计算机通信网络是变电站自动化系统的关键。该文研究了新一代基于嵌入式以太网的电力高压监控系统，并给出了网络实现方案及其功能特点。实践证明新一代高压监控系统更具有良好的互操作性和开放性，能够满足日后变电站自动化发展的需求，代表了变电站自动化发展的成果。
关键词：变电站自动化；嵌入式；PLC
1嵌入式以太网技术
由于互联网的飞速发展，以太网络通信技术得到了愈来愈广泛的应用。嵌入式以太网因为速度快，带宽较宽，互操作性好，可扩展性强，价格便宜等特点在嵌入式控制领域得到了广泛的应用，变电站自动化系统选用嵌入式以太网络技术代表了变电站自动化网络技术发展的方向。
用于智能设备的嵌入式微处理器、主频速度、控制软件的水平都有了很大的提高，再加上互联网的迅速普及，这些计算机发展的新成就都有力的推动了嵌入式以太网络技术在控制领域中的广泛应用。代表世界电力标准发展*领域的IEC标准化组织，为使不同厂商的自动化产品具有互操作性，已制定了关于变电站自动化系统的网络通信体系IEC61850。尽管该标准还没有颁布正式版本，但已经出版的IEC61850委员会草案中，已经明确定义了嵌入式以太网络通信技术作为*的变电站自动化领域的通信网络，这将是技术发展的大趋势。
2高压监控的网络体系结构
基于以太网的高压监控系统组网方式可以非常灵活，在小型变电站自动化系统中可以采用简单的星型网络拓扑结构，各智能设备直接通过以太网连接到主控通信单元。
《IEC61850变电站通信网络和系统》标准*大中型变电站的自动化系统应该采用按间隔配置、面向对象的组网方式，如图1所示。网络体系大致分为三层结构。
zui上层为站控层。包括双主控通信单元，双机为冗余热备用方式，主控通信单元负责管理全站范围的智能通信单元，收集各智能单元的数据送往调度主站，并把主站下发的控制命令分发到相应的采集单元；双机数据库通过网络同步刷新；其备份方式既可以为主备方式，也可并列运行。根据用户的需求可以在网络上配置高级应用管理单元，如当地功能，无功综合控制服务器，无防控制服务器，备用电源自动投切服务器等高级应用功能，这些高级应用管理单元既可以以软件模块的方式集中在主控通信单元实现（当地功能除外），也可以分布到网络的其它节点实现相应的管理功能。
中间层为间隔通信单元。负责管理、收集本间隔内智能设备的数据，送往站控层；接收站控层的控制命令，分发到相应的智能设备，同时可以通过相应的软件模块完成本间隔内的自动控制功能。间隔通信单元也可以根据用户的需要配置为双机热备用的方式。
智能单元包括测控模块和保护模块，分别完成测控功能和保护功能。
主控通信单元和间隔通信单元采用双网分流、故障切换的通信模式。正常通信过程中，双网分别传输不同的数据内容，一旦其中的一条网络出现故障，则另一条网络担负起传输全部数据的功能。这样不但提高了系统的实时性，也*的提高了系统的可靠性。
间隔通信单元与各智能设备之间通过10Mbit/s以太网传输实时数据。由于本网段内设备相对较少，*可以保证数据的实时性。
合理的网络配置可以减小网络冲突，提高系统的实时性和可靠性。
3网络通信协议的实现
网络通信协议是设备可互操作性的基础，现阶段，在变电站自动化领域还没有可以直接遵循的标准。IEC61850无疑是今后网络通信架构的发展方向，但标准的制定和颁布仍然需要一段时间。我们在网络通信协议的制定上，采用了IEC61850的基本设计规范，即采用面向设备、面向对象的网络体系结构。
网络通信规约建立在TCP/IP协议之上，分为三层体系结构。
通信服务层建立在TCP/IP之上，完成通信链路的建立和维护，通信服务层给上一层提供可靠的端到端的通信服务。
服务原语层把规约层的原语调用转化为网络报文结构，并通过通信服务层把数据发送出去。在异种机的网络体系结构下，完成数据报文主机字节顺序和网络字节顺序的互相转化。本协议支持与IEC61850相*的服务原语。支持的基本的服务原语有：数据对象服务层调用相应的服务原语完成客户和服务器数据库之间的同步刷新，设备管理，目录服务等面向应用的功能。对象服务采用客户/服务器模型。本网络协议支持丰富的数据对象，每种数据对象定义了对象值和对象属性两个部分，数据对象包括实时数据对象、事件数据对象、控制对象、文件对象等类别。
4嵌入式网络管理
电力系统中，变电站点多面广，同时为适应减员增效和现代化管理的要求，很大一部分变电站都是无人值班变电站，这就要求变电站自动化系统应该有*的可靠性和可维护性。随着计算机互联网的深入发展和国家电力数据网的建设，通过互联网互联各级自动化系统将成为一种新的发展趋势。也为基于嵌入式web服务器的设备配置管理技术提供了良好的条件。
新型高压监控系统支持基于web方式的设备管理。经过*的用户可以在客户端采用标准的web浏览器（如IE）在网络的任一节点（甚至互联网）方便、迅速的配置和管理设备，存取网络信息。实现对变电站设备的在线管理，对采集数据的实时监测。当变电站运行设备出现异常时，可以根据用户的设定自动发送电子邮件，或者手机短消息等报警信息到用户，及时通知管理人员处理设备故障。在正常运行期间，也可以根据用户的设置，定期自动地向电子邮件信箱发送设备运行日志等。
基于web的设备管理方式大大减轻了设备运行人员的劳动，使得设备管理部门能够及时了解变电站运行信息，对设备故障的处理也更加快速有效。伴随着国家电力数据网的发展，基于web的设备维护将比以往基于远程拨号的维护方式更加优越。
5嵌入式自动控制
随着计算机技术和通信网络技术的发展，用于变电站自动化智能设备的处理能力越来越强，网络速度也越来越快，原来必须有一些独立的装置才能完成的自动功能，现在可以分布到新型监控系统中各智能设备上来实现，变电站自动化的发展方向也必然朝着全分散式系统发展。
通过强大、高效的以太网通信网络，各智能设备之间可以很方便地实现信息共享。新型监控系统全面支持IEC61131-3定义的5种可编程逻辑控制语言。用户定义自己的逻辑，实现各种自动控制功能，通过配置信息可以把自动控制功能分布到各个智能设备上，从而实现真正的分布式自动控制功能。如分布式无功综合控制，分布式小电流接地选线，分布式电源备自投等自动化功能。
6结束语
