數字化變電站通信網絡研究

閆其堯

摘 要 隨著電網的不斷壯大發展以及電力市場的改革，現有常規的變電站已經不能滿足時代發展的需求。電力設備逐步向小型化、智能化的方向邁進，因此，數字化變電站的發展在電力系統占比越來越重，所起到的作用的也是十分重要的。本文將通過對數字變電站的網絡通信的要求以及系統結構做出分析研究，為數字化變電站的發展打下一定的基礎。

【關鍵詞】數字化 網絡 通信

變電站是電力系統中的重要樞紐和關鍵接點，實現變電站之間相互協調、配合是實現整個電網安全穩定運行的首要之重。從我國目前的情況來看，變電站經過幾十年的發展，尤其是最近隨著電網改革的發展，自動化技術有所提升，但是面對錯綜復雜的電力系統，其遠遠達不到要求。隨著智能化技術設備的引入以及計算機網絡在電力系統中的使用，在不久將來，全數字化變電站必將成為時代主流。

1 數字化變電站概述

通俗的來講，數字化變電站就是使得一次設備、二次設備實現智能化、數字化，然后通過采用統一的標準平臺，來達到信息互通和聯動操作的目的的變電站。其主要特征：一次設備的數字化、智能化；二次設備的數字化、網絡化；變電站通信網絡和系統實現IEC61850標準化。

2 數字化變電站通信網絡要求

2.1 硬件性要求

（1）數字變電站內一、二次設備之間必須全部實現全數字化光纖網通信，以保證電氣量的采集、傳輸和保護正確無誤的動作；

（2）全站實行統一的標準化平臺。實現平臺的標準化，有利于實現數據的交換對接、可靠傳輸信息等；

（3）一次設備全部采用數字化、智能化設備；另外，所有數據的采集、傳輸必須使用光纖，保證信號可以百分之百準確無誤的傳送。

2.2 功能性要求

在數字變電站中，通信網絡的主要功能是保證站內各系統之間的聯通以及與電力系統內其他站點的聯絡，使得各個變電站在電力系統中形成一個完整的體系。通信網絡的性能要求在以下幾個方面：

2.2.1 可靠性

電力系統的安全可以說直接關系到國民經濟的發展，所以首先必須保證其安全性。

2.2.2 開放性

開放性是從變電站的長遠發展來講的，便于后期的擴展以及服從標準統一。

2.2.3 實時性

如果出現故障，要求保護在幾秒之內動作，通信網絡還必須具備實時性，以保證信號能夠及時送達。

3 數字化變電站通信網絡系統

隨著數字化變電站的推進，傳統的連接方式也發生了變化，包括變電站的控制技術、電氣量的采集方式，斷路器、隔離開關之間的聯動方式。數字化變電站通信方案可以分為三種模式：

3.1 點對點連接模式

即傳感器、動作機構、傲虎機構三者之間信息交換的方式采取的是一對一的模式。

3.2 過程總線模式

控制和測量數據的分離通信系統將合并到一起。

3.3 過程總線和站總線合并模式

統一總線的優點是信息的完全共享、統一的訪問和存儲方式。.

4 數字化變電站通信網絡結構

現代數字化變電站通信的網絡結構都是按照控制、監視、保護三大基本功能要求將網絡劃分為三個層級，即變電站層、間隔層和過程層，由過程層網絡和站級網絡進行通信連接。自動化系統接口模型如圖1 所示。

4.1 站級網絡

由于間隔層設備之間以及間隔層和變電站層之間需要共享電壓、電流值及狀態信號，而且間隔層IED數量較多，為保證通信可靠性，站級網絡采用100MB雙光纖交換式以太網結構。

4.2 過程層網絡

過程層往間隔層傳送的數據較多，包括采樣測量值（SAV報文）和分合閘命令（GOOSE報文）等，它們都有很高的實時性要求，為避免通道堵塞，過程層選擇基于交換式以太網的串行通信網絡。

5 結論

數字化變電站自動化技術的發展是順應時代的發展，是電力系統的規劃發展要求。實現數字化變電站通信的自動化是實現數字化變電站的關鍵步驟。從目前的情況來看，數字化變電站的發展之路還有很長一段距離，也正在高速的向著數字化邁進，相信在不久的將來，實現變電站的全數字化指日可待。

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作者單位

中煤科工集團南京設計研究院有限公司 江蘇省南京市 210031