南方電網(wǎng)迪慶供電局 松海林 徐 彬 張雪祥 李紅武 李曉花

在中國，變電站自動化系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用超過幾十年，變電站自動化系統(tǒng)的發(fā)展為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮著極其重要的作用[1,2]。隨著信息化浪潮的推進(jìn)，電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，對自動化系統(tǒng)傳輸信息能力提出了更高的要求，因此研究智能變電站通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)及其模型具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 智能變電站通信網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)

智能變電站的主要功能是運(yùn)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟件和硬件技術(shù)，或者運(yùn)用泛人工智能技術(shù)代替人工進(jìn)行廣泛的通信操作，其主要由監(jiān)控單元、通信總線系統(tǒng)及監(jiān)控云端構(gòu)成，同時(shí)基于智慧的二次設(shè)備搭載最先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，運(yùn)用強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)計(jì)算能力處理變電站各類型傳感器的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)變電站通信網(wǎng)絡(luò)的綜合功能[2]。隨著中國集成電路等核心技術(shù)的完善，現(xiàn)階段變電站綜合系統(tǒng)一般按照分層式的模式來構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。目前IEC61850技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)依然是目前國際上廣泛采用的技術(shù)準(zhǔn)則，其主要特點(diǎn)如下：

功能分層。變電站的功能主要分為許多層，各個分層之間的功能非常全面，各個層之間關(guān)聯(lián)度較強(qiáng)。運(yùn)用變電站通信功能能夠?qū)崿F(xiàn)通信系統(tǒng)功能的合理分配，主要包括對多個間隔或全變電站的一次設(shè)備進(jìn)行程序保護(hù)、在線監(jiān)測及智能控制等，例如全變電站范圍內(nèi)使用的邏輯閉鎖或母線保護(hù)等。

面向?qū)ο蟮慕y(tǒng)一建模技術(shù)。在強(qiáng)大的變電站通信自動化系統(tǒng)中給每個實(shí)際設(shè)備分配了節(jié)點(diǎn)，每個物理設(shè)備都具有明確的網(wǎng)絡(luò)地址，具有明確的通信接口，同時(shí)可以對多個外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換操作。需要說明的是，物理設(shè)備有服務(wù)硬件裝置以及應(yīng)用軟件共同組成，數(shù)據(jù)對象具有多種不同的數(shù)據(jù)屬性，其用于廣泛定語各種不同的名稱，計(jì)算方法等。

2 變電站通信網(wǎng)絡(luò)的特征要求

對于實(shí)現(xiàn)變電站自動化系統(tǒng)的主要功能的要求，最核心和最關(guān)鍵的一點(diǎn)就是變電站內(nèi)部和外部的數(shù)據(jù)必須要進(jìn)行實(shí)時(shí)交換和無障礙的共享，并且要求系統(tǒng)具有安全可靠的運(yùn)行水平。網(wǎng)絡(luò)作為實(shí)現(xiàn)變電站通信裝置良好運(yùn)轉(zhuǎn)的主體，其具有極其重要的地位，因?yàn)槠渎?lián)系不同的智慧電子裝置，通過不同數(shù)據(jù)接口和不同的對象進(jìn)行無差別的數(shù)據(jù)交換。當(dāng)今時(shí)代，智能變電站的無人值守化已經(jīng)成為時(shí)代發(fā)展的新趨勢，必須增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)之間傳輸數(shù)據(jù)量，通過精心描繪的操作命令、運(yùn)行事件來滿足對變電站系統(tǒng)的監(jiān)控。具體有如下要求[3,4]：

網(wǎng)絡(luò)規(guī)格和環(huán)境。運(yùn)用先進(jìn)的信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)武裝智慧變電站是時(shí)代發(fā)展的要求。但不可否認(rèn)目前依然存在一些問題：變電站通信自動化系統(tǒng)容易受到電源跳閘和雷電風(fēng)險(xiǎn)的危害，這是難以避免的。這些因素將嚴(yán)重干擾變電站通信系統(tǒng)的工作環(huán)境，因此必須研究一些避免干擾的措施，解決上述問題。

數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院桶踩浴Ｗ冸娬就ㄐ抛詣踊到y(tǒng)的運(yùn)行可靠性極其重要，如果想要維持電網(wǎng)的安全穩(wěn)定，其通信系統(tǒng)必須保持超高的可靠性，保持變電站通信網(wǎng)絡(luò)能長期安全穩(wěn)定運(yùn)行，如果變電站通信裝置發(fā)出錯誤信號，有可能影響電網(wǎng)調(diào)度人員的判斷，進(jìn)而造成極大的損失。因此，變電站通信自動化系統(tǒng)必須要考慮其數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院桶踩?，主要包括故障預(yù)防、故障快速發(fā)現(xiàn)、故障診斷以及故障精準(zhǔn)處理等。

3 網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的模型

變電站通信自動化系統(tǒng)存在兩種主要的信息源，包括周期性信息和突發(fā)性信息，其具有不同的顯著特點(diǎn)，需要分開建模[5]。針對過程層網(wǎng)絡(luò)的周期性信息建模技術(shù)，其采集到的的電壓和電流信號的周期采樣值在不同的過程層之間相互傳輸，在這個過程中對變電站通信自動化系統(tǒng)的快速性具備特別高的要求。

對于突發(fā)性信息，例如脈沖信號，這是變電站通信自動化系統(tǒng)中必不可少的關(guān)鍵信息，變電站通信自動化系統(tǒng)需要重點(diǎn)記錄和處理?；贗EC61850芯片對突發(fā)事件為通用對象的模型進(jìn)行定義，為突發(fā)性信息的相關(guān)模型進(jìn)行建模。和先進(jìn)報(bào)文處理裝置一樣，為對節(jié)點(diǎn)通信協(xié)議在處理報(bào)文的速度方面做出快速有效提升，能優(yōu)化變電站通信自動化系統(tǒng)處理突發(fā)信息的能力。

4 結(jié)語

本文簡明扼要地介紹了智能變電站通信網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，主要涵蓋了功能分層和面向?qū)ο蠼＜夹g(shù)兩方面；闡述了變電站通信網(wǎng)絡(luò)的特征要求，包括網(wǎng)絡(luò)規(guī)格和環(huán)境、以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃詫用?；最后介紹了變電站通信自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載模型，為變電站通信自動化系統(tǒng)發(fā)展打下了理論基礎(chǔ)。