導(dǎo)語(yǔ)：數(shù)字化變電站網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)分析一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

【摘要】當(dāng)前，各種新型技術(shù)被廣泛融合應(yīng)用至變電站的自動(dòng)化系統(tǒng)中，加速了變電站的數(shù)字化變革。當(dāng)前，綜合自動(dòng)化的變電站已經(jīng)全面進(jìn)入了數(shù)字化時(shí)代，并成為智能化電網(wǎng)系統(tǒng)中最重要的組成內(nèi)容。較之于傳統(tǒng)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，數(shù)字化變電站的通信網(wǎng)絡(luò)在結(jié)構(gòu)、功能及重要性等多方面都呈現(xiàn)出明顯的不同。本研究就是在明確了數(shù)字化變電站的通信標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，對(duì)變電站中的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)進(jìn)行了相應(yīng)的研究。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字化變電站；網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；研究

隨著各種先進(jìn)技術(shù)如計(jì)算機(jī)、信息、自動(dòng)化等的不斷發(fā)展，將這些技術(shù)充分應(yīng)用于變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中之后，就極大地推進(jìn)了變電站的數(shù)字化發(fā)展。當(dāng)前，數(shù)字化變電站已經(jīng)成為我國(guó)變電站的主流發(fā)展趨勢(shì)，并作為智能化電網(wǎng)中的重要組成，促進(jìn)了我國(guó)電力行業(yè)的發(fā)展，也為社會(huì)提供了源源不斷的發(fā)展動(dòng)力。在數(shù)字化變電站站中，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的重要性不言而喻，其性能的好壞將直接影響到變電站的自動(dòng)化運(yùn)行，進(jìn)而還會(huì)影響到數(shù)字化變電站的安全。

1數(shù)字化變電站的主要特性

1.1一次設(shè)備的智能化。較之傳統(tǒng)的變電站系統(tǒng)，數(shù)字化變電站有著諸多的不同之處。如數(shù)字化變電站內(nèi)部的互感器已經(jīng)發(fā)展成為電子式及光電式。不同于過去的電磁式互感器，這些新型的互感設(shè)備具備了更多的功能。如其對(duì)外能直接提供數(shù)字式的光纖以太網(wǎng)接口，而在其內(nèi)部則具有可以與外部進(jìn)行數(shù)字通信的智能斷路器及變壓器等設(shè)備，也有些變電站中支架在以此設(shè)備上加設(shè)相應(yīng)的智能終端，以便于將信號(hào)進(jìn)行數(shù)字式轉(zhuǎn)變，也能利于對(duì)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)了一次設(shè)備的智能數(shù)字化。1.2二次設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化。在數(shù)字化變電站中，其二次設(shè)備除了具備相應(yīng)的數(shù)字化功能與特征外，還擁有對(duì)外的網(wǎng)絡(luò)接口，并且其信號(hào)的傳輸都是在以太網(wǎng)的基礎(chǔ)上得以實(shí)現(xiàn)的。1.3標(biāo)準(zhǔn)化。自IEC61850這一國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施以來(lái)，傳統(tǒng)的變電站中的相關(guān)信息與網(wǎng)絡(luò)通信在標(biāo)準(zhǔn)化的差異致使其設(shè)備之間的信息交互出現(xiàn)了諸多的問題，但是對(duì)于數(shù)字化變電站而言，由于其站內(nèi)的設(shè)備都符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，從而使得站內(nèi)的設(shè)備之間都具備可互相操作的特性。1.4系統(tǒng)運(yùn)行的自動(dòng)化。數(shù)字化是綜合自動(dòng)化的必然結(jié)果，在數(shù)字化的變電站系統(tǒng)中，不論是站內(nèi)的設(shè)備，還是信號(hào)的傳輸以及信息的共享都可以自動(dòng)化。

