长园深瑞ISA-301C通讯管理单元

概述：

ISA-301C系列通讯接口设备是深瑞公司为适应变电站综合自动化的需要，在总结多年从事变电站综合自动化系统开发及运行经验的基础上，运用成熟的计算机技术和网络通信技术推出的基于以太网的通讯管理单元。

作为变电站综合自动化系统的通讯枢纽装置，ISA-301C连接着各种不同的智能采集控制设备和监控端，协调各设备与监控端的数据和命令交互。具体来说，它连接着间隔层的保护测控装置和各种智能采集设备，收集系统模拟量、开关量和电度等信息；经规约转换后向各级监控系统（变电站当地后台或调度系统）。同时，它接收后台监控或调度的控制命令，转发给相应的智能设备，完成控制端和间隔层设备的信息交互。

ISA-301C使用了更为紧凑、更具智能的各种功能板和接口板插件，使之具有更长周期的使用寿命。当需要扩充、增加功能时，只需要简单的扩充插件、增加相应的功能软件，而不需要替换已有的ISA-301C装置。因此，使得运行成本更低、更容易维护。

装置已成功应用于110kV及以下变电站1000余套。

应用范围

ISA-301C系列通讯接口设备，适用于110kV站及以下综合自动化系统。装置采用TCP/IP局域网接口与站层系统进行通讯；根据角色的不同，可细分为综合自动化系统的前置机、远动工作站以及规约转换器等。根据不同电压等级变电站的规模和具体控制要求，大型变电站可采用双网配置，小型变电站则一般采用单网配置。

根据使用环境以及功能软件的不同，ISA-301C可以划分为以下几种型号：

功能：

1.         总控单元

对于简单的变电站系统，由于规模比较小，往往是只配置一套通讯接口设备：该通讯接口设备既需要全部接入本站内的全部设备，还要负责与各级监控系统进行通讯；其中包括①当地监控系统、②保护信息系统、③各级调度调度系统、④保护装置、⑤测控装置、⑥保护测控一体化装置、⑦电能电表、⑧直流屏等智能装置。在这种情况下，应该采用总控单元ISA-301CA/ISA-301CB来负责变电站内全部系统和设备之间的通讯。

作为总控单元，它具备远动工作站、前置机和规约转换器的全部功能。

2.远动工作站

ISA-301CC/ISA-301CD用作远动工作站，可与远方集控中心或调度主站系统通讯。传输媒介既支持载波、数字光纤通讯，也支持网络通讯，提高了信息的传输容量和实时性。

对于所有站内信息，远动工作站按照“直采直送”的原则上送主站；此外遥信信息还可以通过或、与、同或、异或的处理方式生成新的遥信信号，这样既可压缩上传的数据量，又能获得系统无法直接采集到的特殊信号。

远动工作站遵循开放系统要求，提供电力系统行业的标准化协议，包括DL/T 451–91、DL/T 634.5101－2002、DL/T 634.5104－2002等，实现了与不同主站系统互联的兼容性。

3. 前置机

当变电站内的保护及保护测控装置数量众多时，往往需要将这些装置分摊到多个不同的网络中去，以使每个网络的负荷保持在合理的水平，利于网络的稳定运行。另外，根据保护和测控功能互不干扰的原则，也需要将保护和测控分别组网。在每一个子网中，需采用ISA-301CE/ISA-301CF前置机来管理。

4.保护管理机

ISA-301CG用作保护管理机，可接入本公司所有系列的保护及保护测控装置。通过保护管理机，能提供多个通讯接口给SCADA系统，接口形式可以是串口也可以是以太网；每个接口既可管理所有保护装置，也可独立管理一部分保护装置，均摊各个接口的负荷。由于与SCADA系统的接口采用了标准化协议(IEC103规约)，将保护装置内部通讯的复杂性完全隐藏，方便了接入到不同的SCADA系统。

5.规约转换器

随着变电站自动化程度越来越高，站内大多数设备都采用了智能模块并提供通讯接入，且每种设备的接口不一样，通讯规约也各不相同。为了将诸如此类的直流屏、交流屏、电度表、小电流接地选线、微机消弧、消防报警等智能设备接入到系统中，需将以上规约转换为一种SCADA系统所识别的规约。作为规约转换器，ISA-301CH能接入国内外众多厂商的智能设备，并有与之通讯的成功案例。

特点：

1.实时多任务操作系统

ISA-301C系列通讯接口设备采用高性能的32位CPU，运行于嵌入式实时多任务操作系统；通过软件和硬件的良好配合，实时、可靠、稳定、高效地完成变电站自动化系统的通信任务。

