数字化变电站网络通信技术分析

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【摘要】当前，各种新型技术被广泛融合应用至变电站的自动化系统中，加速了变电站的数字化变革。当前，综合自动化的变电站已经全面进入了数字化时代，并成为智能化电网系统中最重要的组成内容。较之于传统的变电站自动化系统，数字化变电站的通信网络在结构、功能及重要性等多方面都呈现出明显的不同。本研究就是在明确了数字化变电站的通信标准的基础上，对变电站中的网络通信技术进行了相应的研究。

【关键词】数字化变电站；网络通信技术；网络结构；研究

随着各种先进技术如计算机、信息、自动化等的不断发展，将这些技术充分应用于变电站自动化系统中之后，就极大地推进了变电站的数字化发展。当前，数字化变电站已经成为我国变电站的主流发展趋势，并作为智能化电网中的重要组成，促进了我国电力行业的发展，也为社会提供了源源不断的发展动力。在数字化变电站站中，网络通信技术的重要性不言而喻，其性能的好坏将直接影响到变电站的自动化运行，进而还会影响到数字化变电站的安全。

1数字化变电站的主要特性

1.1一次设备的智能化。较之传统的变电站系统，数字化变电站有着诸多的不同之处。如数字化变电站内部的互感器已经发展成为电子式及光电式。不同于过去的电磁式互感器，这些新型的互感设备具备了更多的功能。如其对外能直接提供数字式的光纤以太网接口，而在其内部则具有可以与外部进行数字通信的智能断路器及变压器等设备，也有些变电站中支架在以此设备上加设相应的智能终端，以便于将信号进行数字式转变，也能利于对状态的监测，从而实现了一次设备的智能数字化。1.2二次设备的网络化。在数字化变电站中，其二次设备除了具备相应的数字化功能与特征外，还拥有对外的网络接口，并且其信号的传输都是在以太网的基础上得以实现的。1.3标准化。自IEC61850这一国际标准实施以来，传统的变电站中的相关信息与网络通信在标准化的差异致使其设备之间的信息交互出现了诸多的问题，但是对于数字化变电站而言，由于其站内的设备都符合国际标准，从而使得站内的设备之间都具备可互相操作的特性。1.4系统运行的自动化。数字化是综合自动化的必然结果，在数字化的变电站系统中，不论是站内的设备，还是信号的传输以及信息的共享都可以自动化。

2数字化变电站中通信网络的要求

2.1功能要求。在数字化变电站中，通信网络要承担信息的实时传递功能，并且这种信息传递不仅限于系统内部之间，还应同时支持系统与外部之间的信息传递。在这一过程中，网络是最不可或缺载体。因此对于数字化变电站而言，高效稳定的通信体系的建立是确保其通信功能得以实现的决定性因素之一。通过对相关文件进行检索后发现，过去的部分研究中指出，通信技术是实现变电站自动化的核心所在。而通信网络作为变电站中实现各种设备有效连接的最关键介质，应符合标准化的网络需求，此外还应具备多样的接口类型。当前，我国的变电站都开始向无人值守的变电站进行转变，站内所传递的信息量也在不断增加，因此对于通信网络而言，其内部的存储空间及对信息的传递速度也应进一步提升。再加上，随着无人值守变电站的不断增多，在变电站中，这些通信网络不仅要做到可对电压自动调节，还在系统中实现自动对时。最后，在变电站的运维上，诊断技术的进一步智能化也是数字化变电站中通信网络所应具备的功能要求。2.2性能要求。①可靠性：由于电力的生产及供应要连续不断地进行，为确保这种状态的持续，通信网络的可靠性是首要条件，并且还不能因为某一设备的故障而造成系统的整体通信障碍。而随着信息技术的发展，对变电站的监控也将会以依附于通信网络；②开放性：在变电站中，通信网络不仅要保障站内的智能设备都能进行互相连接与扩展，还要充分服从于系统的自动化设计。其接口及协议的使用都应满足相应的国际标准，以便于用户的系统集成；③实时性：由于系统内的全部信息数据都要在获取的第一时间进行传递，尤其是在系统出现故障时，大量的数据都需要及时被传输出去，这就需要通信网络具备对信息及时快速进行传送的功能。如根据相应的国际标准，在数字化变电站中其报文类型大致有7种，对于快速跳闸报文以及生成数据报文而言，其时限要求通常都为3ms。

3IEC61850标准

当前在数字化变电站的网络平台的建设过程中，IEC61850标准是唯一需要且必须遵循的国际标准。此标准的应用使得变电站的通信系统实现了分层，主要为站控层、间隔层以及过程层。在前两层之间的网络只要使用MMS以及TCP/IP以太网或者光线网络，而在后两层之间则主要使用由单点向多点进行传输的以太网，并且这种传输还是单向的。站内的全部设备都使用同一的协议，并在通信网络的支持下实现各自信息的交互。此国际标准主要具有以下特点：①对电力系统整体进行统一建模；②通信服务的接口都较为抽象；③服务需实时进行；④同时配置语言；⑤面向对象进行建模。在此标准下，多数变电站内各产品之间的互操作及协议转换等问题都得到了有效的解决。此外，这一标准的使用还使得变电站中的设备具备了自我诊断与描述以及即时使用的特点，进一步便利了系统的集成，同时还使得变电站自动化的实现费用得到了极大程度的降低。

4数字化变电站的数据通信与组网

在数据化变电站之间都需要使用以太网交换机，并经由光纤网实现站与站之间的高速互联。在变电站中，电子设备经由以太网实现对信息的汇总，而站间以及监控中心之间也在相关的协议下实现互相通信。在数字化变电站内，通常都配置有较高性能的管理机并且与主机进行一体化安装。在对站内的其他信息进行汇总时常使用多模式的通信接口，这些接口还需要充分考虑到未来的扩展需求，同时所有信息到最后都会在以太网上实现最终的交换。在数字化变电站中，其站控层内主要包含一些监控、告警及其他功能设备。间隔层中则主要有保护、计量、测控以及一些转换设备等。过程层中则主要有合并单元、智能开关以及数字互感器等。在站控层内，全面实施相应的国际标准，其内部的后台程序以及一些具备信息保护功能的子站都可以直接与符合标准的装置进行连接，并允许其接入。间隔层的特殊架构则可以实现网络中的跨间隔之间的横向连锁。当变电站为110kV以下时，其自动化系统中应应用单以太网；而超过110kV的变电站，则应应用双以太网。在这些系统中，网络之间的通信都应当符合国际标准，当接入设备不能符合此项规约时，只能在经过相应的处理后才可被允许接入。在数字化变电站中，COOSE机制是实现系统分布式的基础，通常可用于间隔层及过程层之间，主要被用于层间的纵向联系，例如跳闸信息；也可被用于间隔层内的横向联系，主要保护智能电子设备之间的信息互换等。

5结束语

对于数字化的变电站而言，其内部的自动化系统具有一定的复杂性，而通信网络技术就是其核心。随着现有技术水平的不断进步，数字化变电站必将逐渐以其在多方面的不同优势，成为变电站的主流发展趋势。

参考文献

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[3]蓝天.对电力综合自动化系统中数字化变电站特点和网络选型的探讨[J].电子测试，2018（3）：146-147.

作者:朱宁 丁晖 任寅平 单位:国网安徽省电力公司铜陵供电公司