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長園深瑞ISA-301C通訊管理單元

概述：

ISA-301C系列通訊接口設備是深瑞公司為適應變電站綜合自動化的需要，在總結多年從事變電站綜合自動化系統(tǒng)開發(fā)及運行經驗的基礎上，運用成熟的計算機技術和網絡通信技術推出的基于以太網的通訊管理單元。

作為變電站綜合自動化系統(tǒng)的通訊樞紐裝置，ISA-301C連接著各種不同的智能采集控制設備和監(jiān)控端，協(xié)調各設備與監(jiān)控端的數(shù)據(jù)和命令交互。具體來說，它連接著間隔層的保護測控裝置和各種智能采集設備，收集系統(tǒng)模擬量、開關量和電度等信息；經規(guī)約轉換后向各級監(jiān)控系統(tǒng)（變電站當?shù)睾笈_或調度系統(tǒng)）。同時，它接收后臺監(jiān)控或調度的控制命令，轉發(fā)給相應的智能設備，完成控制端和間隔層設備的信息交互。

ISA-301C使用了更為緊湊、更具智能的各種功能板和接口板插件，使之具有更長周期的使用壽命。當需要擴充、增加功能時，只需要簡單的擴充插件、增加相應的功能軟件，而不需要替換已有的ISA-301C裝置。因此，使得運行成本更低、更容易維護。

裝置已成功應用于110kV及以下變電站1000余套。

應用范圍

ISA-301C系列通訊接口設備，適用于110kV站及以下綜合自動化系統(tǒng)。裝置采用TCP/IP局域網接口與站層系統(tǒng)進行通訊；根據(jù)角色的不同，可細分為綜合自動化系統(tǒng)的前置機、遠動工作站以及規(guī)約轉換器等。根據(jù)不同電壓等級變電站的規(guī)模和具體控制要求，大型變電站可采用雙網配置，小型變電站則一般采用單網配置。

根據(jù)使用環(huán)境以及功能軟件的不同，ISA-301C可以劃分為以下幾種型號：

功能：

1.         總控單元

對于簡單的變電站系統(tǒng)，由于規(guī)模比較小，往往是只配置一套通訊接口設備：該通訊接口設備既需要全部接入本站內的全部設備，還要負責與各級監(jiān)控系統(tǒng)進行通訊；其中包括①當?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)、②保護信息系統(tǒng)、③各級調度調度系統(tǒng)、④保護裝置、⑤測控裝置、⑥保護測控一體化裝置、⑦電能電表、⑧直流屏等智能裝置。在這種情況下，應該采用總控單元ISA-301CA/ISA-301CB來負責變電站內全部系統(tǒng)和設備之間的通訊。

作為總控單元，它具備遠動工作站、前置機和規(guī)約轉換器的全部功能。

2.遠動工作站

ISA-301CC/ISA-301CD用作遠動工作站，可與遠方集控中心或調度主站系統(tǒng)通訊。傳輸媒介既支持載波、數(shù)字光纖通訊，也支持網絡通訊，提高了信息的傳輸容量和實時性。

對于所有站內信息，遠動工作站按照“直采直送”的原則上送主站；此外遙信信息還可以通過或、與、同或、異或的處理方式生成新的遙信信號，這樣既可壓縮上傳的數(shù)據(jù)量，又能獲得系統(tǒng)無法直接采集到的特殊信號。

遠動工作站遵循開放系統(tǒng)要求，提供電力系統(tǒng)行業(yè)的標準化協(xié)議，包括DL/T 451–91、DL/T 634.5101－2002、DL/T 634.5104－2002等，實現(xiàn)了與不同主站系統(tǒng)互聯(lián)的兼容性。

3. 前置機

當變電站內的保護及保護測控裝置數(shù)量眾多時，往往需要將這些裝置分攤到多個不同的網絡中去，以使每個網絡的負荷保持在合理的水平，利于網絡的穩(wěn)定運行。另外，根據(jù)保護和測控功能互不干擾的原則，也需要將保護和測控分別組網。在每一個子網中，需采用ISA-301CE/ISA-301CF前置機來管理。

4.保護管理機

ISA-301CG用作保護管理機，可接入本公司所有系列的保護及保護測控裝置。通過保護管理機，能提供多個通訊接口給SCADA系統(tǒng)，接口形式可以是串口也可以是以太網；每個接口既可管理所有保護裝置，也可獨立管理一部分保護裝置，均攤各個接口的負荷。由于與SCADA系統(tǒng)的接口采用了標準化協(xié)議(IEC103規(guī)約)，將保護裝置內部通訊的復雜性完全隱藏，方便了接入到不同的SCADA系統(tǒng)。

5.規(guī)約轉換器

隨著變電站自動化程度越來越高，站內大多數(shù)設備都采用了智能模塊并提供通訊接入，且每種設備的接口不一樣，通訊規(guī)約也各不相同。為了將諸如此類的直流屏、交流屏、電度表、小電流接地選線、微機消弧、消防報警等智能設備接入到系統(tǒng)中，需將以上規(guī)約轉換為一種SCADA系統(tǒng)所識別的規(guī)約。作為規(guī)約轉換器，ISA-301CH能接入國內外眾多廠商的智能設備，并有與之通訊的成功案例。

特點：

1.實時多任務操作系統(tǒng)

ISA-301C系列通訊接口設備采用高性能的32位CPU，運行于嵌入式實時多任務操作系統(tǒng)；通過軟件和硬件的良好配合，實時、可靠、穩(wěn)定、高效地完成變電站自動化系統(tǒng)的通信任務。