2數(shù)字化變電站中通信網(wǎng)絡(luò)的要求

2.1功能要求。在數(shù)字化變電站中，通信網(wǎng)絡(luò)要承擔(dān)信息的實(shí)時(shí)傳遞功能，并且這種信息傳遞不僅限于系統(tǒng)內(nèi)部之間，還應(yīng)同時(shí)支持系統(tǒng)與外部之間的信息傳遞。在這一過程中，網(wǎng)絡(luò)是最不可或缺載體。因此對(duì)于數(shù)字化變電站而言，高效穩(wěn)定的通信體系的建立是確保其通信功能得以實(shí)現(xiàn)的決定性因素之一。通過對(duì)相關(guān)文件進(jìn)行檢索后發(fā)現(xiàn)，過去的部分研究中指出，通信技術(shù)是實(shí)現(xiàn)變電站自動(dòng)化的核心所在。而通信網(wǎng)絡(luò)作為變電站中實(shí)現(xiàn)各種設(shè)備有效連接的最關(guān)鍵介質(zhì)，應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)化的網(wǎng)絡(luò)需求，此外還應(yīng)具備多樣的接口類型。當(dāng)前，我國(guó)的變電站都開始向無(wú)人值守的變電站進(jìn)行轉(zhuǎn)變，站內(nèi)所傳遞的信息量也在不斷增加，因此對(duì)于通信網(wǎng)絡(luò)而言，其內(nèi)部的存儲(chǔ)空間及對(duì)信息的傳遞速度也應(yīng)進(jìn)一步提升。再加上，隨著無(wú)人值守變電站的不斷增多，在變電站中，這些通信網(wǎng)絡(luò)不僅要做到可對(duì)電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)，還在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)時(shí)。最后，在變電站的運(yùn)維上，診斷技術(shù)的進(jìn)一步智能化也是數(shù)字化變電站中通信網(wǎng)絡(luò)所應(yīng)具備的功能要求。2.2性能要求。①可靠性：由于電力的生產(chǎn)及供應(yīng)要連續(xù)不斷地進(jìn)行，為確保這種狀態(tài)的持續(xù)，通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性是首要條件，并且還不能因?yàn)槟骋辉O(shè)備的故障而造成系統(tǒng)的整體通信障礙。而隨著信息技術(shù)的發(fā)展，對(duì)變電站的監(jiān)控也將會(huì)以依附于通信網(wǎng)絡(luò)；②開放性：在變電站中，通信網(wǎng)絡(luò)不僅要保障站內(nèi)的智能設(shè)備都能進(jìn)行互相連接與擴(kuò)展，還要充分服從于系統(tǒng)的自動(dòng)化設(shè)計(jì)。其接口及協(xié)議的使用都應(yīng)滿足相應(yīng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，以便于用戶的系統(tǒng)集成；③實(shí)時(shí)性：由于系統(tǒng)內(nèi)的全部信息數(shù)據(jù)都要在獲取的第一時(shí)間進(jìn)行傳遞，尤其是在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，大量的數(shù)據(jù)都需要及時(shí)被傳輸出去，這就需要通信網(wǎng)絡(luò)具備對(duì)信息及時(shí)快速進(jìn)行傳送的功能。如根據(jù)相應(yīng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，在數(shù)字化變電站中其報(bào)文類型大致有7種，對(duì)于快速跳閘報(bào)文以及生成數(shù)據(jù)報(bào)文而言，其時(shí)限要求通常都為3ms。

3IEC61850標(biāo)準(zhǔn)

