黃巍 竇増 楊光

摘 要：為了適應智能變電站的要求，該文設計了一種基于IEC61850協(xié)議的智能變電站信息網(wǎng)絡，整個系統(tǒng)全部采用光纖作為傳輸介質。文中分析了系統(tǒng)的組成原理，最后詳細介紹了系統(tǒng)的硬件和軟件設計。

關鍵詞：智能電網(wǎng) IEC61850協(xié)議 信息網(wǎng)絡 光纖

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）02（c）-00-02

IEC61850是國際電工組織為新一代智能變電站編寫的通信與接口協(xié)議[1-2]。該標準根據(jù)電力系統(tǒng)特點，制定了滿足信息通信要求的基本協(xié)議；采用抽象通信服務接口、特定通信服務映射，以適應網(wǎng)絡化發(fā)展。IEC61850標準為電力系統(tǒng)自動化產(chǎn)品實現(xiàn)即插即用奠定了基礎，使變電站信息網(wǎng)絡標準化成為可能[3-4]。

但目前變電站內信息網(wǎng)絡大部分采用電纜作為通信介質，其穩(wěn)定性差，易受干擾。因此該文提出了一種全部采用光纖通信的信息網(wǎng)絡設計方案。此信息網(wǎng)絡依照IEC61850標準建設，使各種智能設備即插即用，維護簡單，同時具有抗干擾能力強和傳輸距離遠的優(yōu)點[5]。

1 智能變電站光信息網(wǎng)絡設計

1.1 智能變電站系統(tǒng)介紹

智能變電站包括系統(tǒng)控制總機、檢測裝置、保護裝置、同步裝置等。這些裝置之間需要互相通信，因此建立一個實時性好的信息網(wǎng)絡十分必要。隨著光纖技術和以太網(wǎng)技術的成熟，借助于變電站原有通信資源和以太網(wǎng)成功地對信息網(wǎng)絡進行了改造，建成了全光纖信息網(wǎng)絡。系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

1.2 光信息網(wǎng)絡硬件設計

變電站中，如檢測裝置等設備的輸出信號需要傳輸至多路控制與保護單元，而很多報警裝置則只需要與控制主機連接，因此根據(jù)變電站內不同設備的特點，將信息網(wǎng)絡分為兩種模式：點對點通信和以太網(wǎng)通信。

點對點的光通信采用光纖發(fā)送器與光纖接收器作為核心器件，在此采用HFBR1414與HFBR2412，其通信頻率最高為5 MHz，傳送距離可達到2.7 km，波長為820 nm。其光通信的原理圖如圖2所示。

點對點信息網(wǎng)絡由于其硬件的限制，無法實現(xiàn)大規(guī)模組網(wǎng)，因此光纖以太網(wǎng)信息網(wǎng)絡引起了人們越來越多的重視，是智能變電站信息網(wǎng)絡的發(fā)展方向。該文各種檢測設備均采用DSP等數(shù)字處理器，通過光纖發(fā)送器/接收器實現(xiàn)以太網(wǎng)通訊。具體接口電路如圖3所示。此外，光纖以太網(wǎng)在施工中需要注意光纖的彎曲半徑，以防止對光路的損傷。同時需要根據(jù)通信距離的大小，實時調節(jié)光纖發(fā)射器的發(fā)光強度，以免因光強過弱導致誤差甚至無法接收。

1.3 光信息網(wǎng)絡通信協(xié)議

光信息網(wǎng)絡依據(jù)IEC61850標準采用GB/T15629.3 幀格式。以太網(wǎng)默認為0x88BA，以太網(wǎng)類型協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU應用標識APPID默認為0x4000。

GB/T15629.3幀格式的示意圖如圖4所示。

2 結語

針對變電站電磁干擾強、通信距離長的特點，提出了全光纖信息網(wǎng)絡的設計方案，系統(tǒng)按照IEC61850協(xié)議進行搭建，可實現(xiàn)點對點、以太網(wǎng)多種通信模式，具有抗干擾能力強和傳輸距離遠的優(yōu)點，是智能變電站信息網(wǎng)絡的發(fā)展方向。

參考文獻

[1] 廖澤友，郭赟，楊恢宏.數(shù)字化變電站采樣值傳輸規(guī)約的綜述與對比分析[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2010，38（4）：113-115.

[2] 竇曉波，吳在軍，胡敏強，等.IEC61850 標準下合并單元的信息模型與映射實現(xiàn)[J].電網(wǎng)技術，2006，30（2）：80-86.

[3] 鄢志平，聶一雄，鄧忠華.基于IEC61850 的合并單元與二次設備通信研究[J].高壓電器，2009，45（2）：27-30.

[4] 胡春江.基于IEC61850-9-2標準的電子式互感器方案研究[D].西南交通大學電氣工程學院，2009.

[5] 鐘天成.基于IEC61850的電子式互感器的研究與實現(xiàn)[D].東南大學電氣工程學院，2010.