网络通信技术在数字化变电站的研究

唐彬

（广东美的厨房电器制造有限公司）

摘要：随着现代通信技术的发展，网络通信技术在数字化变电站中的应用已经越来越广泛。这同时也促进了我国智能电网系统建设。本文结合当前我国数字化变电站建设现状，对网络通信技术在变电站中的应用效果进行了探究。

关键词：变电站；网络通信技术；数字化；智能化

随着现代网络通信技术的发展，为变电站的数字化、智能化建设提供了理论基础。当前，大部分变电站的二次系统都已被综合自动化系统逐步取代。网络通信技术的应用，在系统的自动检查、故障记录、运行监控以及记录事件等方面发挥了重要作用，促进了电力系统的安全性与稳定性。

1数字化变电站的通信标准与特点

1.1数字化变电站通信标准

简单来理解，数字化变电站是现代通信技术与传统变电站相结合后的产物，是未来我国智能电网建设的重要组成部分。在数字化变电站的通信体系中，主要的通信标准是IEC61850标准[1]，该标准是目前变电站自动化系统中唯一的标准。通过IEC61850标准，变电站的的通信体系整体分为了三部分：站控层、间隔层与过程层。站控层与间隔层之间的网络使用的抽象的通信服务接口映射MMS、TCP/IP后的光纤网，而间隔层与过程层之间则是使用的是由单点向多点传输的以太网。该标准的特点是可以直接根据对象建模，而网络接口采用抽象通信接口，对对象直接服务，对系统进行统一建模。

IEC61850标准下的数字化变电站具备了一次设备数字化、智能化与二次设备数字化、网络化的特征，而且运行管理系统也是自动化运行。这里的一次设备数字化、自动化是变电站通过运用光电式互感器之后，直接可以向外界数字式的光纤以太网接口，在站内则拥有了具备数字通信功能的变压器等设备。二次数字化、网络化是指在一次设备的基础上，具备了光纤网络通信接口，为数字化型号的光纤网络传输提供了基础。同时为变电站的自动化运行提供了可能，大大提升了变电站的运行效率。

2数字化变电站的通信网络要求

2.1数字化变电站通信网络功能要求

建设通信网络的最根本任务是为了是实现系统内部以及与其他系统间能够是进行及时的信息交换。信息交换需要载体，因此要想实现这一目标，必须要引进网络，而且构建一个更加高效，更加安全可靠的网络系统是实现这一目标的重要保障。2000年举办的国际大电网会议中，保护与控制小组（34组）对当前的变电站自动化和通信系统进行了详细介绍，在该理论中核心思想便是系统中通信技术模块的构建。通过构建通信网络，能够将系统内的各种电子设备加以连接，而且还支持各种通信接口，为标准化通信提供了基础。但随着变电站自动化操作的实施，对于通信网络的存储空间与传输速度提出了更高的要求，如需要改善电压的运行质量，无人看守的变电站还要求系统能够自动调节电压无功，能够进行自动对使等，另外还需具备自诊断、在线检查和自恢复等功能。

2.2数字化变电站通信网络性能要求

电力生产与其他生产方式不同，对于生产的稳定性与可靠性要求比较高。在运行过程中，可靠性被放在了变电站运行安全的第一参考指标，从而避免在运行过程中由于个别装置损坏对变电站的运行造成重要影响。现代智能化变电站系统中，大量应用了数字化技术、信息图像处理技术以及现代多媒体技术等，因此变电站的网络性能更加稳定可靠[2]。一般站内的通信网络主要是用来调度系统进行自动化处理的一个子系统，通过子系统高度保障了站内的IED通信设备的互联性，更方便了系统的扩展与运行，而且整体设计是基于电力系统的自动优化，硬件接口全部都是采用国际标准接口，通信协议按照国际标准通信协议，标准化操作。系统对于数据监测的运行、信号保护以及命令的遥控等都是时时操作，且在正常运行过程中能够对站内的数据流进行动态监控，一旦出现故障能够立即发现，并向上级报告，在第一时间内进行处理，为系统安全运行提供了保障。

3IEC61850数字化变电站通信方案设计

现代数字化变电站中通信技术的应用改变了传统的电气控制系统与电气量信息的采集系统，且改变了元断路器设备之间的连接形式，实现了系统内IED各设备之间的信息交互化网络[3]。基于IEC61850标准下，对于数字化变电站通信之间的方案设计可以通过三种模式来实现，即点对点模式，过程总线模式以及过程总线、站总线合并模式。

3.1点对点模式方案设计

数字化变电站系统中进行测量数据的主要设备是传感器、断路器等，通过与系统的保护设备之间进行信息交互传递，并以点对点的模式连接在这一过程中，隔离了刀闸和断路器，并且全部由总线系统控制，线路结构如图1所示。传感器等设备收集到数据后会直接以点对点的方式发送，过程总线则负责个线路控制与检测，并收集各单元的处理数值。点对点连接是以10Mbit/S的以太网为基础，但在运行过程中各自的通信协议不同。数据测量遵循一定的规律约束。应用点对点模式的最大特点便是对测量数据与通信数据进行了分离，对测量数据起到了一定的保护效果。近年来，随着通信模块的应用，为数据过程总线的变换奠定了基础。

图1点对点连接模式

3.2过程总线模式

IEC61850标准化通过对过程总线的设计，将系统中的控制数据与测量数据由通信系统重新合并到了一起，该种模式的结构如图2所示。将系统的控制数据与测量数据合并到一起降低了个间隔连线之间的复杂程度，结构更加简单[4]。不过对于间隔层中的各设备的连接仍然需要至少两个以上的以太网接口，一个与过程总线另一个与变电站总线连接。过程总线首先传送的往往都是合并后的数字化电气测量的瞬时值，所以该种通信模式要比点对点的通信模式更加快捷，为此需要使用100Mbit/s的以太网。

图2过程总线模式

3.3过程总线与站总线合并模式

在点对点模式、过程总线模式中，两种方式都是以MMS应用层通信为基础应用的，并采用了以此通信标准的以太网。随着现代通信技术的发展，以太网的交换技术不断更新，这促使变电站总线与系统过程总线之间的连接构成了一个相对完整的通信网络，运行过程中不会对系统内的其他通信系统产生影响[5]，该种通信模式如图3所示。过程总线与站总线合并模式与前两种通信模式相比，最大的优势是实现了系统内各种信息的共享，能够统一进行访问并对信息进行储存，所以间隔层中只需要一个以太网通信接口便可实现，降低了变电站各

设备的运行成本，运行维护也更加方便，提高了运行效率。

图3过程总线与站总线合并模式

结语

数字化变电站自动化系统是未来变电站建设发展的一个趋势，在该项系统工程中，通信网络技术的应用是关键环节。随着现代通信技术的发展，在现有的技术的基础上不断进行总结与反思，优化通信模块的应用效果，对于促进变电站数字化、智能化以及自动化具有积极作用，而且将不断提升变电站系统稳定性与可靠性，进而促进变电站技术的发展。

参考文献

[1]孙莉娜.性能测试技术在数字化变电站通信网络中的应用[J].通信电源技术,2015,04:134-135+149.

[2]崔毅,韩磊,郭明洁.SDH光纤通讯技术在智能变电站通信网络中的应用[J].通讯世界,2015,12:117-118.

[3]王帅.数字化变电站中通信设备时钟同步技术的探讨[J].通讯世界,2015,22:195-196.

[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,2015,22:87.

[5]王力,马永芳,孟荣,王建树.一种新型变电站网络报文与数据质量分析系统[J].电气时代,2015,09:45-46.