張英

摘 要： 隨著智能變電站的大規(guī)模試點(diǎn)建設(shè)以及對(duì)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)體系的深入研究，有必要對(duì)已經(jīng)在工程應(yīng)用中存在通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行剖析，以便對(duì)智能變電站大規(guī)模建設(shè)中的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)選型提供理論支持。從IEC61850在變電站過(guò)程層應(yīng)用的角度出發(fā)對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，對(duì)不同的組網(wǎng)方案進(jìn)行分析，并根據(jù)工程應(yīng)用實(shí)際提出一種新型的過(guò)程層混合組網(wǎng)方案。該方案采用靈活的組網(wǎng)方法，把已經(jīng)存在的幾種組網(wǎng)方案進(jìn)行了有機(jī)的統(tǒng)一，有效地提高了全站網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性和安全性，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)和安全的統(tǒng)一。

關(guān)鍵字： 智能變電站； IEC61850； 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)； 混合組網(wǎng)方案

中圖分類號(hào)： TN911?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2014）06?0151?04

0 引 言

智能變電站的建設(shè)是國(guó)家推進(jìn)統(tǒng)一、堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的重要一環(huán)，也是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的重要節(jié)點(diǎn)，關(guān)系著整個(gè)電網(wǎng)的安全、可靠。當(dāng)前，以太網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智能變電站領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。為了確保智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)安全、可靠運(yùn)行，通常會(huì)采用不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來(lái)提高其通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性和安全性。在前期的智能變電站試點(diǎn)建設(shè)中，積累了大量的科研資料和工程經(jīng)驗(yàn)，但是由于對(duì)變電站通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)沒(méi)有嚴(yán)格的、統(tǒng)一的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，造成在數(shù)字化系統(tǒng)中對(duì)于采用何種的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)連接智能電子設(shè)備（Intelligent Electronic Devices，IED）存在比較多的類型和不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)性能好壞的爭(zhēng)論，這也成為了IEC61850標(biāo)準(zhǔn)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中碰到的突要問(wèn)題。因此，在智能變電站試點(diǎn)建設(shè)前期有必要對(duì)已經(jīng)在工程應(yīng)用中存在的多種通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)單的剖析，以便對(duì)智能變電站通信系統(tǒng)將來(lái)更大規(guī)模的建設(shè)中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的選取提供理論支持和技術(shù)支撐。

1 IEC61850標(biāo)準(zhǔn)與智能變電站通信網(wǎng)絡(luò)

作為智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)，其安全性、可靠性決定了智能變電站系統(tǒng)運(yùn)行的適用性。本文著重從一下兩點(diǎn)分析IEC61850與通信網(wǎng)絡(luò)之間的關(guān)系：一是基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的智能變電站通過(guò)哪種通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行信息傳輸與共享；二是采用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的哪種協(xié)議棧機(jī)制來(lái)滿足變電站內(nèi)多種類型信息及時(shí)、可靠的傳輸。對(duì)IEC61850規(guī)約通信方式的研究在文獻(xiàn)[1]中有比較詳細(xì)的介紹：IEC61850標(biāo)準(zhǔn)借鑒了工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)通信模型定義，這在一定程度上避免了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的雙重規(guī)定并且保證了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)定義的一致性，但是給工程應(yīng)用過(guò)程和解決通信冗余帶來(lái)了復(fù)雜多樣性?？傮w來(lái)說(shuō)，智能變電站建設(shè)中通過(guò)引用工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，使得IEC61850標(biāo)準(zhǔn)更好地保障了其可擴(kuò)充性，以及對(duì)將來(lái)通信技術(shù)發(fā)展需求的適應(yīng)性。由于國(guó)內(nèi)的多種類型的數(shù)據(jù)信息對(duì)實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性的要求不同，需要采用不同的協(xié)議棧機(jī)制來(lái)滿足需求，文獻(xiàn)[2]中對(duì)此有詳細(xì)的論述。IEC61850的映射機(jī)制如圖1所示[3]。

2 網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)分析

在IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)中，智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)從邏輯上從上而下劃分為站控層、間隔層、過(guò)程層，并通過(guò)高速網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)現(xiàn)各層之間及各層內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸，各層電氣設(shè)備信息的共享與互動(dòng)操作通過(guò)分層分布式實(shí)現(xiàn)[2]。結(jié)合國(guó)家電網(wǎng)公司頒布的關(guān)于智能變電站的技術(shù)導(dǎo)則規(guī)范以及前期試點(diǎn)工程應(yīng)用實(shí)踐，當(dāng)下智能變電站網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)主要存在以下四種方案：

