摘要：随着我国社会经济的快速发展，对电力系统自动化的水平也提出了越来越高的要求。然而，电力通信在电力系统的自动化系统当中起着非常关键的作用,尽管我国在电力通信方面取得了一定的成绩，但是仍然还存在着很多问题。文中针对电力通信的现状简要介绍了通信管理机的硬件和软件结构。
关键词：电力自动化；通信管理机；硬件；软件
1.电力通信的现状
经过调查与研究电力通信的现状可以看出当前的电力通信当中仍然存在着不少的问题，因此，一定要对其进行处理和改善。通常情况下，电力通信在现场一级的使用过程中,由于受到市场竞争以及历史文化背景的影响,不同的智能设备往往使用的通信结构也不同,同时，通信介质和协议也包含在内。除此之外，由于每个企业都具有各自的优势并且局限性也不同,因此，经常会发生在同一个变电站的现场使用多家产品的情况,这些具有智能控制作用的产品要与之前的调度以及监控进行通信,然而由于其所采取的协议不相同并且彼此不能产生兼容,另外，调度以及监控往往支持的通用通信协议只有几种,所以，很难支持上述智能设备的全部协议和厂家的内部协议,基于此，通信协议之间难以进行兼容。目前，处理此问题的主要方法就是把通信设备放在现场,从而使现场设备与调度的通信之间实现转发。由此可见，要想满足现场的实际需求,安装此项通信设备是十分有必要的。但是，分析现如今市场上同种产品的特点与和情况可以得出这类产品的共同特点:支持的规约较少或仅支持特定的规约,通用性较差。而且这些产品大多研制较早,己经不太适合目前的发展。具体表现如下,随着通信,计算机技术的发展,以及系统系统性能对通信要求的提高,现场智能装置本身的通信手段,通信方式在飞速发展。如,这几年随着现场总线的研究,现场智能装置采用现场总线的应用研究就非常多,发展也很快,通信前置机要想和现场智能装置通信就必须支持现场总线,而前些年研发的通信前置机都不具备现场总线接口,所以这方面有很多工作。同样的情况还有采用以太网接口的情况。而且,本身通信,计算机技术的发展也为研制出性能更高的通信管理机提供了条件。所以综合这些情况,无论是从目前需要还是考虑以后发展来讲,开展通信管理机的研制研究都刻不容缓。
2.通信管理机的实现方案
2.1实现方式的选择
从实现方式的角度出发可以将通信管理机分为两种方案:首先，实现固有软件在通用工业控制计算机上的安装;其次，通过微处理器实心对软件进行嵌入式开发。
一般来讲，第一种方案既便于日后维护,又有利于二次开发。然而,此种方案的成本往往都比较高并且可靠性也较低。主要是由于此类通信前置机需要进行管理的现场智能设备特别多,但是，通用计算机配备的通信口是有限的,因此，要想使用此项方案就必须采购多余的通信扩展卡,基于这种情况,各方面的成本相应的增加了很多。还有一点需要说明的是,这个通信前置机必须得安放在现场,但是，现场存在的各种干扰会对其产生严重的影响,就算是工业控制计算机想通过电磁兼容实验都是很困难的。尽管此种方案有利于软件的维护,但是对于硬件接口来说却不是很有利,主要是因为每当增加一种接口方式就需要购买一次接口卡。然而，通过利用嵌入式系统来实现的好处主要体现如下:首先，成本不是很高并且具有较高的可靠性,由于实现方案是专用的,因此，接口可以具有多种形式。其次，如果选取了适当的开发工具,对于软件的维护性也是非常有利的。由此可见，通信管理机最好的实现方式应该属于嵌入式系统。
2.2通信技术的选择
首先，接口的选择。就协议而言,在设计的过程中，只要把系统资源充分的考虑进去就不影响日后工作的开展。然而，接口和硬件是息息相关的,因此，进行首次设计时一定要考虑好。接口的选择如下:一种是工业控制方面通常采用串口与串行接口;另外一种是以太网接口。
以上接口都具有各自的特点,基本原则就是最大程度进行集成。串口与串行接口的现场智能设备非常多,基本都可以支持,同时也能使电力系统的现场需求得到满足,并且会得到广泛的的应用,因此，这两种接口都应该加以考虑。现场总线,由于其集众多优点于一身，主要体现在具有较强的抗干扰能力,通信速度比较快,开放性良好,现场装置的自控功能比较强以及系统间的可操作性和较强的环境适应能力等。因此,现场总线也应当加以考虑,另外，现场总线的品种非常多,还是应该考虑比较常用的控制器局域网络总线。有关专家认为，以太网接口以后应用于电力系统当中是必然的发展趋势。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆主要是因为在电力通信网的全面建设推动下,几种智能设备被应用到整个电力系统中而构建了局域网,各个局域网又形成了广域网,由此可见，以太网是将来必然的发展趋势。