新一代高压监控系统中采用了*的变电站技术和计算机网络通信技术，积极靠拢IEC标准，使得系统具有良好的互操作性和开放性。采用嵌入式以太网技术，大大提高了系统的实时性和可靠性，具有良好的可扩充易使用的特点，能够满足日后变电站自动化发展的需求，它代表了变电站自动化发展的成
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Automation Direct Koyo Kostac PLC USB-SH Cable
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Autonics Photo Sensor BEN10M-TDT NIB
Autonics Photoelectric Sensor BEN10M-TDT2
Autonics Photoelectric Sensor BEN10M-TFR2
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AUTONICS TACHO METER M5Y-C
Avenir CCTV Lens 8mm F1.3
Avenir CCTV Zoom Lens SL08551M 8.5-51mm 1:1.2
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Axiomtech Axiomtek SBC-570
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AXIOMTEK AAEON ADLINK GENE-6350
AXIOMTEK AAEON ADLINK PCM-4335
AXIOMTEK AX5488 IEEE-488ISA GPIB RS-422/485 Comm Card
Axiomtek SBC-456/E
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Axiomtek SBC8163 REV.A2
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AXIOMTEK SBC8168VE SBC 8168 Main Board with Ethernet Port
AXIOMTEK SBC8168VE SBC 8168 Main Board with Two Ethernet Ports no CPU FreeShip
AXIOMTEK SBC81820 Control Card
AXIOMTEK SBC81822 Card
Axiomtek SBC8243
AXIOMTEK SBC845GV SBC81868 Main CPU Board
Axiomtek SBC86807
B&R 2005 3PS754.9
B&R 2005 Power Supply 3PS754.9
B&R 2500 Display Panel 5D2510.10 5c2001.21
B&R 3AI350.6 AI350
B&R 3AO350.6 AO350
B&R 3IF260.60-1 CPU
B&R 3IF260.60-1 IF260
B&R 4P3040.00-K38
B&R 4PP120.1043-31 Touchscreen Glass
B&R 7AF101.7 7DI435.7 7AT664.70 7AI354.7 7AO352.7
B&R PCC Control System 3DI477.6 DI477
BALLUFF BCS 20MG10-XPA1Y-8B no packaging
BALLUFF Limit Switch BNS 819-B02-D12-61-12-3B NIB
BANNER ENGINEERING Q60BB6AF2000Q Phoectric Sensor
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BAUMER Encoder BDM 03.05T400/K184
Baumer Rotary Encoder BDA 03.24G100-6-0 CH-8501 FS
BECKHOFF CPU CX1020-0011
Beckman DU-7 Spectrophotometer
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Berger Lahr emecanique TLC6322F212121 Servo Driver + Motor SER397/4L3SS0TO
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BKF-201 MODICON Schneider AS-BBKF-201 BKF201
BOSCH 047828-404303 055052-105401
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Bosch A24V-0.5A 1070075098-401
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BSM150GB120DLC Eupec IGBT Transistor Module
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C500-PRW05-V1 Omron PLC PROM Writer 3G2A5-PRW05-V1
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CALogix Temperature Controller / PID Process Modbus
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Capital KT-400 CNC Control Panel