（1） 采用光纖點(diǎn)對(duì)點(diǎn)與GOOSE網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方式；

（2） 采用光纖點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、采樣值MSV網(wǎng)絡(luò)與 GOOSE網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方式；

（3） 采用過(guò)程總線方式；

（4） 采用完全過(guò)程總線方式[4]。

其中方案（2）與方案（3）在整體運(yùn)行結(jié)構(gòu)上基本相似，只是方案（2）采用國(guó)際流行的B碼對(duì)時(shí)，而方案（3）采用IEEE1588進(jìn)行對(duì)時(shí)處理。

2.1 采用光纖點(diǎn)對(duì)點(diǎn)與GOOSE網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方式

該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)變電站的過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基本是一致的，只是用IEC61850規(guī)約替換了IEC60870規(guī)約。該方案中的過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)采用光纖點(diǎn)對(duì)點(diǎn)與GOOSE網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方式，即采樣點(diǎn)與合并單元采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式把交流采樣的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過(guò)光纖介質(zhì)傳輸?shù)奖Ｗo(hù)、測(cè)控、計(jì)量、錄波等裝置，而GOOSE網(wǎng)絡(luò)則傳輸由智能操作箱產(chǎn)生的跳合閘等開(kāi)關(guān)量信息，兩者通過(guò)光纖統(tǒng)一鏈接，這樣既能保持采樣數(shù)據(jù)的獨(dú)立傳輸又能保證GOOSE信號(hào)及時(shí)傳輸；另外，必須按照雙網(wǎng)方式組建GOOSE網(wǎng)來(lái)保證信息傳輸?shù)娜哂?，且雙網(wǎng)組建必然要采用同時(shí)工作于主機(jī)的方式來(lái)保證保護(hù)動(dòng)作的可靠性。目前，100M工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用比較成熟，其采樣數(shù)據(jù)能保證獨(dú)立傳輸且能夠保證數(shù)據(jù)響應(yīng)實(shí)時(shí)性，但是仍然需要敷設(shè)大量光纜來(lái)滿足點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸，具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

優(yōu)點(diǎn)：利于傳統(tǒng)變電站升級(jí)改造，采樣數(shù)據(jù)獨(dú)立傳輸且能保證響應(yīng)實(shí)時(shí)。

缺點(diǎn)：由于采樣信息傳輸是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式，造成工程應(yīng)用中需要鋪設(shè)大量光纜設(shè)備，造成人力、物力、財(cái)力的很大浪費(fèi)。

2.2 采用采樣值MSV網(wǎng)絡(luò)與GOOSE網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方式

該方案與方案一相似，其中采樣值到合并單元是通過(guò)光纖點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，而保護(hù)、測(cè)控、電能表計(jì)量、故障錄波信息是通過(guò)獲?。辉摲桨覆恍枰渲镁W(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，同時(shí)也不用擔(dān)心網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)流量對(duì)于其他設(shè)備信息傳輸?shù)挠绊懀辉摲桨傅腗SV采樣值網(wǎng)絡(luò)與GOOSE網(wǎng)絡(luò)均是單獨(dú)組網(wǎng)，沒(méi)有形成共享網(wǎng)絡(luò)，所以只要選取能滿足數(shù)據(jù)傳送的帶寬、接收方CPU處理數(shù)據(jù)能力的光纖介質(zhì)即可，具體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

優(yōu)點(diǎn)：組網(wǎng)方式簡(jiǎn)單可靠，具有開(kāi)關(guān)量信息和采樣信息共享能力。

缺點(diǎn)：在實(shí)際工程應(yīng)用中光纖組網(wǎng)連線工作繁雜，安裝方式不靈活且無(wú)法在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)跨間隔保護(hù)和信息共享。

