串口通訊在變電站保護信息採集方面的問題

在變電站內的保護裝置，通訊接口方式多種多樣，有採用乙太網、串口或其他現場總線方式等。在變電站實際保護信息採集系統中，過去採用串口通訊的比較多，那時候的保護裝置一般都只提供串口通訊方式。但串口方式相對於現在的幾個通訊方式，存在著通訊速率慢、通訊距離短、抗幹擾性弱等幾個特點，這對於通訊網絡結構的確立也會帶來一些困難。下面將對基於串口通訊的保護信息採集系統的組網提供幾個實際方案，並介紹這幾個方案在實際應用中存在的問題。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/158117.htm

1 點對點組網方式
如今變電站內配置的保護裝置比較多，包括各電壓等級的線路保護、母線保護、主變保護、電容器保護、備自投裝置等(一般110 kV變電站都有50臺左右保護裝置)。在組網時首先考慮的是一對一的串口通訊方式(如圖1所示)，就是每臺保護裝置都獨立拉1根通訊線到採集裝置，提供串口一對一接入，這樣的好處就是採集系統在採集數據時實時性高，相互信息不會干擾，但實際的工程當中一般的採集裝置都提供不了如此多的串口。所以採用這個方案的比較少。

2 一個串口接入的總線方式
在串口通訊中也可以採用總線方式(RS 485或RS 422方式)，只要把所有的通訊線都掛接在一起，拉1條總線到保護信息採集裝置，接入到1個通訊串口(見圖2)。
這樣的方案，數據在通訊時必須採用非平衡方式，也就是一問一答方式，所謂的一問一答就是採集裝置召喚一幀，裝置回應一幀，如果不是這樣就會有問題出現，因為串口底層無法控制數據的收發，當幾臺裝置同時發送數據的時候，就有可能在總線上出現信號錯亂的現象，也就是在採集裝置收到的報文中，會出現前面幾個字節是裝置1的數據，後面幾個字節卻是裝置2的數據，而串口底層是無法判斷哪幾個字節是哪個裝置發送過來的。這樣到應用層時，用來表示數據來自哪裡的所謂裝置地址就會失效，因為裝置收到的不能確認是完整的幀，裝置地址位也無從談起。
而如果採用一問一答的方式，數據的正確性是可以保證，但突發事件傳輸實時性會有一些問題，用IEC 60870―5―103規約舉例，採集裝置在對保護進行完初始化和總召喚命令後，一般輪循召喚2級數據，保護回應2級數據(如遙測)。當保護裝置有1級數據(也就是保護有突發數據)的時候，在上送的2級數據中的控制域中有1位ACD位置1來說明保護裝置有1級數據需要上送。然後採集裝置再發送召喚1級數據命令，保護裝置回應1幀1級數據，在此幀並告知還有無後續幀，如有後續幀，採集裝置再發召喚1級數據命令，直到1級數據全部發送完畢。其交互過程見圖3。

如果實際傳輸過程是這樣，則變電站內如有50臺保護設備，空閒時候對這50臺保護都輪循發送召喚2級數據命令，因為是一問一答的非平衡方式，所以在採集裝置一個命令發出以後必需等到有保護回應以後才能發第2個命令(切記不可連續發命令，然後統一監聽，上面已經講過在非平衡模式下這樣發送數據，會讓報文錯亂)，假設一個回應需要O．5 s(實際情況會長一點)，則50臺保護設備的一次輪循就需要25 s時間，當某一臺設備有l級數據的時候，採集裝置知道的時間也就是O．5～25 s之間；如果剛好是輪循到後面幾個保護裝置有1級數據需要傳送的話，時間一般就是在20 s以後，再加上保護自己的報告生成時間和採集裝置報文處理時間，那麼這個突發事件的實時性就比較差。所以這樣的組網方案在實際工程中一般也不會被採用。