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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(jīng)驗的基礎上，運用成熟的計算機技術和網(wǎng)絡通信技術推出的基于以太網(wǎng)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(diào)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(jīng)規(guī)約轉(zhuǎn)換后向各級監(jiān)控系統(tǒng)（變電站當?shù)睾笈_或調(diào)度系統(tǒng)）。同時，它接收后臺監(jiān)控或調(diào)度的控制命令，轉(zhuǎn)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(wǎng)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(zhuǎn)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(wǎng)配置，小型變電站則一般采用單網(wǎng)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(nèi)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(diào)度調(diào)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(nèi)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(zhuǎn)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(diào)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(wǎng)絡通訊，提高了信息的傳輸容量和實時性。

對于所有站內(nèi)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(nèi)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(wǎng)絡中去，以使每個網(wǎng)絡的負荷保持在合理的水平，利于網(wǎng)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(wǎng)。在每一個子網(wǎng)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(wǎng)；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(nèi)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(zhuǎn)換器

隨著變電站自動化程度越來越高，站內(nèi)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(zhuǎn)換為一種SCADA系統(tǒng)所識別的規(guī)約。作為規(guī)約轉(zhuǎn)換器，ISA-301CH能接入國內(nèi)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�，做到故障的自檢測和自恢復。

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(diào)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(wǎng)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(wǎng)通訊，與間隔層ISA保護測控裝置可以采用工業(yè)以太網(wǎng)、CANBUS網(wǎng)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(wǎng)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(diào)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(nèi)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(diào)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(diào)試功能

系統(tǒng)在正常運行前需要全面的調(diào)試，而在調(diào)試過程中經(jīng)常會遇到條件不成熟的情況，又或者在調(diào)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(diào)試功能，從而提高現(xiàn)場安裝調(diào)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(wǎng)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(wǎng)：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(nèi)可能遇到的電磁場存在。