2.3 過(guò)程總線方式

該方案的特點(diǎn)在于采樣值數(shù)據(jù)MSV網(wǎng)和開(kāi)關(guān)量信號(hào)GOOSE網(wǎng)通過(guò)同一條過(guò)程總線組成二合一網(wǎng)，通過(guò)總線把采樣數(shù)據(jù)和開(kāi)關(guān)信息傳輸給保護(hù)、測(cè)控、電能表計(jì)量、故障錄波等設(shè)備，有效的實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息的網(wǎng)絡(luò)化、共享化。該方案中引用多播報(bào)文技術(shù)有虛擬局域網(wǎng)（VLAN）技術(shù)將變電站系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)劃分為功能子網(wǎng)，對(duì)每個(gè)子網(wǎng)配置具有信息分級(jí)服務(wù)和優(yōu)先傳輸機(jī)制的高性能網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，能有效地解決報(bào)文信息優(yōu)先級(jí)及網(wǎng)絡(luò)延時(shí)問(wèn)題。其具體結(jié)構(gòu)如圖4所示。

優(yōu)點(diǎn)：采用虛擬局域網(wǎng)技術(shù)和用交換機(jī)分級(jí)服務(wù)，解決了網(wǎng)絡(luò)延時(shí)并提高了系統(tǒng)處理報(bào)文的能力；實(shí)現(xiàn)采樣值MSV網(wǎng)與GOOSE網(wǎng)信息共享。

缺點(diǎn)：需要精確計(jì)算網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)傳輸流量，并需要采用報(bào)文過(guò)濾技術(shù)抑制廣播風(fēng)暴，保證數(shù)據(jù)的安全、有序、高效傳輸。

2.4 完全過(guò)程總線方式

該方案實(shí)現(xiàn)了交流采樣MSV網(wǎng)、GOOSE網(wǎng)和IEEE 1588對(duì)時(shí)網(wǎng)通過(guò)一條過(guò)程總線共同組網(wǎng)，其中IEEE 1588網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)技術(shù)很好的解決了三網(wǎng)合一中的時(shí)間同步問(wèn)題，并在理論上實(shí)現(xiàn)了真正意義上的的共享網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)，但該方案需要配置高性能網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。具體組網(wǎng)方案：采樣值采用IEC61850?9?2協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)組成MSV網(wǎng)、開(kāi)關(guān)信息量按照GOOSE通信協(xié)議組成GOOSE網(wǎng) 、對(duì)時(shí)信息采用IEEE1588標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)，這三個(gè)網(wǎng)絡(luò)共用一條過(guò)程總線傳輸數(shù)據(jù)到保護(hù)、測(cè)控、電能表計(jì)量、故障錄波等設(shè)備。具體結(jié)構(gòu)如圖5所示。

優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)了三網(wǎng)合一即GOOSE網(wǎng)、MSV網(wǎng)、IEEE 1588標(biāo)準(zhǔn)對(duì)時(shí)網(wǎng)共同組網(wǎng)，很好地實(shí)現(xiàn)了站內(nèi)信息共享，其通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層次清晰，鏈接方便，可以節(jié)省大量的光纜，便于設(shè)計(jì)、維護(hù)、施工，是未來(lái)技術(shù)發(fā)展的方向。

缺點(diǎn)：共網(wǎng)傳輸中的精確對(duì)時(shí)難度較大，且對(duì)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的處理能力要求太高，現(xiàn)階段該款交換機(jī)國(guó)產(chǎn)化較低且性能不穩(wěn)定，在實(shí)際應(yīng)用中其可靠性受到不少質(zhì)疑。

以上所述幾種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組網(wǎng)方案都是從理論的角度出發(fā)分析其不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之間的差異，但是在智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)工程可以采用靈活的組網(wǎng)方案把上述幾種方式進(jìn)行有機(jī)的統(tǒng)一，以形成一種新型的混合組網(wǎng)方案。

該方案具體組網(wǎng)方法：計(jì)量采樣為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式、繼電保護(hù)與智能控制箱之間的開(kāi)關(guān)量控制也是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式、故障錄波、測(cè)控等通過(guò)組網(wǎng)方式實(shí)現(xiàn)；由于保護(hù)裝置采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式，所以要加強(qiáng)對(duì)保護(hù)裝置可靠性、安全性的檢測(cè)并選取可靠性高的保護(hù)裝置，防止因系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)錯(cuò)誤造成系統(tǒng)保護(hù)功失效[4]。相比較前面介紹的4種方案，該方案中的智能控制箱、合并單元、母線合并單元和備自投保護(hù)設(shè)備等需要更多的光纖接口，其中智能控制箱與合并單元至少需要8個(gè)光纖接口來(lái)滿足點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直連和組網(wǎng)需求[5]。