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CONTRINEX Proximity Switch DF-AD-601-C1717 FreeShip
Control Systems intralink OI3000 ILK-OI3000-01
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Contronix Digital Meter CH6/B-FRTB1
CONVO CVF-G3-4T0075C Inverter 7.5kW w/ Op Panel NIB
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CUMMINS 3015234 water temperature meter NIB
CUTLER HAMMER D50DCR14
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CUTLER-HAMMER IQ 200 IQ200
DAIHEN Teach Pendant XE1022A
DANFOSS AK2-XM 205A
Danfoss DP400C1700S100734 IGBT Module
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Datalogic DS41-40
DATALUX LMV10R2 HMI Touch Panel
Delta AC Servo Drive ASD-B1521-A 1.5kW
Delta Digital Keypad Operation Panel VFD-M LC-M02E
Delta DOP Touch Panel to Mitsubishi PLC Cable DOP-FX
Delta DOP-A57BSTD DOPA57BSTD Touchscreen Glass
Delta DOP-A57BSTD DOP-A57CSTD DOP-A57GSTD Touch Glass
Delta DOP-A57CSTD DOPA57CSTD Touchscreen Glass
Delta DOP-A57GSTD DOPA57GSTD Touchscreen Glass
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DELTA DOP-AE10THTD Touch Glass
Delta DVP08XP11R DVP-08XP Exsion Module FreeShip
Delta DVP08XP11R DVP-08XP Exsion Module FreeShip
DELTA DVP-24EC DVP24EC00R2 PLC
Delta DVP32EC00R DVP-32EC
Delta DVP32EH00R2 DVP-32EH NIB
Delta DVP32HP00R
DELTA HMI DOP A57CSTD Operator Panel
DELTA HMI DOP A57CSTD Protective Film
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DELTA HMI DOP-A57GSTD Protective Film
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Delta HMI DOP-AS57BSTD DOPAS57BSTD NIB
DELTA HMI DOP-AS57BSTD Protective Film
DELTA HMI DOP-B05S100 DOPB05S100 Operator Panel in Box
Delta HMI to Schneider Modicon PLC Cable DOP-RTU
Delta Inverter BOP Operating Panel
DELTA PLC Cable USB-DVP USB-ACAB230 USB Version
Delta PLC Cable USB-DVPACAB515
Delta PLC DVP-14ES DVP14ES00R FreeShip
DELTA PLC DVP14ES00R2
DELTA PLC DVP14SS11R2
Delta PLC DVP-16XM DVP16XN11N
DELTA PLC DVP24ES00R DVP-24ES
Delta PLC DVP32ES00R DVP-32ES
Delta PLC DVP32ES00R2 NIB
Delta PLC DVP32XP11R DVP-32XP
Delta PLC DVPACAB215 PC-DVP Programming Cable
Delta PLC DVPACAB215 Programming Cable DVP Series USB
Delta PLC Programming Cable DVPACAB230
Delta Servo Driver ASD-A102LA 1KW
Delta Servo Driver Drive ASD-A0421LA
Delta Temperature Controller DTA4848V1
Delta Terminal Panel TP04G-AL-C NIB
Delta Terminal Panel TP04G-AS2 TP04GAS2
Delta TP02 TP02G-AS1 HMI
Delta TP02 TP02G-AS1 HMI
Delta TP02 TP02G-AS1 HMI
Delta TP04G-AS2 NIB
Delta Variable Speed Drive Inverter BOP Panel
DENSO Servo Motor MQM012T2V
Denso Servo Motor MQMA042T3V2 with HD 32-160-574748-11
