以EPON通信技术为基础的智能变电站保护控制技术探讨

苟晓杰



以EPON通信技术为基础的智能变电站保护控制技术探讨

苟晓杰

南京南瑞集团公司，江苏 南京 211000

对当前智能变电站网络通信系统的基本特征与技术要求进行了分析，同时考虑到如果选择以太网交换机组网，会存在设备造价过高的问题，提出了将EPON技术应用到智能变电站网络系统中，并对此时的通信系统效果进行了分析，结果表明该方案的实行是具有较强的实践优势的，能够实现更加稳定、可靠的宽带传输，能够满足实际的应用需求。

EPON通信技术；智能变电站；保护控制；探讨

引言

EPON（Ethernet Passive Optical Network）是一种光纤接入网技术，目前在电信宽带、以及网吧建设等方面都具有十分广泛的应用，同时也初步开始应用于电力系统自动化业务之中。由于该技术在智能家居、电动汽车充换电站方面具有的良好发展前景，本文结合智能变电站保护控制的功能技术要求以及在过程层通信系统业务方面具有的基本特征，将EPON技术引入到智能电站防控系统中，基于此设计了技术仿真平台，同时结合一个典型智能变压器其差动保护功能的具体实现过程进行了分析研究，对其进行了评测，对其中的关键指标进行了分析[1]。

1 业务分析

1.1 通信业务特点

数据分散采集、功能集中处理，这是智能变电站防控系统设备的基本工作模式。即SV采样值数据经过过程层网络进行分散采集然后进行传输，随后对继电保护功能进行运算，再通过智能终端设备实现跳闸操作。智能变电站信息传输中，通过使用了具有较好抗干扰性的光纤介质传输。如果其过程层网络组网是通过EPON技术实现的，则在护士系统冗余的情况下，整个通信系统想要实现终端设备与监控系统之间的有效通信，所需的设备仅为分光器、OLT各一台，以及若干ONU就可实现。如果EPON技术能够满足智能变电站的技术要求，即能够确保信息传输的可靠性、实时性，则这种组网构架是更具成本优势的。因此，研究EPON技术基础上的智能变电站防控技术是十分必要的，且具有重要的现实意义的[2]。

1.2 关键通信指标

（1）网络流量

一般在站控层网络中需要进行的监控数据信息是相对较少的，网络流量的需求通过100M以太网就能够有效的满足，而对于GOOSE、采样值报文而言，由于其对实时性具有更高的要求，因此，会产生较大的网络流量。这就要求在实际的智能变电站设计中，需要对两者的组网模式以及网络划分进行专门的设计，需要对站内网络流量进行有效的评估。

（2）网络带宽

所谓网络宽带指的是，网络在一个相对固定的时间范围内，能够通过的数据的最大位数，类似于高速公路宽度，如果越宽则在同一时刻能够共同行驶的车辆数目就越多，如果网络宽带越大，则说明网络中能够通过的数据信息就会越多。所以，通过会用宽带来对网络的数据传输能力进行分析，是评价其传输能力的重要指标，基本单位为bit/s。当前，应用较为普遍的以太网为100 Mbit/s[3]。

（3）GOOSE 传输时延

GOOSE能够实现对信息的快速传递，是智能变电站所特有的。在智能变电站中需要进行保护跳闸或是联闭锁的时候，对传输性能具有较高的要求。

2 EPON 技基础上实现的继电保护控制设计

当前，在变电站设计中，其过程层工业主要是通过以太网通信技术实现的。保护控制设备中都有以太网接口，需要进行户外安装的控制设备也大部分是以以太网口的方式实现的。如果将采用EPON技术实现其过程层的网络组网，也就是说将以太网交换机用EPON设备进行替代，包括了分光器、ONU等，同样的对于各个单元保护控制设备而言，其需要配备EPON通信接口，而实现这一目标的最简单方法就是将“以太网——EPON”转换接口板加入到原来的以太网通信板中，这种转换接口类似于ONU设备，可以认为是ONU的内置设计。同时可以采用“内部总线直连”的方式，这种方式能够实现通信传输效率的有效提升，比如传输数据不需要经过以太网进行中间转换，而是可以通过PCIE直接转换成为EPON通信接口形式。

3 EPON基础上设计的继电保护仿真平台

3.1 平台基本结构

本文专门设计了仿真技术平台，对于EPON技术上的智能变电站防控系统进行性能测试与分析。

3.2 实验方法

利用现有的技术支持条件，通过在数字化设备中挂接ONU实现对EPON设备接入的有效模拟，MU-H/M/L合并器会依据保护条件的不同模拟主变三侧采样值，在满足相关动作条件的要求下，WBH主变差动保护能够利用ONU、OLT，向DBU发出GOOSE跳令，并且对数据传输过程进行全程的记录和分析。对于保护正确动作、GOOSE时延等关键指标进行了观察分析。在本仿真实验中，并未考虑时钟同步问题，采取的是虚拟点对点的方式。通过WBH主变差动保护中的NPI运算单元进行的时延补偿能够实现采样值采样值的同步计算[4]。

3.3 分析实验结果

采用网络方式的时候，变压器能够进行正确的保护动作，当为80采样点的时候，通常其采样离散度能够达16点，允许的延迟时间为16×250 us=4 ms。

（2）通过实验系统来分析GOOSE传输时间。两个网口可以利用变压器保护（NPI807）在同一时刻实现两个GOOSE包的发送，变电站跨间隔保护控制GOOSE信息具有的传输时间则以采集6和采集7表示，保护间隔内的GOOSE信息传输时间以采集6和采集8间的传输时延表示。

4 结束语

采用EPON通信技术，在过程层数据传输方面达到的SV离散度等方面，还不能有效满足继电保护的相关业务要求；通过虚拟点对点方式，变电站过程层的控制功能还难以有效实现；通过网络方式结合MU间时钟同步与打时间标签，对于继电保护的基本防控功能是可以充分实现的。

[1]任雁铭，操丰梅.IEC 61850新动向和新应用[J].电力系统自动化，2013（2）：85.

[2]任雁铭，操丰梅，张军.IEC 61850 Ed 2.0技术分析[J].电力系统自动化，2013（3）：29.

[3]李欣，李轶婷.基于DLNA数字媒体适配器的设计[J].电子设计工程，2012（20）：44.

[4]杨威，朱珍民，陈援非，胡艳萍. 远程访问UPnP网络的方法与实现[J].计算机工程与设计，2012（5）：58.

Intelligent substation protection control technology based on EPON communication technology

Gou Xiaojie

Nanjing NARI Group Corporation, Jiangsu Nanjing 211000

In this paper，basic characteristics and technical requirements of the smart substation network communication system is analyzed，taking into account if the choice of Ethernet switching unit network，there will be problems of equipment cost is too high，the EPON technology will be applied to the network system of smart substation，and the effect of the communication system are analyzed，the results show that the scheme the implementation has strong practical advantages，can realize the broadband transmission more stable and reliable，can meet the needs of practical applications.

EPON communication technology； intelligent substation； protection control； discussion

TM63；TM76

A

1009-6434（2016）12-0091-02

苟晓杰（1984—），男，汉族，籍贯（精确到市）为陕西省宝鸡市，当前职称为初级，学历本科，研究方向为通信工程。