該組網(wǎng)方案既能滿足智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)信息數(shù)字化、通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化和信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化的具體要求，同時(shí)也滿足了國(guó)家電網(wǎng)公司頒布的智能變電站相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在實(shí)際應(yīng)用中，該組網(wǎng)方案也更加安全、可靠、實(shí)用，必將成為智能變電站組網(wǎng)方式的首選。圖6所示為結(jié)構(gòu)示意圖。

3 結(jié) 語(yǔ)

在智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)邏輯分層中，過(guò)程層起著承上啟下的作用?，F(xiàn)在，通信網(wǎng)絡(luò)在智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中扮演著中樞神經(jīng)的角色，而過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)又是總站網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)和支撐，承擔(dān)了一、二次設(shè)備繼電保護(hù)信號(hào)、跳閘開(kāi)關(guān)信號(hào)和全站電壓電流等數(shù)據(jù)信息的采集傳輸工作[6]，所以過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)性能的好壞直接決定了整站自動(dòng)化系統(tǒng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性。

總之，隨著國(guó)家堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的建設(shè)和智能變電站試點(diǎn)工作的持續(xù)展開(kāi)，在實(shí)際應(yīng)用中必須堅(jiān)持以可靠、安全為主，經(jīng)濟(jì)、實(shí)用為輔的原則，以滿足電力系統(tǒng)生產(chǎn)需求為出發(fā)點(diǎn)，根據(jù)具體情況來(lái)確定智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

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優(yōu)點(diǎn)：采用虛擬局域網(wǎng)技術(shù)和用交換機(jī)分級(jí)服務(wù)，解決了網(wǎng)絡(luò)延時(shí)并提高了系統(tǒng)處理報(bào)文的能力；實(shí)現(xiàn)采樣值MSV網(wǎng)與GOOSE網(wǎng)信息共享。

缺點(diǎn)：需要精確計(jì)算網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)傳輸流量，并需要采用報(bào)文過(guò)濾技術(shù)抑制廣播風(fēng)暴，保證數(shù)據(jù)的安全、有序、高效傳輸。

2.4 完全過(guò)程總線方式

該方案實(shí)現(xiàn)了交流采樣MSV網(wǎng)、GOOSE網(wǎng)和IEEE 1588對(duì)時(shí)網(wǎng)通過(guò)一條過(guò)程總線共同組網(wǎng)，其中IEEE 1588網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)技術(shù)很好的解決了三網(wǎng)合一中的時(shí)間同步問(wèn)題，并在理論上實(shí)現(xiàn)了真正意義上的的共享網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)，但該方案需要配置高性能網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。具體組網(wǎng)方案：采樣值采用IEC61850?9?2協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)組成MSV網(wǎng)、開(kāi)關(guān)信息量按照GOOSE通信協(xié)議組成GOOSE網(wǎng) 、對(duì)時(shí)信息采用IEEE1588標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)，這三個(gè)網(wǎng)絡(luò)共用一條過(guò)程總線傳輸數(shù)據(jù)到保護(hù)、測(cè)控、電能表計(jì)量、故障錄波等設(shè)備。具體結(jié)構(gòu)如圖5所示。

優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)了三網(wǎng)合一即GOOSE網(wǎng)、MSV網(wǎng)、IEEE 1588標(biāo)準(zhǔn)對(duì)時(shí)網(wǎng)共同組網(wǎng)，很好地實(shí)現(xiàn)了站內(nèi)信息共享，其通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層次清晰，鏈接方便，可以節(jié)省大量的光纜，便于設(shè)計(jì)、維護(hù)、施工，是未來(lái)技術(shù)發(fā)展的方向。

缺點(diǎn)：共網(wǎng)傳輸中的精確對(duì)時(shí)難度較大，且對(duì)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的處理能力要求太高，現(xiàn)階段該款交換機(jī)國(guó)產(chǎn)化較低且性能不穩(wěn)定，在實(shí)際應(yīng)用中其可靠性受到不少質(zhì)疑。

以上所述幾種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組網(wǎng)方案都是從理論的角度出發(fā)分析其不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之間的差異，但是在智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)工程可以采用靈活的組網(wǎng)方案把上述幾種方式進(jìn)行有機(jī)的統(tǒng)一，以形成一種新型的混合組網(wǎng)方案。

