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摘要：随着我国城镇化建设快速推进，地铁在人们日常生活中扮演的角色越来越重要，其中，通信管理机制是变电所自动化系统中的重要机制，利用计算机技术、电子技术、可靠性技术对电力系统实行监督和管理，保护地铁电力系统，本文通过研究地铁变电所自动化系统发展历史，对通信管理机制硬件和软件结构、模型建立、程序设计等进行阐述，以此促进地铁变电所自动化系统的运营。
关键词：地铁变电所；自动化系统；通信管理机
引言：
随着经济的发展，电子技术、计算机技术等高新科技在不断地研发中，急速的强大，而在变电所自动化系统中使用后，令变电所工作变得简单，减少了时间上的浪费，更确保了电力系统的安全，实现了无人或者其他情况下地铁变电所的电力控制，其中通信管理机是整个系统的核心枢纽，在不同规约转换中实现通信管理机对信息的采集、传送。
一、地铁变电所自动化系统研究历史
（一）集中式变电所自动化系统
上世纪八十年代，变电所自动化系统是根据功能将不同的功能相近的设备组建为一个子系统并根据不同功能划分出不同的子系统，而在这个系统中，集中采集信息，集中处理信息和运算，在处理能力上有一定的局限性，其开放性、可维护性抗干扰能力相对来说有很多不足之处[1]。
（二）分散式变电所自动化系统
上世纪九十年代，随着对计算机技术的深入化研究，分布式结构开始出现在自动化系统，此结构能够令计算机协同作业，利用串口通信令变电所各功能模块实现数据传输，与此同时，如ModBus、ProfiBus等通信协议也在这个时期诞生。
（三）数字化变电所自动化系统
21世纪电子式互感器、智能开关单元等各类功能模块设备的研发，令变电所自动化系统焕然一新，其中分层分布式结构设计被广泛推广和应用，在网络通信技术的基础上，进行了信息的采集、处理、传输等，形成数字化变电所自动化系统。
（四）智能变电所自动化系统
智能变电所的出现令人们改变了对自动化系统的认识，在对数字化自动化系统深入研究中，基于信息统一处理平台的自动控制、设备检修、自适应、智能分析等功能的智能变电说自动化系统，极大地提高了地铁变电所的管理和运营维护水平。
二、硬件结构和通信规约
（一）与上位机的通信
部颁CDT规约是通信管理机采用的通信规约，在规约中用可变帧长度、多种帧类别循环传送，在通信中是变位遥信有优先传送权，遥测量更新循环时间较短，而在传递信息的形式中也是采用的区分循环量、随机量、插入量等进行传送，满足电网调度，运动信息安全、实时性及可靠性。在CDT规约中，其帧结构为：
（二）与下位机的通信
研华 PCL -743、RS -422/485为变电所采用的通信卡，这种通信卡是根据不同的变电所需求所研究而成，通信规约也是根据这种变化而有所变化，其中上位机与下位机的继机电保护和测量的通信规约也不一样，一般情况下，Polling 方式为主要通信方式，也就是说在通信中，上位机在启动询问、召唤命令后，下位机需要进行回答上位机的询问、召唤命令，而上位机如果没有反应，下位机是不能自动启动的，不过，各个厂家在通信方式的设计上没有固定和统一的方式[2]。
（三）上下位机的联络方式
通信管理机在进行上下位机的联络时，一般情况下，是使用通信握手方式进行的联系，下位机的测量数据、继电保护状态信息在被通信管理机收集后，由CDT规约向SCADA、RTU，而后，按照下位机通信规约将信息送往下位机，同时随时接受收SCADA、RTU命令。
三、地铁变电所自动化系统通信模型
地铁变电所自动化系统中通信管理机拥有着非常重要的地位，可以说是枢纽中心，在运营中，通信管理机通过采集不同设备的信息进而实现综合调度、控制。而想要实现这一通信规则，就需要不同规约之间进行转换以及不同接口类型设备的介入。如，表1所示地铁牵引降压所设备常用规约设计，可以看出，在现代地铁变电所发展中，IEC608870-5系列的通信规约是最为常见的通用的规约，其运用场合限制较少，与ModBus-TCP系列的通信规约有着相似之后，尤其是在IEC608870-5-104系列的通信规约，曾被国际电工委员会定位标准通信规约[3]。
