数字化变电站通信网络研究

闫其尧

摘 要 随着电网的不断壮大发展以及电力市场的改革，现有常规的变电站已经不能满足时代发展的需求。电力设备逐步向小型化、智能化的方向迈进，因此，数字化变电站的发展在电力系统占比越来越重，所起到的作用的也是十分重要的。本文将通过对数字变电站的网络通信的要求以及系统结构做出分析研究，为数字化变电站的发展打下一定的基础。

【关键词】数字化 网络 通信

变电站是电力系统中的重要枢纽和关键接点，实现变电站之间相互协调、配合是实现整个电网安全稳定运行的首要之重。从我国目前的情况来看，变电站经过几十年的发展，尤其是最近随着电网改革的发展，自动化技术有所提升，但是面对错综复杂的电力系统，其远远达不到要求。随着智能化技术设备的引入以及计算机网络在电力系统中的使用，在不久将来，全数字化变电站必将成为时代主流。

1 数字化变电站概述

通俗的来讲，数字化变电站就是使得一次设备、二次设备实现智能化、数字化，然后通过采用统一的标准平台，来达到信息互通和联动操作的目的的变电站。其主要特征：一次设备的数字化、智能化；二次设备的数字化、网络化；变电站通信网络和系统实现IEC61850标准化。

2 数字化变电站通信网络要求

2.1 硬件性要求

（1）数字变电站内一、二次设备之间必须全部实现全数字化光纤网通信，以保证电气量的采集、传输和保护正确无误的动作；

（2）全站实行统一的标准化平台。实现平台的标准化，有利于实现数据的交换对接、可靠传输信息等；

（3）一次设备全部采用数字化、智能化设备；另外，所有数据的采集、传输必须使用光纤，保证信号可以百分之百准确无误的传送。

2.2 功能性要求

在数字变电站中，通信网络的主要功能是保证站内各系统之间的联通以及与电力系统内其他站点的联络，使得各个变电站在电力系统中形成一个完整的体系。通信网络的性能要求在以下几个方面：

2.2.1 可靠性

电力系统的安全可以说直接关系到国民经济的发展，所以首先必须保证其安全性。

2.2.2 开放性

开放性是从变电站的长远发展来讲的，便于后期的扩展以及服从标准统一。

2.2.3 实时性

如果出现故障，要求保护在几秒之内动作，通信网络还必须具备实时性，以保证信号能够及时送达。

3 数字化变电站通信网络系统

随着数字化变电站的推进，传统的连接方式也发生了变化，包括变电站的控制技术、电气量的采集方式，断路器、隔离开关之间的联动方式。数字化变电站通信方案可以分為三种模式：

3.1 点对点连接模式

即传感器、动作机构、傲虎机构三者之间信息交换的方式采取的是一对一的模式。

3.2 过程总线模式

控制和测量数据的分离通信系统将合并到一起。

3.3 过程总线和站总线合并模式

统一总线的优点是信息的完全共享、统一的访问和存储方式。.

4 数字化变电站通信网络结构

现代数字化变电站通信的网络结构都是按照控制、监视、保护三大基本功能要求将网络划分为三个层级，即变电站层、间隔层和过程层，由过程层网络和站级网络进行通信连接。自动化系统接口模型如图1 所示。

4.1 站级网络

由于间隔层设备之间以及间隔层和变电站层之间需要共享电压、电流值及状态信号，而且间隔层IED数量较多，为保证通信可靠性，站级网络采用100MB双光纤交换式以太网结构。

4.2 过程层网络

过程层往间隔层传送的数据较多，包括采样测量值（SAV报文）和分合闸命令（GOOSE报文）等，它们都有很高的实时性要求，为避免通道堵塞，过程层选择基于交换式以太网的串行通信网络。

5 结论

数字化变电站自动化技术的发展是顺应时代的发展，是电力系统的规划发展要求。实现数字化变电站通信的自动化是实现数字化变电站的关键步骤。从目前的情况来看，数字化变电站的发展之路还有很长一段距离，也正在高速的向着数字化迈进，相信在不久的将来，实现变电站的全数字化指日可待。

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作者单位

中煤科工集团南京设计研究院有限公司 江苏省南京市 210031