當(dāng)前在數(shù)字化變電站的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的建設(shè)過程中，IEC61850標(biāo)準(zhǔn)是唯一需要且必須遵循的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。此標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用使得變電站的通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了分層，主要為站控層、間隔層以及過程層。在前兩層之間的網(wǎng)絡(luò)只要使用MMS以及TCP/IP以太網(wǎng)或者光線網(wǎng)絡(luò)，而在后兩層之間則主要使用由單點(diǎn)向多點(diǎn)進(jìn)行傳輸?shù)囊蕴W(wǎng)，并且這種傳輸還是單向的。站內(nèi)的全部設(shè)備都使用同一的協(xié)議，并在通信網(wǎng)絡(luò)的支持下實(shí)現(xiàn)各自信息的交互。此國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)主要具有以下特點(diǎn)：①對(duì)電力系統(tǒng)整體進(jìn)行統(tǒng)一建模；②通信服務(wù)的接口都較為抽象；③服務(wù)需實(shí)時(shí)進(jìn)行；④同時(shí)配置語(yǔ)言；⑤面向?qū)ο筮M(jìn)行建模。在此標(biāo)準(zhǔn)下，多數(shù)變電站內(nèi)各產(chǎn)品之間的互操作及協(xié)議轉(zhuǎn)換等問題都得到了有效的解決。此外，這一標(biāo)準(zhǔn)的使用還使得變電站中的設(shè)備具備了自我診斷與描述以及即時(shí)使用的特點(diǎn)，進(jìn)一步便利了系統(tǒng)的集成，同時(shí)還使得變電站自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)費(fèi)用得到了極大程度的降低。

4數(shù)字化變電站的數(shù)據(jù)通信與組網(wǎng)

在數(shù)據(jù)化變電站之間都需要使用以太網(wǎng)交換機(jī)，并經(jīng)由光纖網(wǎng)實(shí)現(xiàn)站與站之間的高速互聯(lián)。在變電站中，電子設(shè)備經(jīng)由以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的匯總，而站間以及監(jiān)控中心之間也在相關(guān)的協(xié)議下實(shí)現(xiàn)互相通信。在數(shù)字化變電站內(nèi)，通常都配置有較高性能的管理機(jī)并且與主機(jī)進(jìn)行一體化安裝。在對(duì)站內(nèi)的其他信息進(jìn)行匯總時(shí)常使用多模式的通信接口，這些接口還需要充分考慮到未來(lái)的擴(kuò)展需求，同時(shí)所有信息到最后都會(huì)在以太網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)最終的交換。在數(shù)字化變電站中，其站控層內(nèi)主要包含一些監(jiān)控、告警及其他功能設(shè)備。間隔層中則主要有保護(hù)、計(jì)量、測(cè)控以及一些轉(zhuǎn)換設(shè)備等。過程層中則主要有合并單元、智能開關(guān)以及數(shù)字互感器等。在站控層內(nèi)，全面實(shí)施相應(yīng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，其內(nèi)部的后臺(tái)程序以及一些具備信息保護(hù)功能的子站都可以直接與符合標(biāo)準(zhǔn)的裝置進(jìn)行連接，并允許其接入。間隔層的特殊架構(gòu)則可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的跨間隔之間的橫向連鎖。當(dāng)變電站為110kV以下時(shí)，其自動(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)應(yīng)用單以太網(wǎng)；而超過110kV的變電站，則應(yīng)應(yīng)用雙以太網(wǎng)。在這些系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)之間的通信都應(yīng)當(dāng)符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)接入設(shè)備不能符合此項(xiàng)規(guī)約時(shí)，只能在經(jīng)過相應(yīng)的處理后才可被允許接入。在數(shù)字化變電站中，COOSE機(jī)制是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)分布式的基礎(chǔ)，通?？捎糜陂g隔層及過程層之間，主要被用于層間的縱向聯(lián)系，例如跳閘信息；也可被用于間隔層內(nèi)的橫向聯(lián)系，主要保護(hù)智能電子設(shè)備之間的信息互換等。

5結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于數(shù)字化的變電站而言，其內(nèi)部的自動(dòng)化系統(tǒng)具有一定的復(fù)雜性，而通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)就是其核心。隨著現(xiàn)有技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，數(shù)字化變電站必將逐漸以其在多方面的不同優(yōu)勢(shì)，成為變電站的主流發(fā)展趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

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作者:朱寧 丁暉 任寅平 單位:國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司銅陵供電公司