除此之外，还存在一个问题需要强调，就是通信模式,一般来讲,系统包含了如此多的接口,接口怎样进行工作,涉及到共同协调的问题。比方说，系统当中存在多个串口接口,就每一路而言,都能配备多个智能设备,这些智能设备只能通过串行的方法展开通信,即每一时间段只允许一个智能设备占据总线与通信管理机进行通信。然而，由于如此多的接口与系统是属于并列连接的,并且每一路的串口都可以进行通信缓冲,因此，从客观上来看，如此多的串口虽然能同时通信,但是也需要获得软件支持。
3.通信管理机的硬件
3.1通信管理机的硬件结构
3.1.1各项设备的选择
选择中央处理器的方式有很多种，如果通信管理机被应用到环境条件比较差的工业控制，就要重点考虑其可靠性。在整个系统运行的过程中，应该最大程度减少机械震动，一旦发生了死机的情况，系统能够自行恢复，从而使系统的可靠性得到了提高。如果通信管理机被应用到办公自动化的智能装置管理方面，在运行环境比较好的条件下，最好选用运算速度比较快并且配备硬盘接口的中央处理器。串口卡的选择应该按照需求来选择既经济又实用的。电源模块的选择应该把现存的硬件资源以及环境作为参考依据来选择直流电或者是交流电。如果需要扩展系统，仅仅需要把适当功能的板卡插进去就可以，并不需要变动已有的硬件。
3.1.2系统冗余的实现
实现系统冗余并不是十分复杂的过程，既可以选择关键部分冗余，同时又可以选择整个系统冗余。部分冗余主要包括电源冗余与中央处理器冗余。选择两种完全一致的硬件设备，一种作为主设备；另一种作为备用设备。在主通信管理机进行运行的过程中，应该与备用通信管理机通信，并且实现数据转换。如果备用的通信管理机从主通信管理机处接收到了数据或者是和主通信管理机之间出现了通信中断时间过长的情况，这时就需要启动备用通信管理机来取代主通信管理机的工作。
4.通信管理机的软件
4.1通信管理机的软件工作流程
通信管理机软件主要是针对所面对的对象模块化进行的多任务管理体系。在程序运行的过程中，主控制模块首要任务就是读取配置文件，把各个逻辑端口需要配置的规约、设备的数量以及硬件接口的类型确定好。再对端口初始化与数据库的结构进行计算。最后，循环阶段，对各个逻辑端口展开轮流访问，访问时应该以各个逻辑端口的步长作为参考依据。把逻辑端口协议当中需要被接收和转发的数据设定在对应的缓冲区。对时钟中断进行处理的程序调用底层收发模块，把每一个逻辑端口缓冲区的内容发到硬件端口，再把相对应的硬件端口所接收到的数据读进缓冲区当中。
4.2程序端的设置
根据系统容量在程序当中形成若干个逻辑端口。每个规约以独立模块的形式存在，每个模块当中的函数在调用的过程中都应该配有端口与步长参数，全局变量应该是带有端口参数的数组。比方说，在远动规约标准协议里运用到了全局变量a，那么a 就应定义为a[N]。利用配置文件能够把每一个规约配备到各个逻辑端口上面，再利用物理端口的地址发送到逻辑端口，从而使规约与物理端口建立起联系。
结束语：
综上所述，由于接入设备的类型越来越多，因此，通信管理机在电力自动化当中所起的作用是非常重要的。经过分析得出，嵌入式系统具有较高稳定性的特点对于通信管理机的实现是非常有利的。由此可见，按照变电站的地理位置的分布情况，通过通信管理机采取分层的手段接入终端设备属于现阶段电力自动化接入终端设备的有效措施。
参考文献：
[1]自动化理论研究[J].张鸣.中小企业管理与科技(中旬刊). 2014(03)
[2]变电站自动化系统通信管理机研发[D].吴智敏.华中科技大学 2014
[3]基于μC/OS-Ⅱ嵌入式通信管理机的开发[D].杨要中.华中科技大学 2012
论文作者:李志勇
论文发表刊物:《电力设备》2017年第18期
论文发表时间:2017/10/30
标签：通信论文; 接口论文; 端口论文; 规约论文; 现场论文; 设备论文; 硬件论文; 《电力设备》2017年第18期论文;