數(shù)據(jù)橋梁，智能互聯(lián)|工業(yè)協(xié)議網(wǎng)關在智能變電站中的應用

概述

智能電網(wǎng)作為現(xiàn)代電力系統(tǒng)的核心，集成了發(fā)電、輸電、配電和用電等多個子系統(tǒng)，通過先進的通信和控制技術實現(xiàn)高效、可靠和可持續(xù)的能源管理。隨著智能電網(wǎng)的快速發(fā)展，智能變電站作為智能電網(wǎng)建設的關鍵節(jié)點，其自動化、智能化水平不斷提升。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中存在的設備通信協(xié)議不兼容、數(shù)據(jù)采集效率低、安全性不足等問題在智能變電站的建設和升級中尤為突出。

智能變電站的通信需求與挑戰(zhàn)

異構設備互聯(lián)：站內(nèi)設備（如智能終端、合并單元、保護裝置、測控裝置等）可能采用不同的工業(yè)協(xié)議（如IEC 61850、Modbus、DNP3、IEC 104、Profibus等）。

標準化要求：IEC 61850是智能變電站的核心標準，但傳統(tǒng)設備通常采用Modbus等協(xié)議，這種協(xié)議差異導致系統(tǒng)集成復雜，數(shù)據(jù)交互困難，影響了變電站的運維效率和可靠性。

實時性與可靠性：電力系統(tǒng)對數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性（如GOOSE/SV報文）和可靠性要求極高，需低延遲、高精度的通信支持。

針對以上需求與挑戰(zhàn)，工業(yè)協(xié)議網(wǎng)關作為解決這些問題的關鍵技術，可用于實現(xiàn)不同通信協(xié)議之間的轉換、數(shù)據(jù)集成和設備互聯(lián)，以上海兆越通訊技術有限公司MGS-6920為代表的工業(yè)協(xié)議網(wǎng)關的應用，不僅能夠實現(xiàn)Modbus協(xié)議與IEC61850協(xié)議之間的無縫轉換，并能提供SCD（Substation Configuration Description）文件，幫助上位機快速集成和配置設備，提升智能變電站的自動化水平和運維效率，從而促進智能變電站的高效運行。

功能介紹

1. 協(xié)議轉換功能實現(xiàn)

(1)協(xié)議轉換：MGS-6920工業(yè)協(xié)議網(wǎng)關作為協(xié)議轉換的核心設備，部署在智能變電站的自動化系統(tǒng)中，實現(xiàn)Modbus RTU/TCP協(xié)議協(xié)議與IEC61850協(xié)議之間的雙向轉換，確保傳統(tǒng)設備與智能設備之間的數(shù)據(jù)互通。

(2)數(shù)據(jù)映射：通過內(nèi)置的協(xié)議轉換模塊，網(wǎng)關能夠將Modbus設備的數(shù)據(jù)點映射為IEC61850標準的數(shù)據(jù)對象（如LN、DO、DA等），并按照IEC61850的MMS（Manufacturing Message Specification）協(xié)議進行數(shù)據(jù)上送。

2. 數(shù)據(jù)采集與整合

(1)實時數(shù)據(jù)采集及預處理：MGS-6920網(wǎng)關不僅可以實時采集變電站內(nèi)各類設備的運行數(shù)據(jù)，包括電壓、電流、功率、頻率、溫度等關鍵參數(shù)，并且將采集到的數(shù)據(jù)進行濾波、校驗和格式轉換，從而確保數(shù)據(jù)的準確性和一致性。

(2)數(shù)據(jù)緩存與斷點續(xù)傳：在網(wǎng)絡波動或通信中斷的情況下，網(wǎng)關提供數(shù)據(jù)緩存功能，確保數(shù)據(jù)的連續(xù)性和完整性，并在網(wǎng)絡恢復后自動續(xù)傳。

3. 提供SCD文件

(1)SCD文件生成：在IEC61850側，MGS-6920網(wǎng)關能夠根據(jù)Modbus設備的點表與IEC61850數(shù)據(jù)模型的映射關系，自動生成SCD文件。

(2)SCD文件作用：SCD文件包含了變電站的配置信息、設備通信參數(shù)以及數(shù)據(jù)模型定義，上位機可以通過導入SCD文件快速完成設備配置和數(shù)據(jù)集成。

(3)簡化配置流程：通過SCD文件，上位機無需手動配置每個設備的通信參數(shù)，大大減少了系統(tǒng)集成的時間和復雜度。

4. 簡化上位機組態(tài)

(1)虛擬設備角色：MGS-6920網(wǎng)關在系統(tǒng)中充當虛擬設備的角色，上位機只需與網(wǎng)關通信即可獲取所有Modbus設備的數(shù)據(jù)，無需單獨配置每個設備。

(2)統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口：網(wǎng)關提供統(tǒng)一的IEC61850數(shù)據(jù)接口，上位機可以通過標準的MMS協(xié)議訪問數(shù)據(jù)，簡化了數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控的實現(xiàn)。

(3)快速集成：通過網(wǎng)關的協(xié)議轉換功能，傳統(tǒng)Modbus設備可以無縫接入智能變電站的IEC61850系統(tǒng)，避免了設備更換或改造的成本。

5. 提高系統(tǒng)可維護性

(1)遠程配置與診斷：MGS-6920網(wǎng)關支持遠程配置和診斷功能，運維人員可以通過網(wǎng)絡對網(wǎng)關進行參數(shù)設置、狀態(tài)監(jiān)控和故障排查。

(2)日志與報警功能：網(wǎng)關提供詳細的運行日志和報警信息，幫助運維人員快速定位和解決問題，提升系統(tǒng)的可維護性。

(3)模塊化設計：網(wǎng)關采用模塊化設計，支持功能擴展和軟件升級，能夠適應智能變電站未來發(fā)展的需求。

方案拓撲

技術優(yōu)勢

協(xié)議兼容性強：支持Modbus與IEC61850協(xié)議的無縫轉換，解決了傳統(tǒng)設備與智能設備之間的通信障礙。

簡化系統(tǒng)集成：通過提供SCD文件，大大簡化了上位機的配置流程，縮短了系統(tǒng)部署時間。

數(shù)據(jù)可靠性高：網(wǎng)關具備數(shù)據(jù)緩存和斷點續(xù)傳功能，確保數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡異常情況下的連續(xù)性和完整性。

運維效率提升：遠程配置、診斷功能和豐富的日志信息，顯著提高了運維人員的工作效率，降低了維護成本。

擴展性強：模塊化設計支持功能擴展和升級，能夠滿足智能變電站未來發(fā)展的需求。

產(chǎn)品介紹

MGS-6920 工業(yè)協(xié)議轉換網(wǎng)關

? 網(wǎng)絡接口：支持2個10/100M以太網(wǎng)接口，具備AUTO MDI/MDIX功能和雙級抗雷防護。

? 串口接口：支持4個全隔離RS485接口，采用三級防護設計，確保通信穩(wěn)定性。

? 協(xié)議支持：支持多種工業(yè)協(xié)議的轉換，包括IEC61850、Modbus RTU/TCP、Profinet、Ethernet/IP、EtherCAT、OPC UA等。

? 工作環(huán)境：支持寬溫工作范圍（-40～85℃），適應變電站的嚴苛環(huán)境。