該方案具體組網(wǎng)方法：計(jì)量采樣為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式、繼電保護(hù)與智能控制箱之間的開(kāi)關(guān)量控制也是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式、故障錄波、測(cè)控等通過(guò)組網(wǎng)方式實(shí)現(xiàn)；由于保護(hù)裝置采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式，所以要加強(qiáng)對(duì)保護(hù)裝置可靠性、安全性的檢測(cè)并選取可靠性高的保護(hù)裝置，防止因系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)錯(cuò)誤造成系統(tǒng)保護(hù)功失效[4]。相比較前面介紹的4種方案，該方案中的智能控制箱、合并單元、母線合并單元和備自投保護(hù)設(shè)備等需要更多的光纖接口，其中智能控制箱與合并單元至少需要8個(gè)光纖接口來(lái)滿足點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直連和組網(wǎng)需求[5]。

該組網(wǎng)方案既能滿足智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)信息數(shù)字化、通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化和信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化的具體要求，同時(shí)也滿足了國(guó)家電網(wǎng)公司頒布的智能變電站相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在實(shí)際應(yīng)用中，該組網(wǎng)方案也更加安全、可靠、實(shí)用，必將成為智能變電站組網(wǎng)方式的首選。圖6所示為結(jié)構(gòu)示意圖。

3 結(jié) 語(yǔ)

在智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)邏輯分層中，過(guò)程層起著承上啟下的作用?，F(xiàn)在，通信網(wǎng)絡(luò)在智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中扮演著中樞神經(jīng)的角色，而過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)又是總站網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)和支撐，承擔(dān)了一、二次設(shè)備繼電保護(hù)信號(hào)、跳閘開(kāi)關(guān)信號(hào)和全站電壓電流等數(shù)據(jù)信息的采集傳輸工作[6]，所以過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)性能的好壞直接決定了整站自動(dòng)化系統(tǒng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性。

總之，隨著國(guó)家堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的建設(shè)和智能變電站試點(diǎn)工作的持續(xù)展開(kāi)，在實(shí)際應(yīng)用中必須堅(jiān)持以可靠、安全為主，經(jīng)濟(jì)、實(shí)用為輔的原則，以滿足電力系統(tǒng)生產(chǎn)需求為出發(fā)點(diǎn)，根據(jù)具體情況來(lái)確定智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

參考文獻(xiàn)

[1] 胡道徐，李廣華.IEC61850通信冗余實(shí)施方案[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2007，31（8）：100?103.

[2] 高翔.數(shù)字化變電站應(yīng)用技術(shù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2008.

[3] 郭秋萍.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2010.

[4] 樊陳，倪益民，竇仁輝，等.智能變電站過(guò)程層組網(wǎng)方案分析[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2011，35（18）：67?71.

[5] IEC. IEC61850 Communication networks and systems in substation [R]. [S.l.]： IEC， 2004.

[6] 蘇麟，孫純軍，褚農(nóng).智能變電站過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方案研究[J].電力系統(tǒng)通信，2010，31（7）：10?13.

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[8] 黃治，陳偉，王向群.IEEEl588在工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)中的關(guān)鍵應(yīng)用[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2012，35（23）：90?93.

[9] 錢(qián)科軍，梁鋒.分布式狀態(tài)估計(jì)技術(shù)在智能變電站的應(yīng)用[J].電網(wǎng)與清潔能源，2013（9）：27?31.

優(yōu)點(diǎn)：采用虛擬局域網(wǎng)技術(shù)和用交換機(jī)分級(jí)服務(wù)，解決了網(wǎng)絡(luò)延時(shí)并提高了系統(tǒng)處理報(bào)文的能力；實(shí)現(xiàn)采樣值MSV網(wǎng)與GOOSE網(wǎng)信息共享。

缺點(diǎn)：需要精確計(jì)算網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)傳輸流量，并需要采用報(bào)文過(guò)濾技術(shù)抑制廣播風(fēng)暴，保證數(shù)據(jù)的安全、有序、高效傳輸。