Denso Servo Motor MSM022Q2U
Denso uVision-15 VC15-RPS Controller Lemic Lamda ES-8-5
Denso uVision-15 VP-15M 463900 Controller w/ Cable
Diell photoelectric proximity sensor SS2/AN-OA NIB FS
DIELL SS2/AP-2A PNP photoelectric switch NIB FreeShip
Digital GP / Proface GPW-CB02 GPWCB02 HMI Cable
Digital GP / Proface GPW-CB03 or GPW-CB02 USB Cable
DIGITAL GP/Proface HMI to Fatek PLC Cable GP-FBS
Digital Operator for Omron 606V7 Inverter
Dippondenso AC Servo Motor MSM022C2G
Dippondenso AC Servo Motor MSM022C2G
DIS/STOP/SPEED/UP/DOWN Membrane Keypad
DKK TOK HBM-100 Controller
D-Link 4-port server card DFE-570TX
D-Link 4-port server card DFE-570TX
D-Link 4-port server card DFE-570TX in box
Dlink CPCI H325/AC PICMG 2.11
D-LINK DFE-850 NIB
D-LINK DFE-851 Fast Ethernet Converter NIB
D-LINK DFE-852 Fast Ethernet Media Converter NIB
D-Link DFE-855 Fast ethernet converter
D-Link DFE-855 Fast ethernet converter NIB Seal Opened
D-Link DFE-855 Fast ethernet converter NIB Sealed
D-Link DGE-550SX Optical Network Card
D-Link DGE-550SX Optical Network Card
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DOMINO Label Inkjet Printer Membrane Keypad FreShip
DOP-DVP Cable Delta DOP HMI to Delta PLC Cable
DSP501 Oriental Motor Speed Controller
DTC Temperature Controller DTC-6000
Dunkermotoren 24V 50W motor 127.P.02620 with encoder
Dunkermotoren BG 62 x30 DC Motor FreeShip
Dunkermotoren motor 88440 01992 24V/2.7A/50W/3300rpm
DVPACAB215 DELTA PLC DVP Programming Cable
DVPCAB215 RS232 port to DELTA PLC programming cable
Dynamics Research Corp Markem #0687992 Rotary Encoder
DYNAX Atom-SLIM/400 Ver.3.6 Servo Driver
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DYNAX Teach Pendant K3AX-085
E32-T11L Omron Fiber Optic Cable Photoelectric Switch
E32-T11R Omron Photo Sensor E32T11R
E5EJ-A2HB Omron Temperature Controller E5EJA2HB FreShip
Easyveiw Weinview HMI to Omron PLC Cable MT500-CPM1A
EH Endress+Hauser Nivotester FTW 420 FTW420
Electric 5-Speed Engraving Marking Pen Machine 220V
Electrical PE/PPR/PRT/PPC pipe connector 63mm 1500W
Electrolytic Acrylic Flame Polisher Torch Welder 220VAC
Elektronikon 1900-0701-23
Elo SCN-AT-FLT10.4-003-0H1 Touch Glass
ELO TOUCH SYSTEMS SCN-AT-FLT12.1-Z01-OH1 13912-000,H356
Emerson EV1000-2S0007G 0.75KW/220V Inverter
Emerson Inverter EV1000-4T0055G NIB
Emerson PLC Programming Cable SL-B2053RASL1
Emerson PLC Programming Cable USB-SLB2053RASL1
EMERSON PSR300-D PSR 300-D Power Module
EMERSON PSR650-A
EMERSON PSR650-D
Emerson Quantum II 9500-8504A
EMERSON TD1000F24F1GU1 1.5KW Inverter main Board
Endress&Hauser Ultrasonic Sensor DU40 Ultraschall
ENDRESS+HAUSER FMX570
