刍议电力自动化智能变电站通信网络

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摘 要：通信网络是电力自动化系统的关键技术，本文根据笔者多年的工作经验并翻阅相关电力自动化方面的书籍，详细介绍智能变电站通信网络的分层与实现。

关键词：智能变电站；间隔层；过程层；站控层

中图分类号：TN711文献标识码：A 文章编号：

0 引言

我国目前已经进入网络时代，网络通信也已成为整个电力系统的重要组成部分之一。本文主要介绍智能变电站中的网络通讯应用。

1 通信网络概况

就我国电力系统而言，其专用通信网络现已建设成为以光纤通信为主干网的通信线路，覆盖各地区的变电站、电厂。电力系统数据通信网络不仅能够支持 EMS、远动、实时数据通信等业务，而且还能支持基本语音通信业务，如行政及调度电话等。当前，我国电网自动化系统现场局域网对不同电压等级分别采用了不同类型的通信网络控制，如 RS485 总线、CAN、互联网等等。近些年，伴随着智能开关及电子互感器的问世及其在电网中的应用，电力系统设备自动化程度不断提高，这就使得电网中一次设备与二次设备的无缝集成变为可能。

2 智能变电站通信网络

2.1 体系分层

智能变电站分为过程层、间隔层和站控层

（1）过程层。过程层包括变压器、断路器、隔离开关、电流/电压互感器等一次设备及其所属的智能组件以及独立的智能电子装置。

（2） 间隔层。间隔层设备一般指继电保护装置、系统测控装置、监测功能组主 IED等二次设备，实现使用一个间隔的数据并且作用于该间隔一次设备的功能，即与各种远方输入/输出、传感器和控制器通信。

（3） 站控层。站控层包括自动化站级监视控制系统、站域控制、通信系统、对时系统等，实现面向全站设备的监视、控制、告警及信息交互功能，完成数据采集和监视控制（SCADA） 、操作闭锁以及同步相量采集、电能量采集、保护信息管理等相关功能。

2.2 网络结构

智能变电站自动化系统采用的网络架构应合理， 可采用以太网、 环形网络， 网络冗余方式宜符合 IEC61499及 IEC 62439的要求。

110kV 及以下变电站网络结构

（1）站控层网络。通过相关网络设备与站控层其他设备通信，与间隔层网络通信。 逻辑功能上，覆盖站控层之间数据交换接口、站控层与间隔层之间数据交换接口。网络结构拓扑宜采用单星型；

（2）间隔层网络。通过相关网络设备与本间隔其他设备通信、与其他间隔设备通信、与站控层设备通信。逻辑功能上，覆盖间隔层内数据交换、间隔层与站控层数据交换、间隔层之间（根据需要）数据交换接口。间隔层网络支持与过程层数据交换接口。

（3）过程层网络。通过相关网络设备与间隔层设备通信。逻辑功能上，覆盖间隔层与过程层数据交换接口。

过程层网络在目前有2种组网方式：网络方式，网络结构拓扑宜采用星型，宜按照双网配置；采用点对点连接方式。

2.3 网络划分

2.3.1站控层、间隔层网络交换机宜冗余配置，每台交换机端口数量除满足站控层设备接入要求，还应满足与二次设备室内交换机级联连接的要求，端口数量根据实际工程情况可配置大于或小于 24 口的交换机， 但宜尽量减少交换机数量。

2.3.2智能变电站区别与常规变电站之一就是引入过程层网络，过程层网络因为其可靠性要求高，在采用网络组网方式时，宜独立组网，不与站控层、间隔层公用网络交换机,对克靠性要求特别高宜采用双网冗余机制。

2.4 网络通信设备配置原则

（1）网络交换机应采用工业级或以上等级产品制；

（2）当交换机用于传输SV或GOOSE等可靠性要求较高的信息时应采用光接口。

（3）全光口配置的交换机的规格一般选用8口、16口或24口；全电口配置的交换机的规格一般选用16口、24口或48口；光口/电口混合配置的交换机可根据工程具体需求进行选型。

2.4.1站控层网络交换机

a) 110kV及以上电压等级变电站站控层，宜冗余配置2台网络交换机，每台交换机端口数量应满足应用需求。

b) 站控层交换机宜采用100M电口，站控层交换机之间的级联端口应采用1000M端口。

c) 当交换机处于同一建筑物内且距离较短时宜采用电口联接，其余应采用光口互联。

2.4.2过程层网络交换机

a) 根据间隔数量合理配置交换机数量，每台交换机保留适量的备用端口。

b) 每台交换机的光纤实际接入数量不宜超过16对。

c) 任两台智能电子设备之间的数据传输路由不应超过4个交换机。

d) 任两台主变的智能电子设备不宜接入同一台交换机。

e) 过程层交换机与智能设备之间的连接采用100M光口，交换机级联端口采用1000M光口。

f) 每面交换机柜内布置4-6台交换机。

2.5 网络通讯介质

二次设备室内网络通信介质宜采用屏蔽双绞线；通向户外的通信介质应采用光缆。

过程层网络中采样值和保护 GOOSE 等可靠性要求较高的信息传输宜采用光纤连接(宜采用1310nm多模光缆)。

3 结语

综上所述，由于电力自动化程度不断提高，因此对网络通信的性能提出了更高的要求。这就要求我们必须在设计通信网络方案时，尽可能选择一种可靠性高、实用性强、经济效益良好的方案，因为它对提高电力系统自动化水平有着十分重要的现实意义。

参考文献：

［1］冯倩.电力自动化的通信网络分析研究［1J］.中国科技博览，2011（20）

［2］李亚玲.浅析电力自动化的通信网络分析研究［J］.价值工程，2011（3）

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