2.4 完全過(guò)程總線方式

該方案實(shí)現(xiàn)了交流采樣MSV網(wǎng)、GOOSE網(wǎng)和IEEE 1588對(duì)時(shí)網(wǎng)通過(guò)一條過(guò)程總線共同組網(wǎng)，其中IEEE 1588網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)技術(shù)很好的解決了三網(wǎng)合一中的時(shí)間同步問(wèn)題，并在理論上實(shí)現(xiàn)了真正意義上的的共享網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)，但該方案需要配置高性能網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。具體組網(wǎng)方案：采樣值采用IEC61850?9?2協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)組成MSV網(wǎng)、開(kāi)關(guān)信息量按照GOOSE通信協(xié)議組成GOOSE網(wǎng) 、對(duì)時(shí)信息采用IEEE1588標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)，這三個(gè)網(wǎng)絡(luò)共用一條過(guò)程總線傳輸數(shù)據(jù)到保護(hù)、測(cè)控、電能表計(jì)量、故障錄波等設(shè)備。具體結(jié)構(gòu)如圖5所示。

優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)了三網(wǎng)合一即GOOSE網(wǎng)、MSV網(wǎng)、IEEE 1588標(biāo)準(zhǔn)對(duì)時(shí)網(wǎng)共同組網(wǎng)，很好地實(shí)現(xiàn)了站內(nèi)信息共享，其通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層次清晰，鏈接方便，可以節(jié)省大量的光纜，便于設(shè)計(jì)、維護(hù)、施工，是未來(lái)技術(shù)發(fā)展的方向。

缺點(diǎn)：共網(wǎng)傳輸中的精確對(duì)時(shí)難度較大，且對(duì)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的處理能力要求太高，現(xiàn)階段該款交換機(jī)國(guó)產(chǎn)化較低且性能不穩(wěn)定，在實(shí)際應(yīng)用中其可靠性受到不少質(zhì)疑。

以上所述幾種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組網(wǎng)方案都是從理論的角度出發(fā)分析其不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之間的差異，但是在智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)工程可以采用靈活的組網(wǎng)方案把上述幾種方式進(jìn)行有機(jī)的統(tǒng)一，以形成一種新型的混合組網(wǎng)方案。

該方案具體組網(wǎng)方法：計(jì)量采樣為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式、繼電保護(hù)與智能控制箱之間的開(kāi)關(guān)量控制也是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式、故障錄波、測(cè)控等通過(guò)組網(wǎng)方式實(shí)現(xiàn)；由于保護(hù)裝置采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式，所以要加強(qiáng)對(duì)保護(hù)裝置可靠性、安全性的檢測(cè)并選取可靠性高的保護(hù)裝置，防止因系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)錯(cuò)誤造成系統(tǒng)保護(hù)功失效[4]。相比較前面介紹的4種方案，該方案中的智能控制箱、合并單元、母線合并單元和備自投保護(hù)設(shè)備等需要更多的光纖接口，其中智能控制箱與合并單元至少需要8個(gè)光纖接口來(lái)滿足點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直連和組網(wǎng)需求[5]。

該組網(wǎng)方案既能滿足智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)信息數(shù)字化、通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化和信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化的具體要求，同時(shí)也滿足了國(guó)家電網(wǎng)公司頒布的智能變電站相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在實(shí)際應(yīng)用中，該組網(wǎng)方案也更加安全、可靠、實(shí)用，必將成為智能變電站組網(wǎng)方式的首選。圖6所示為結(jié)構(gòu)示意圖。

3 結(jié) 語(yǔ)

在智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)邏輯分層中，過(guò)程層起著承上啟下的作用?，F(xiàn)在，通信網(wǎng)絡(luò)在智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中扮演著中樞神經(jīng)的角色，而過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)又是總站網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)和支撐，承擔(dān)了一、二次設(shè)備繼電保護(hù)信號(hào)、跳閘開(kāi)關(guān)信號(hào)和全站電壓電流等數(shù)據(jù)信息的采集傳輸工作[6]，所以過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)性能的好壞直接決定了整站自動(dòng)化系統(tǒng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性。

總之，隨著國(guó)家堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的建設(shè)和智能變電站試點(diǎn)工作的持續(xù)展開(kāi)，在實(shí)際應(yīng)用中必須堅(jiān)持以可靠、安全為主，經(jīng)濟(jì)、實(shí)用為輔的原則，以滿足電力系統(tǒng)生產(chǎn)需求為出發(fā)點(diǎn)，根據(jù)具體情況來(lái)確定智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

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[8] 黃治，陳偉，王向群.IEEEl588在工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)中的關(guān)鍵應(yīng)用[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2012，35（23）：90?93.

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