新一代变电站自动化网络通信系统研究

新一代变电站自动化网络通信系统研究

陈代林 

国网上海综合能源服务有限公司   200023  

[摘要]在智能化变电站自动化系统中,网络通信是至关重要的一个因素,它直接关系着变电站自动化的网络传输性能,智能化变电站是在计算机技术和网络通信技术的基础上快速发展起来的。本文分析了变电站自动化系统网络通信技术的发展现状以及以太网通信新技术,

并总结了通信技术在智能化变电站自动化系统中的广泛应用前景。

[关键词]变电站综合自动化系统  通信   功能   智能化

随着计算机技术和网络通信技术的快速发展,在智能化变电站自动化系统得到了广泛的应用，智能化变电站是由智能化一次 设备和网络化二次设备分层构建，建立在IEC61850通

信规范基础上，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。利用现代网络通信技术，可以实现多层级设备之间的互联互通，实现变电站自动化由原来的集中式逐渐发展转变为分层式。由此可见，网络通信技术的进步对变电站

自动化发展，特别是智能化变电站中起着关键的作用,因此，全面提高变电站自动化网络通信的高效性和可靠性是现今变电站的主要目标。

1.变电站自动化系统网络通信技术的发展现状

由于智能化变电站自动化技术的发展较快,新建变电站最大的特点就是站内通信系统能力的加强，通信方式也发生了较大的变换。从90年代开始，变电站内开始出现了几种通信方案,采用主从方式的通信是一种较为简单的方式，但是在串行点对点通信技术上存在一定的缺陷[1]。后来,随着各种技术被引入国内,由于具备组网方便，较简单,抗干扰的能力较强，很快的被变电站自动化设备业所采用,并构成了智能化变电站内的通信网，二者比较见图(一)所示。

图(一)

2.变电站自动化系统内的通信网络应满足的要求

2.1快速的实时响应能力

由于变电站自动化系统的数据网络要及时的传输现场的运行信息和操作控制信息。因此,电力企业对变电站自动化系统传输都有一套严格的实时性指标要求网络具备较好的数据通

信效果，同时加以网络报文监测，检查网络的完好和可靠性。

2.2抗干扰性能及可靠性.

变电站由于其网络环境较为恶劣，干扰较为严重，如果电力系统出现故障,就会严重影响到整个变电站的综合自动化系统的正常运行。因此，在变电站综合自动化系统的的通信子系统必须保证很高的可靠性。现在智能化变电站主干传输网采用光缆为传输介质，室内采用

STP双绞线为为传输介质，减少了变电站电磁干扰，增加了可靠性。

2.3分层式结构

变电站自动化的系统是由分层分布式结构所决定的,因此，只有实现通信系统的分层，才可以从根本.上实现整个变电站自动化系统的分层分布式结构,系统的各层又各自具有特殊的应用条件和性能要求,因此每一层都要有合适的网络系统[2]。

3局域网通信技术在变电站自动化系统中的实际应用

3.1局域网通讯方式

局域网按其拓扑结构可分为主从网和对等网两种。主从网易形成瓶颈，而从理论上讲,变电站内通信网上的任一节点的重要性和地位都是平等的，故一般采用平等式网络。国际上20世纪90年代推出了一种更适合于采集、控制等工业环境,面向对象的具有很高性能价格比现场总线(Field Bus)局域网络技术。它有许多衍生品种。一般采用平等式网络,结构上遵循ISO/OSI协议设计,有传输速率高、抗干扰能力强等优点,成为目前国内SAS中的主流通信技术。以太网的带宽高达100Mbi 以上,网络十分健壮,现已有厂家开发出全以太网的SAS,如国电南自的PS-6000+变电站自动化系统采用10M/100M 以太网来架构通信网络,IED设备直接通过以太网接口与以太网相连。使用开放式的TCP/IP协议,可方便地与广域网相连。与复合网方案相比，省去了异种网络接口设备,减小了维护工作量,简化了系统。

3.2以太网通信新技术

3.2.1全双工交换式以太网.

在交换式以太网中，交换机将以太网划分为若干个微网段,网段的微化极大程度的增加了每个网段的吞吐量和带宽。每个微网段即为一个子冲突域,并且每一个子冲突域都用交换机进行隔离。与此同时,使交换机各个端口之间能够同时形成多个数据的通道,使每个节点都有一个私有的单独信道连接到另一个节点，因此端口之间数据的输入和输出不需要竞争底层传输信道。由于全双工通信可以同时发送和接受数据,因此，这就在一定程度上增加了可利用的带宽,并且带宽也相对增加了一倍,保证了数据的及时传送，从根本上降低了冲突区域的产生，使以太网能够得到有限的通信延迟,大大增强了其时态行为的可预测能力。

3.2.2虚拟局域网

虚拟局域网的出现打破了传统网络的许多固有观念，使网络结构变得灵活、方便。虚拟局域网可以有效的克服物理位置的限制,把一组特定的设备组成一个广播域,从而更加合理地使用带宽,增强网络的安全性。通信技术在变电站自动化系统中的应用前景伴随着变电站自动化功能的开发，如遥视警戒功能、开关实时状态监测、火灾报警及消防联动等功能。需要传送视频信号,运行更加复杂的数据库,使得站内局域网必将向宽带化的方向发展,许多多媒体的通信技术也可以不断的运用到变电站的自动化系统当中去

[3]。由于变电站自动化系统具备较高的可靠性和经济性,在使用的时候有较强的通用性,具备相应的优势,因此,使变电站自动化网络通信系统能够得到更加广泛的应用。现在技术的发展，站内通信网的可靠性、实时性

完全满足继电保护功能要求，智能化变电站保护也逐步通过站内通信网来完成。

结束语

综上所述,网络通信技术的进步对智能化变电站自动化的发展起着极大的推动作用,由于数据通信在智能化变电站自动化系统内的重要性经济,可靠的数据通信成为系统的技术核心。而由于智能化变电站的特殊环境和自动化系统的要求，变电站自动化网络通信系统虽然逐渐发展到了一定的水平,但是仍然有--些问题需要不断的改进和完善，如网络风暴，交换机的稳定性等。因此，不论是生产厂家还是运行单位，在设计和选择变电站自动化网络系统的结构和产品时候都要根据变电站的实际需求、地位和规模进行综合的考虑，满足变电站运行的安全、可靠、经济运行。

参考文献

[1]侯学颖.变电站自动化系统内部网络通信技术的研究[J].通讯世界,2020,27(01):226-227.

[2]丁晖,朱宁,任寅平.变电站自动化系统内部网络通信技术的研究[J].通讯世界,2019,26(08):311-312.

[3]许健嘉.智能变电站自动化通信网络可靠性研究[J].电子元器件与信息技术,2019,3(07):37-40.

[4]陈磊.变电站自动化系统内部网络通信技术的研究和应用[J].中国新通信,2015,17(22):87.