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电力系统常用的通讯协议及其在Speedgoat系统中的实现

moboyou 2025-05-14 14:28 17 浏览

在电力系统中,IEC 61850协议、DNP3协议、Modbus TCP广泛应用于远程终端设备(RTU)、智能电子设备(IED)交互以及监控和数据采集(SCADA)系统。

一、IEC 61850协议

IEC 61850是一种电力系统自动化的协议标准,用于实现SCADA系统、IED和传感器之间的机器对机器(M2M)通信和互操作性。它是在电力系统中的信息交互中,应用最广泛的通讯标准之一。

IEC 61850协议由三部分组成,包括MMS(制造消息规范)协议、GOOSE(通用面向对象变电站事件)协议、SV(采样值)协议。

  1. MMS协议基于TCP/IP,一般用于监视数据或向保护继电器发送控制命令。
  2. GOOSE协议基于多播以太网,主要用于IED到IED的通信。
  3. SV协议基于多播以太网,用于传输采集的各种数据。

Speedgoat为IEC 61850协议提供多种功能支持,其提供的板载以太网接口和插入式以太网I/O模块及匹配的Simulink驱动,支持MMS协议、GOOSE协议和SV协议,完成实时仿真、功能验证和测试。

一个典型的IEC 61850 MMS服务器应用如下图所示,MMS服务器(Speedgoat实时仿真设备)通过与SCADA/HMI设备的MMS协议或通过与传感器和执行器的GOOSE和SV协议实现数据交互,进而实现智能电子设备(IED)的模拟。

在仿真系统中,可通过使用多个MMS服务器模块,有效地模拟复杂的变电站系统。

一个典型的IEC 61850 MMS客户端应用如下图所示, IEC 61850 MMS客户端(Speedgoat实时仿真设备)通过MMS协议或GOOSE协议与IED交互数据,模拟SCADA/HMI或其他控制设备。


二、DNP3协议

分布式网络协议(DNP3)是一种基于TCP/IP的通信协议,用于发电和配电行业。它允许SCADA系统与远程终端单元(RTU)或智能电子设备(IED)之间的通信。

DNP3主站,能够与多个DNP3从站进行通讯,通过发送读取、控制和冻结请求来访问DNP3从站数据,如模拟输入、计数器和开关量输出。


Speedgoat能够为客户提供,专门支持DNP3主站和DNP3从站的板载以太网接口和插入式以太网I/O模块及匹配的Simulink驱动。

Speedgoat所提供的DNP3主站模块,能够基于MATLAB和Simulink实现硬件在环(HIL)仿真,用于测试远程站,如远程终端单元(RTU)、智能电子设备(IED)和可编程逻辑控制器(PLC),是监控和数据采集(SCADA)系统和能源管理系统(EMS),控制站快速控制原型(RCP)的理想选择。

一个DNP3主站的典型应用如下图所示,DNP3主站(Speedgoat实时仿真设备)与DNP3从站设备(远程终端单元(RTU)、智能电子设备(IED))可直接完成交互数据。

Speedgoat所提供的DNP3 从站模块是远程终端单元(RTU)、智能电子设备(IED)和可编程逻辑控制器(PLC)的快速控制原型(RCP)的理想选择。用于测试中央控制站,如能源管理系统(EMS)、配电管理系统(DMS)和变电站自动化系统。

一个DNP3从站的典型应用如下图所示,DNP3从站(Speedgoat实时仿真设备)与DNP3主站设备交互数据。


三、Modbus TCP协议

Modbus是工业自动化和电力系统行业中常用的通信协议,遵循客户端-服务器体系架构的开放式通信协议,存在多种版本和硬件层,如基于以太网上的Modbus TCP。

其通信的设备分为主站(mater)和从站(slave),主站为主动方,从站为被动方。

针对Modbus TCP协议,Speedgoat也有专用的I/O模块和板载以太网接口及匹配的Simulink驱动,支持您的控制算法和仿真模型能够与外部Modbus的设备和系统交换数据,验证电力系统的控制、保护、网络安全等功能。

Speedgoat所提供的Modbus TCP主站,常用于开发监控和数据采集(SCADA)系统和可编程逻辑控制器(PLC)的快速控制原型,测试远程服务器,如电机驱动器、传感器和智能电子设备(IED)。

一个Modbus TCP主站的典型应用如下图所示,Modbus TCP主站(Speedgoat实时仿真设备)与Modbus TCP从站设备(远程终端单元(RTU)、智能电子设备(IED))交互数据。

Speedgoat所提供的Modbus-TCP从站,是现场级工业设备(如电机驱动器和电网设备,如远程终端设备(RTU)和智能电子设备(IED))快速控制原型设计(RCP)的首选。

一个Modbus TCP从站的典型应用如下图所示,Modbus TCP从站(Speedgoat实时仿真设备)与Modbus TCP主站设备交互数据。

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