閆其堯

摘 要 隨著電網(wǎng)的不斷壯大發(fā)展以及電力市場的改革，現(xiàn)有常規(guī)的變電站已經(jīng)不能滿足時代發(fā)展的需求。電力設(shè)備逐步向小型化、智能化的方向邁進，因此，數(shù)字化變電站的發(fā)展在電力系統(tǒng)占比越來越重，所起到的作用的也是十分重要的。本文將通過對數(shù)字變電站的網(wǎng)絡(luò)通信的要求以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)做出分析研究，為數(shù)字化變電站的發(fā)展打下一定的基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字化 網(wǎng)絡(luò) 通信

變電站是電力系統(tǒng)中的重要樞紐和關(guān)鍵接點，實現(xiàn)變電站之間相互協(xié)調(diào)、配合是實現(xiàn)整個電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的首要之重。從我國目前的情況來看，變電站經(jīng)過幾十年的發(fā)展，尤其是最近隨著電網(wǎng)改革的發(fā)展，自動化技術(shù)有所提升，但是面對錯綜復(fù)雜的電力系統(tǒng)，其遠遠達不到要求。隨著智能化技術(shù)設(shè)備的引入以及計算機網(wǎng)絡(luò)在電力系統(tǒng)中的使用，在不久將來，全數(shù)字化變電站必將成為時代主流。

1 數(shù)字化變電站概述

通俗的來講，數(shù)字化變電站就是使得一次設(shè)備、二次設(shè)備實現(xiàn)智能化、數(shù)字化，然后通過采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)平臺，來達到信息互通和聯(lián)動操作的目的的變電站。其主要特征：一次設(shè)備的數(shù)字化、智能化；二次設(shè)備的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化；變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)實現(xiàn)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)化。

2 數(shù)字化變電站通信網(wǎng)絡(luò)要求

2.1 硬件性要求

（1）數(shù)字變電站內(nèi)一、二次設(shè)備之間必須全部實現(xiàn)全數(shù)字化光纖網(wǎng)通信，以保證電氣量的采集、傳輸和保護正確無誤的動作；

（2）全站實行統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化平臺。實現(xiàn)平臺的標(biāo)準(zhǔn)化，有利于實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換對接、可靠傳輸信息等；

（3）一次設(shè)備全部采用數(shù)字化、智能化設(shè)備；另外，所有數(shù)據(jù)的采集、傳輸必須使用光纖，保證信號可以百分之百準(zhǔn)確無誤的傳送。

2.2 功能性要求

在數(shù)字變電站中，通信網(wǎng)絡(luò)的主要功能是保證站內(nèi)各系統(tǒng)之間的聯(lián)通以及與電力系統(tǒng)內(nèi)其他站點的聯(lián)絡(luò)，使得各個變電站在電力系統(tǒng)中形成一個完整的體系。通信網(wǎng)絡(luò)的性能要求在以下幾個方面：

2.2.1 可靠性

電力系統(tǒng)的安全可以說直接關(guān)系到國民經(jīng)濟的發(fā)展，所以首先必須保證其安全性。

2.2.2 開放性

開放性是從變電站的長遠發(fā)展來講的，便于后期的擴展以及服從標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。

2.2.3 實時性

如果出現(xiàn)故障，要求保護在幾秒之內(nèi)動作，通信網(wǎng)絡(luò)還必須具備實時性，以保證信號能夠及時送達。

3 數(shù)字化變電站通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

隨著數(shù)字化變電站的推進，傳統(tǒng)的連接方式也發(fā)生了變化，包括變電站的控制技術(shù)、電氣量的采集方式，斷路器、隔離開關(guān)之間的聯(lián)動方式。數(shù)字化變電站通信方案可以分為三種模式：

3.1 點對點連接模式

即傳感器、動作機構(gòu)、傲虎機構(gòu)三者之間信息交換的方式采取的是一對一的模式。

3.2 過程總線模式

控制和測量數(shù)據(jù)的分離通信系統(tǒng)將合并到一起。

3.3 過程總線和站總線合并模式

統(tǒng)一總線的優(yōu)點是信息的完全共享、統(tǒng)一的訪問和存儲方式。.

4 數(shù)字化變電站通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

現(xiàn)代數(shù)字化變電站通信的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)都是按照控制、監(jiān)視、保護三大基本功能要求將網(wǎng)絡(luò)劃分為三個層級，即變電站層、間隔層和過程層，由過程層網(wǎng)絡(luò)和站級網(wǎng)絡(luò)進行通信連接。自動化系統(tǒng)接口模型如圖1 所示。

4.1 站級網(wǎng)絡(luò)

由于間隔層設(shè)備之間以及間隔層和變電站層之間需要共享電壓、電流值及狀態(tài)信號，而且間隔層IED數(shù)量較多，為保證通信可靠性，站級網(wǎng)絡(luò)采用100MB雙光纖交換式以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

4.2 過程層網(wǎng)絡(luò)

過程層往間隔層傳送的數(shù)據(jù)較多，包括采樣測量值（SAV報文）和分合閘命令（GOOSE報文）等，它們都有很高的實時性要求，為避免通道堵塞，過程層選擇基于交換式以太網(wǎng)的串行通信網(wǎng)絡(luò)。

5 結(jié)論

數(shù)字化變電站自動化技術(shù)的發(fā)展是順應(yīng)時代的發(fā)展，是電力系統(tǒng)的規(guī)劃發(fā)展要求。實現(xiàn)數(shù)字化變電站通信的自動化是實現(xiàn)數(shù)字化變電站的關(guān)鍵步驟。從目前的情況來看，數(shù)字化變電站的發(fā)展之路還有很長一段距離，也正在高速的向著數(shù)字化邁進，相信在不久的將來，實現(xiàn)變電站的全數(shù)字化指日可待。

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作者單位

中煤科工集團南京設(shè)計研究院有限公司 江蘇省南京市 210031