新一代智能变电站通信网络技术应用研究

李劲草

摘要：目前，我国智能电网体系正处在飞速建设与发展的过程中，智能变电站是智能电网的重要组成部分。文章通过对通信网络技术的现状、站内信息网络技术的优化、系统通信网络的应用技术等方面进行研究，提出了智能变电站骨干和终端通信网络框架方面的执行方案，以便为今后的相关工程设计提供借鉴。

关键词：新一代；智能变电站；通信网络技术；网络技术应用

1 智能变电站通信网络技术的应用现状

1.1 系统通信网络方面状况

就中低压接入网而言，其所针对的目标是普通用户、相关营业网点，以及没有超过110kV的一些厂站。对于配电通信网来说，它最主要的业务就是电自动化，其通信方式一般是无线公网和光纤专网等。而在用电通信网的业务方面，主要是采集用电相关的信息。其本地通道主要是依靠电力线的通信和短距离的无线等手段来完成任务的，远程通道则是依靠无线公网、光纤专网等手段来实现的。因为需要设置的点比较多，覆盖的范围比较大，经济投资成本比较高，所以长期以来，在中低压接入网里面，其发展模式的收效都不是很理想。

在骨干通信方面，它主要针对的是各级调度机构，以及等级大于或等于110kV的变电站。在电网系统各方面业务都在不断发展的背景下，其系统容量升高，使得在1，2，3级通信网的光通信系统中，其传输速率从原本的622Mbit/s及2.5Gbit/s，向如今的2.5Gbit/s与10Gbit/s的方向发展。同时，在一些地区己经开始运用波分复用技术了。而对于4级通信网的光通信系统来说，速率主要是622Mbit/s，155Mbit/s。尽管如此，随着国家电网容灾中心等系统的成功上线，各类系统对数据信息方面的承载要求非常高。在这种背景条件下，骨干网己经渐渐显示出其承载力方面的劣势了。

1.2 站内通信网络方面的状况

站内信息的网络主要承载一些功能方面的业务。在站控层中，其网络的组网形式大致相同，使用的是以太网，并且以星形、双星形为主，或者是GOOSE和MMS的报文共网传输。而对于过程层的网络来说，它组网形式的选择就比较多。在保护方面的方案选择上，能够采取的方式有直采网跳、直采直跳等方式。而在SV和GOOSE方面的方案选择上，则可以采取共网或不组网等方式。交换机的配置方面，则可以采取多串联或者分组串联等方式。

2 站内信息网络的优化技术分析2.1技术优化的原则分析

对于站内信息网络来说，在优化其结构的过程中，需要遵循如下相关技术方面的原则。

（1）将网络的结构进行简化，使二次专业壁垒在这方面失效，从而能够促进一体化的平台建立，不仅速度较快，同时还能够达到资源共享的目的。

（2）在优化网络的过程中，应当使网络相关方面的安全性与可靠性得到应有的保障。这样，才能够使自动化系统在传输带宽与实时性等方面的要求得到满足。

（3）在网络结构方面，它的简化进程受到一些因素的制约。主要是相关的一些管理制度，以及智能化相关设备的集成度方面。因此，在简化进程中，不仅要推进集成化与智能化方面的研发进程，还要分阶段来执行。

2.2 需求方面的研究

需求方面的研宄主要有以下几方面。

2.2.1 高级功能和信息共享方面

在调控主站端和变电站里面，对于变电站的相关数据源而言，需要它更加简化并统一，从而使得相关数据信息的一致性更强，同时具有唯一性。另外，在数据信息共享的同时，需要采取统一标准等手段来完成。所以，在变电站的内部，建立一个平台，使信息一体化，可以使相关应用功能的实现更加便利，如广域、站域等方面的保护控制。

2.2.2 一次设备方面的智能化发展

当前背景下，一次设备的智能化不断发展，二次设备技术方面的集成化程度也在不断提升。在变电站的间隔层中，大多數设备的相关功能都会慢慢地融入智能化相关设备的本体里面。对于过程层的网络来说，它在采集信息、处理信息、控制信息和判决信息等方面的承载上，将依靠智能设备里面的总线来完成这个功能。在它的外部接口方面，通信线、电源线都仅有一根，这自然能够简化相关配置及结构。