ISA-301C系列通讯接口设备所选用的嵌入式实时操作系统，以其良好的可靠性和卓越的实时性被广泛应用在通信、军事、航空、航天等高精尖技术及实时性要求极高的领域中，也很好的满足了电力系统对于数据实时性的要求。

装置采用多任务管理，不同任务安排不同的优先级，各任务独立运行各不干扰。各种通讯协议的处理之间也相互独立，当某一通讯出错时，不会影响到其他通讯的正常运行。此外，系统还对各任务进行监视，当某一任务出现异常时，系统会对其进行适当的处理，做到故障的自检测和自恢复。

2. 多CPU结构

ISA-301C系列接口设备采用多CPU结构，具有强大的处理能力和充足的系统资源。主CPU负责液晶显示和调度任务处理，从CPU负责间隔层智能设备的规约解析。通过多CPU的分工、合作，确保自动化系统在各种复杂情况下均具有较好的实时通信性能。

3.网络架构

ISA-301C系列通讯接口设备与站层后台监控采用以太网通讯，与间隔层ISA保护测控装置可以采用工业以太网、CANBUS网络或RS485总线方式进行通讯。与其他智能设备通讯则提供了标准的RS232、RS422或RS485接口。

4.通讯规约

装置具有完善的通讯规约库。与后台通讯采用DL/T 634.5104–2002传输规约，与ISA保护测控装置通讯采用《ISA扩展103规约V1.0》或《基于CAN网保护测控通讯规约V3.02》。此外还支持多种电力行业标准规约，具有与不同厂家的同种规约的互操作性；支持大部分厂商的配套智能化设备，如微机高压保护测控单元、数字电度表、微机直流电源、小电流接地选线等通讯规约，支持与各种不同智能设备之间的通讯互联、数据交互。

5.灵活的对时方式

ISA-301C系列接口设备提供GPS时钟对时接口，支持IRIG-B（DC）码对时、差分脉冲对时（需与GPS报文对时相结合）两种方式；此外还可以接受来自调度的对时信息。

6.功能强大的组态

通过在PC机上使用功能强大的配置组态工具，可以方便地完成变电站信息的生成和维护。通讯接口设备组态工具拥有人性化的用户界面，提示信息明确，操作方便，提供灵活多样的开放式数据库标准。

根据变电站内装置虽多但型号却不多的实际情况，组态工具引入了装置模板的概念，可以按照型号将装置的常用信息编制成保持为模板，应用时也可从模板库中导入，使组态过程智能化，大大减少了工程应用中信号的配置工作量，缩短工程调试时间。

7.周全的备份处理

使用双机配置的通讯管理单元在软硬件上相互独立，故障互不影响。正常工作情况下，两单元处于一主一备状态。一旦处于工作状态的通讯单元发生故障后，双机联络线迅速将各通信接口切至备用通讯单元，将故障通讯单元与外部接口隔离，同时启动备用通讯单元进入工作状态，确保系统的正常运行。

8.完备的事件记录

系统的可靠运行离不开完善的记录，ISA-301C系列接口设备提供了完备的记录以供在系统正常及故障时对当时状况的辅助分析；对遥控操作记录和本机运行记录掉电保持。

9.实用的调试功能

系统在正常运行前需要全面的调试，而在调试过程中经常会遇到条件不成熟的情况，又或者在调试时发现问题需定位问题的所在。为此，装置特意增加了包括虚拟信号、虚拟事件、各种信号表等实用的辅助调试功能，从而提高现场安装调试的速度和分析问题、解决问题分析的效率。

技术指标：

直流工作电源：220V，允许偏差：-20% ～ +15%

通讯速率：CAN网接口

波特率范围5K～1Mbps（5K、10K、20K、40K、80K、100K、200K、400K、800K和1M中任选一个），波特率缺省为80Kbps。

若波特率设为缺省值（80k），则有效通讯距离一般不小于800m。

RS232、RS485和RS422串口：波特率范围300～38400bps任意可选，波特率缺省为9600bps、1位起始位、8位数据位、无校验位和1位停止位。

以太网：传输速率为10/100Mbps。

相关技术条件

正常工作环境：

环境温度：-10℃ ～ +60℃

相对湿度：5% ～ 90%

大气压力：70kPa ～ 106kPa

贮存、运输极限环境温度：-20℃ ～ +70℃

抗高频电气干扰性能符合国标GB6162的有关规定

抗辐射电磁干扰性能符合国标GB/T14598严酷等级为III级的规定 装置能承受IEC-255-22-2规定的严酷等级为III级的静电放电试验

装置绝缘耐压、耐湿热、抗振动、抗冲击、抗碰撞性能符合国标GB7261-87的有关标准

装置工作环境为无危险、无腐蚀性气体及异电尘埃、无严重霉菌、无剧烈震动源、不允许有超过发电厂变电站范围内可能遇到的电磁场存在。