長園深瑞ISA-301C通訊管理單元
概述：
ISA-301C系列通訊接口設(shè)備是深瑞公司為適應(yīng)變電站綜合自動化的需要，在總結(jié)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(chǔ)上，運用成熟的計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)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(shè)備和監(jiān)控端，協(xié)調(diào)各設(shè)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(shè)備，收集系統(tǒng)模擬量、開關(guān)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(yīng)的智能設(shè)備，完成控制端和間隔層設(shè)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(yīng)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(yīng)用于110kV及以下變電站1000余套。
應(yīng)用范圍
ISA-301C系列通訊接口設(shè)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：
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名?? ?稱 |
型?? ?號 |
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單總控單元 |
ISA-301CA |
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雙總控單元 |
ISA-301CB |
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單遠動工作站 |
ISA-301CC |
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雙遠動工作站 |
ISA-301CD |
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單前置機 |
ISA-301CE |
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雙前置機 |
ISA-301CF |
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保護管理機 |
ISA-301CG |
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規(guī)約轉(zhuǎn)換器 |
ISA-301CH |
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微機保護裝置除了具有上述微機保護的優(yōu)點之外，與同類產(chǎn)品比較具有以下特點：
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（1）品種齊全：微機保護裝置，品種特別齊全，可以滿足各種類型變配電站的各種設(shè)備的各種保護要求，這就給變配電站設(shè)計及計算機聯(lián)網(wǎng)提供了很大方便。
（2）硬件采用最新的芯片提高了技術(shù)上的先進性，CPU采用80C196KB，測量為14位A/D轉(zhuǎn)換，模擬量輸入回路多達24路，采到的數(shù)據(jù)用DSP信號處理芯片進行處理，利用高速傅氏變換，得到基波到8次的諧波，特殊的軟件自動校正，確保了測量的高精度。利用雙口RAM與CPU變換數(shù)據(jù)，就構(gòu)成一個多CPU系統(tǒng)，通信采用CAN總線。具有通信速率高（可達100MHZ，一般運行在80或60MHZ）抗干擾能力強等特點。通過鍵盤與液晶顯示單元可以方便的進行現(xiàn)場觀察與各種保護方式與保護參數(shù)的設(shè)定。
（3）硬件設(shè)計在供電電源，模擬量輸入，開關(guān)量輸入與輸出，通信接口等采用了特殊的隔離與抗干擾措施，抗干擾能力強，除集中組屏外，可以直接安裝于開關(guān)柜上。
（4）軟件功能豐富，除完成各種測量與保護功能外，通過與上位處理計算機配合，可以完成故障錄波（1秒高速故障記錄與9秒故障動態(tài)記錄），諧波分析與小電流接地選線等功能。
（5）可選用RS232和CAN通信方式，支持多種遠動傳輸規(guī)約，方便與各種計算機管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。
（6）采用寬溫帶背景240×128大屏幕LCD液晶顯示器，操作方便、顯示美觀。
（7）集成度高、體積小、重量輕，便于集中組屏安裝和分散安裝于開關(guān)柜上。
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功能：
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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(shè)備：該通訊接口設(shè)備既需要全部接入本站內(nèi)的全部設(shè)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(yīng)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(shè)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。
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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(luò)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。
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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(luò)中去，以使每個網(wǎng)絡(luò)的負荷保持在合理的水平，利于網(wǎng)絡(luò)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。
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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(fù)雜性完全隱藏，方便了接入到不同的SCADA系統(tǒng)。
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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(shè)備都采用了智能模塊并提供通訊接入，且每種設(shè)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(shè)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(shè)備，并有與之通訊的成功案例。
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特點：
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1.實時多任務(wù)操作系統(tǒng)
ISA-301C系列通訊接口設(shè)備采用高性能的32位CPU，運行于嵌入式實時多任務(wù)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(wù)。
ISA-301C系列通訊接口設(shè)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(yīng)用在通信、軍事、航空、航天等高精尖技術(shù)及實時性要求極高的領(lǐng)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(wù)管理，不同任務(wù)安排不同的優(yōu)先級，各任務(wù)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(wù)進行監(jiān)視，當某一任務(wù)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(fù)。
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2. 多CPU結(jié)構(gòu)
ISA-301C系列接口設(shè)備采用多CPU結(jié)構(gòu)，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(wù)處理，從CPU負責間隔層智能設(shè)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(fù)雜情況下均具有較好的實時通信性能。
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3.網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
ISA-301C系列通訊接口設(shè)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(luò)或RS485總線方式進行通訊。與其他智能設(shè)備通訊則提供了標準的RS232、RS422或RS485接口。
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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(shè)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(shè)備之間的通訊互聯(lián)、數(shù)據(jù)交互。
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5.靈活的對時方式
ISA-301C系列接口設(shè)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(jié)合）兩種方式；此外還可以接受來自調(diào)度的對時信息。
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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(shè)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(yīng)用時也可從模板庫中導(dǎo)入，使組態(tài)過程智能化，大大減少了工程應(yīng)用中信號的配置工作量，縮短工程調(diào)試時間。
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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(luò)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。
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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(shè)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。
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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。
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技術(shù)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(shè)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(guān)技術(shù)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(guān)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(guān)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。