2.2.3 网络管理和建设方面

对于变电站的站内相关彳目息网络来说，提_它的性能，简化它的结构，能够使组网的复杂性合理地降低，交换机数量也可以随之减少。在满足智能变电站相关建设和管理方面的要求的前提下，能够使相关设备的效率得到有效提升，运行和维护方面的工作量也大幅减少。

2.3 优化网络的合理方案

优化网络的合理方案包括以下几个方面。

2.3.1 组网方式方面

从变电站的高压设备、中压设备和低压设备的具体布局方面出发，如果要使组网方式符合一层网络的实际组网方面的需求，可以把变电站里面的“一层组网”分成核心层与接入层两个部分。对于核心层来说，依靠交换机的作用，站控层以及间隔间级能够完成相关数据信息的接入，并且按照变电站的规模大小，在它的配置方面，能够分为高压、中压和低压。而对于接入层来说，通过交换机，各间隔合并单元等能够完成相关数据和信息的接入，还有多间隔和单间隔的配置。

2.3.2 网络结构方面

在“一层网络”方面，SV，MMS等网络对时业务报文能够实现共网传输。设备装置则按照自身的一些功能和需求，依靠在网络中订阅相关信息来交互信息和数据，使信息的共享保持在比较高的程度。同时，变电站电压的相对重要性以及电压的等级，“一层网络”能够根据A，B双网来进行组网，使其可靠性以及容灾性都得到相应的提升。

2.3.3 过渡方案方面

在“一层网络”终期方案展开以前，由于受到智能化设备的运行管理制度和集成度方面的制约，可以暂时选择在等级110kV及以下的变电站里面，采取“三层设备、一层网络”的方案来进行过渡。与此同时，由于相关设备的端口数量决定着交换机在实际应用中所需要配置的数量，所以提议在这套用来过渡的方案里面，在间隔层的设备里采取保护、计量、测控等装置部分或者全部集成，过程层相关设备采取合并单元等，使之能够减少交换机的数量，并且还能高度共享信息资源。endprint

3 系统通信网络的应用技术分析

3.1 中低压接入网通信技术

当智能变电站在针对配用电方面时，需要将它的一些应

用系统业务汇聚起来，转发到主站端。这些系统业务主要包括采集用电信息、配电自动化等。对于这些信息源来说，其来源点比较多，分布的范围比较大，而且集中程度不高。这就要求在接入方式方面，应当更加快捷、灵活。因此，可采用依靠电力线缆的电力线载波技术进行数据信号等的传输。目前，该技术己普遍应用在35kV及以上等级的高压输电线路中。

3.2 骨干通信网技术

3.2.1 PNT技术

对于PNT而言，其实就是一种传送技术。它有能力承载以太网方面的业務。同时，它具有一些基本属性，包括可靠性比较高、扩展性比较灵活、管理维护比较完善等。

3.2.2OTN技术

在光传送网（OpticalTransportNetwork，OTN）技术中，它将波分多路复用（WavelengthDivisionMultiplex，WDM）作为基础。依靠SDH方面的帧结构和开销处理，使得管理维护和保护方面的能力得到应有的保证。对于OTN结构而言，主要由电层与光层共同构成。对于这两种网络，有其自身的管理和监控功能。同时，OTN能够对故障进行很好的监测。在与同步数据系列（SynchronousDigitalHierarchy，SDH）等技术相比较中可以发现，OTN具有比较明显的优势，主要表现在维护管理与开销方面的能力非常强，组网及保护能力得到增强等。

4 结语

智能变电站是智能电网的重要节点，它为各环节信息交互提供了支持，是整个电网体系中不可缺少的重要部分。文章研究分析了其通信网络技术的现状、站内信息网络技术的优化、系统通信网络的应用技术等，提出了站内信息网络结构进行简化处理的相关技术路线等，对今后的研宄及工程实施具有一定的借鉴意义。

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