信问题

（一）电气监控系统通信特点

发电厂电气监控系统的特点是采集数据量庞大、同时对控制的实时性要求也很高。一
方面，尽管电气系统单个设备的响应速度要求很高，如保护要求在几十毫秒内动作，但针
对电气系统自身应用需要的大量数据如报表、事故分析等，从系统角度实时性要求并不高；

另一方面，为保证电气监控系统参与通信控制时有足够的响应速度，对控制的实时性要求
高，并应足够可靠。此外，发电厂电气监控系统接入装置数量众多，在 NCS 系统中一般

采用的两层网结构在现阶段电气监控系统中无法实现，必须采用三层网络结构。上述特点
决定了电气监控系统的通信特点是要保证高可靠性和实时性。通信速率与通信距离有关，
盲目地提高通信速率，而不考虑通信距离是没有应用价值的，在 FECS 系统中一般通信距

离在 300m 左右，辅助厂房到主控室可大于 500m，而一般情况下，考虑到现场干扰存在，
各种现场总线的通信速度是远远达不到其最高通信速率的，例如，实际应用中 CAN 的典

型通信速率是 125Kbps，LonWorks 的典型通信速率是 78Kbps，Profibus 典型通信速率是
187.5Kbps。可以看出，其速率与各自的最高通信速率相差很多，如与以太网的 100Mbps
相比，则相差甚远。

（二）电气监控系统通信数据传输机制
在通信数据上，电气监控系统应该对一般测量值、事件及控制 3 种数据做不同考虑。
对一般测量值如模拟量、不产生 SoE 事件的开关量等，实时性要求不是很高，但要保证系

统规定的数据刷新周期。对于保护事件及 SoE 事件，应保证一定的优先级，但重点是事件
不丢失。对控制命令，应保证其实时性以及命令不丢失。对控制命令，无论采用何种现场
总线，电气监控系统中无疑必须采用最高优先级，保证控制命令的优先传送，并须进行确认。

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