表1地铁牵引降压所设备常用规约设计
图1 通信模型
根据建立通信模型，可看出，在变电自动化系统中通信管理机处于站控层，远方调度中心通过iec104规约开始通信后，通信管理机接受远方调度信息反馈的信息并将信息通过采集和汇总传送给远方调动中，同时，通信管理机需要将接受自远方调动中心的反馈信息传输给本地设备，其中分别是通过ModBus-TCP规约、IEC608870-5-103规约、IEC61850规约通信，并在这个过程中，进行信息的采集工作，并将信息再次传送给远方调度中心，因此，想要实现这一模型，必须要掌握的知识为各个通信规约在通信模型中的功能，通过不同规约能够实现的数据信息传输特点，能够进行不同规约间的转换[4]。
四、通信管理软件设计
（一）通信程序设计
如图2通信程序设计，可以看出主程序在初始化之后，通过召唤、查询、处理下位机的状态、数据等信息，查询、处理从SCADA/RUT发来的命令、数据，而后通过处理，满足条件执行，不满足条件返回重新判断。其中定时中断子程序入口，定时将送往SCADA、RTU的信息通过串口发出去，返回。SCADA、RTU的串门接收中断子程序入口，将从串口来的数据送到自己的缓冲区。返回。比如，在程序设计中，设计的三个中断子程序为定时中断子程序，从 SCADA接收信息的串口中断子程序、从 RTU 接收信息的串口中断子程序。此三个中断子程序，分别为SCADA 和 RTU设置了缓冲区，当SCADA 和 RTU发出信息后，通过中断子程序将信息送入缓冲区，然后经过中断子程序判断并将信息分别发往SCADA 和 RTU，如此，主程序便通过缓冲区与中断子程序取得了联系。
（二）通信设置程序
该程序是一个对两个量之间建立映射关系的过程，其中一个量为测量与继电保护下位机信息，另一个量为是SCADA 和 RTU，二者需要根据用户的实际需求来设置映射关系，比如只有在保持测量下位机的数据通道与SCADA中的量相对应，才能保证各数据的相互联系，可以说，通信设置程序，就是为了建设这种映射关系而专门存在的，因此，在实际的程序设置中，需要有一个操作界面，可以仿照WINDOWS界面来设计基于DOC的界面窗口，在该程序中，OPP设计弹窗对话框、窗口界面，这种界面操作方便，利于地铁变电所工作人员控制地铁电力系统。
五、结束语
综上说书，地铁变电所自动化系统经历了分散式变电所自动化系统、集中式变电所自动化系统、数字化变电所自动化系统、智能变电所自动化系统四个阶段，而在漫长的发展后，逐渐的研究出上位机通信、下位机通信及上下位机的联系，通过此联系进行规约的转换，并建立通信模型，在程序设计的基础上，建立完整的地铁变电所自动化系统，促进了地铁变电所自动化系统安全稳定的运营。
参考文献：
[1]魏勇，史宏光，刘星，等.面向电力供配电环境的通信管理装置设计[J].软件工程，2018，2101：25-27+24.
[2]张春辉，杨隽，白翠芝，等.变电站自动化远动设备一对多实时通讯的研究和应用[J].自动化与仪器仪表，2017，03：142-144.
[3]林献坤，潘志彬，张毅刚.支持4G通道的自动化监控系统通信管理机开发[J].仪表技术与传感器，2017，10：33-37+41.
[4]高兆丽，孙英涛，陈敬德，等.变电站全站设备故障预警系统的研制[J].电气自动化，2016，3805：36-37+53.
论文作者:于磊
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第25期
论文发表时间:2019/6/21
标签：变电所论文; 规约论文; 通信论文; 自动化系统论文; 地铁论文; 子程序论文; 信息论文; 《建筑细部》2018年第25期论文;