ISA-301C系列通訊接口設備所選用的嵌入式實時操作系統(tǒng)，以其良好的可靠性和卓越的實時性被廣泛應用在通信、軍事、航空、航天等高精尖技術及實時性要求極高的領域中，也很好的滿足了電力系統(tǒng)對于數(shù)據(jù)實時性的要求。

裝置采用多任務管理，不同任務安排不同的優(yōu)先級，各任務獨立運行各不干擾。各種通訊協(xié)議的處理之間也相互獨立，當某一通訊出錯時，不會影響到其他通訊的正常運行。此外，系統(tǒng)還對各任務進行監(jiān)視，當某一任務出現(xiàn)異常時，系統(tǒng)會對其進行適當?shù)奶幚恚龅焦收系淖詸z測和自恢復。

2. 多CPU結構

ISA-301C系列接口設備采用多CPU結構，具有強大的處理能力和充足的系統(tǒng)資源。主CPU負責液晶顯示和調度任務處理，從CPU負責間隔層智能設備的規(guī)約解析。通過多CPU的分工、合作，確保自動化系統(tǒng)在各種復雜情況下均具有較好的實時通信性能。

3.網絡架構

ISA-301C系列通訊接口設備與站層后臺監(jiān)控采用以太網通訊，與間隔層ISA保護測控裝置可以采用工業(yè)以太網、CANBUS網絡或RS485總線方式進行通訊。與其他智能設備通訊則提供了標準的RS232、RS422或RS485接口。

4.通訊規(guī)約

裝置具有完善的通訊規(guī)約庫。與后臺通訊采用DL/T 634.5104–2002傳輸規(guī)約，與ISA保護測控裝置通訊采用《ISA擴展103規(guī)約V1.0》或《基于CAN網保護測控通訊規(guī)約V3.02》。此外還支持多種電力行業(yè)標準規(guī)約，具有與不同廠家的同種規(guī)約的互操作性；支持大部分廠商的配套智能化設備，如微機高壓保護測控單元、數(shù)字電度表、微機直流電源、小電流接地選線等通訊規(guī)約，支持與各種不同智能設備之間的通訊互聯(lián)、數(shù)據(jù)交互。

5.靈活的對時方式

ISA-301C系列接口設備提供GPS時鐘對時接口，支持IRIG-B（DC）碼對時、差分脈沖對時（需與GPS報文對時相結合）兩種方式；此外還可以接受來自調度的對時信息。

6.功能強大的組態(tài)

通過在PC機上使用功能強大的配置組態(tài)工具，可以方便地完成變電站信息的生成和維護。通訊接口設備組態(tài)工具擁有人性化的用戶界面，提示信息明確，操作方便，提供靈活多樣的開放式數(shù)據(jù)庫標準。

根據(jù)變電站內裝置雖多但型號卻不多的實際情況，組態(tài)工具引入了裝置模板的概念，可以按照型號將裝置的常用信息編制成保持為模板，應用時也可從模板庫中導入，使組態(tài)過程智能化，大大減少了工程應用中信號的配置工作量，縮短工程調試時間。

7.周全的備份處理

使用雙機配置的通訊管理單元在軟硬件上相互獨立，故障互不影響。正常工作情況下，兩單元處于一主一備狀態(tài)。一旦處于工作狀態(tài)的通訊單元發(fā)生故障后，雙機聯(lián)絡線迅速將各通信接口切至備用通訊單元，將故障通訊單元與外部接口隔離，同時啟動備用通訊單元進入工作狀態(tài)，確保系統(tǒng)的正常運行。

8.完備的事件記錄

系統(tǒng)的可靠運行離不開完善的記錄，ISA-301C系列接口設備提供了完備的記錄以供在系統(tǒng)正常及故障時對當時狀況的輔助分析；對遙控操作記錄和本機運行記錄掉電保持。

9.實用的調試功能

系統(tǒng)在正常運行前需要全面的調試，而在調試過程中經常會遇到條件不成熟的情況，又或者在調試時發(fā)現(xiàn)問題需定位問題的所在。為此，裝置特意增加了包括虛擬信號、虛擬事件、各種信號表等實用的輔助調試功能，從而提高現(xiàn)場安裝調試的速度和分析問題、解決問題分析的效率。

技術指標：

直流工作電源：220V，允許偏差：-20% ～ +15%

通訊速率：CAN網接口

波特率范圍5K～1Mbps（5K、10K、20K、40K、80K、100K、200K、400K、800K和1M中任選一個），波特率缺省為80Kbps。

若波特率設為缺省值（80k），則有效通訊距離一般不小于800m。

RS232、RS485和RS422串口：波特率范圍300～38400bps任意可選，波特率缺省為9600bps、1位起始位、8位數(shù)據(jù)位、無校驗位和1位停止位。

以太網：傳輸速率為10/100Mbps。

相關技術條件

正常工作環(huán)境：

環(huán)境溫度：-10℃ ～ +60℃

相對濕度：5% ～ 90%

大氣壓力：70kPa ～ 106kPa

貯存、運輸極限環(huán)境溫度：-20℃ ～ +70℃

抗高頻電氣干擾性能符合國標GB6162的有關規(guī)定

抗輻射電磁干擾性能符合國標GB/T14598嚴酷等級為III級的規(guī)定 裝置能承受IEC-255-22-2規(guī)定的嚴酷等級為III級的靜電放電試驗

裝置絕緣耐壓、耐濕熱、抗振動、抗沖擊、抗碰撞性能符合國標GB7261-87的有關標準

裝置工作環(huán)境為無爆炸危險、無腐蝕性氣體及異電塵埃、無嚴重霉菌、無劇烈震動源、不允許有超過發(fā)電廠變電站范圍內可能遇到的電磁場存在。