USB转串口方式在综合自动化系统中的创新应用

朱长东+邹冰+官习炳+华静

摘要：变电站综合自动化系统有很多是采用串口方式进行通讯，串口一旦损害就将造成设备的通讯中断，影响系统的正常运行，严重会导致自动化变电站失去监视。根据以往的维护经验，利用一个小的装换装置就解决了串口维护的大问题，缩短了通讯中断的时间并降低了维护成本。

关键词：综合自动化；串口通讯；USB

变电站综合自动化系统的稳定运行及维护水平的高低对整个电力系统的安全运行起着至关重要的作用，而在该系统中计算机串口承担着与各种智能设备的通讯、与后台监控机以及调度端通讯等多种任务，在串口通讯中断的情况下如何能快速恢复通讯保证综自系统的正常运行就非常重要。

一、运行维护中的问题

从上面的分析可以看出计算机串口在监控系统中起着非常重要的作用，但是经过这几年的应用发现计算机串口由于其工作电压低，并且都是与其它智能设备相连，外部的强电如果窜入就会烧毁串口，有时也可能因为传输距离远串口工作电源不稳而影响传输质量，特别是现在大量使用的FDK系统投运时间过长，随着后台监控机因老化严重，给维护带来很大工作量，因此六个采用FDK监控系统的110kV变电站近年实行了逐步更换监控机的计划，在更换的过程中我们发现：计算机一般只有一个串口，如果主板自带一个扩展串口也只有两个，不能满足数据采集的需要。以前使用的扩展串口卡是ISA插槽的，而目前的计算机主流主板都采用了更为先进的PCI扩展插槽没有ISA插槽了，如果再配置一块MOXA/PCI扩展卡则存在着以下诸多问题：

（一）一块MOXA/PCI扩展卡购买需要一千元多元，而现在一台电脑主机也才四千元，相比而言扩展卡费用太高，太贵。

（二）如果我们依旧使用原有的ISA插槽的扩展卡，则必须使用带ISA插槽的主板也就是非主流主板，肯定会为今后的维护带来麻烦，也是不可取的。

（三）由于串口扩展卡是计算机专用板卡，一般只有工业上才会使用，所以宜昌卖电脑配件的商店都没有现货，只有从武汉或其它地方调货，但一般时间都很长，曾经有一次花了一个多月才到，致使监控系统后台机与保护装置的通讯也中断了一个月，影响了系统的稳定运行。

（四）串口扩展卡的驱动及说明书使用的都是英文，安装过程中又有许多选项，只要有一项选错就会使扩展卡不能正常工作，如果是没有接触过的人来安装就会很麻烦。

（五）现在监控系统主机都有许多数据线与外部连接，如果要更换扩展卡的话就要拆除所有数据线打开机箱才能更换，非常不方便，而且这些数据线如果恢复时有错或接触不良造成通讯不上后果就更严重。

二、寻找解决方案并实施

针对这种情况，我们对计算机的硬件配置进行了仔细研究发现现在的计算机主机一般都配有较多USB口，而且这些USB口的使用率也很低，如果我们能够充分利用这些USB口把它转换成串口则可以轻松解决上述问题：

（一）一根USB转串口线只需要几十元，费用要比专用的扩展卡便宜了许多，而且又使计算机硬件资源得到了充分的利用。

（二）USB转串口的驱动都是中文说明，驱动安装起来简单方便。

（三）安装USB转串口线时也不需要拆除计算机，只需要把USB線往计算机USB端口上一插就行，免除了拆除计算机的麻烦。

（四）USB转串口线现在使用的比较普遍，卖电脑配件的商店都有出售，如果再有损坏更换起来也可以保证快速性，保障系统能够在最短的时间内恢复运行。

（五）USB转串口的通讯传输速率现在已经可以达到1Mbps，而现在系统使用的串口的通讯传传输速率最高才是9600bps，因此USB转串口可以充分的满足现有系统的传输要求。

这种新方式的可行性在实践中得到了验证，首先这种新方式的是大公桥变电站，在完成新机器的系统重装后，配合全站预试工作，经过调试系统恢复正常运行，效果很令人满意。随后，宝塔河、伍家岗、茶庵子相继完成了更换工作。

南瑞的RCS9600系统中只需两个串口，因此我们选用了主板另带一个扩展串口的机型，可以满足运行需要，但是在运行过程中发现因机器性能差别或通讯距离较远造成的串口发送电平不够而导致通讯异常的问题，因为没有备用串口又不能因为一个串口问题就更换监控机而导致问题无法解决，所以这次利用USB转串口的经验也成功解决了这个难题。

四方、许继公司的数据采集装置与后台监控机之间采用了网络通讯方式，但是在南瑞、四方、许继三个公司的远动系统中还是采用了工控机ISA扩展串口来实现与GPS对时及与调度之间的通讯，前几个站换下来的ISA扩展串口卡没有损坏完全可以作为这些系统的备件，一旦有损坏情况发生可以减少购买备件这个花费时间最长的环节，能使远动系统在最短时间内恢复正常运行。

三、结束语

这次成功的创新，既降低了后台监控机的配置费用，降低了维护费用，对综自站来说USB口成为系统所需串口的很好的备件，远动系统若有更换需要也不用另外购买串口卡，特别是还大大提高了异常处理的效率，为系统安全稳定运行提供了可靠的技术支持，真可谓一举三得。

参考文献：

[1]史素华.无人值班变电站综合自动化系统研究[D].华北电力大学（北京），2007.

[2]于颖杰.CAN总线在电力监控系统中的应用[D].上海交通大学，2007.