智能變電站網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)

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1、智能變電站網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)A組網(wǎng)方案結(jié)合國家電網(wǎng)公司關(guān)于智能變電站的技術(shù)導(dǎo)則規(guī)范，考慮南方電網(wǎng)公司對于數(shù)字化變電站的規(guī)劃，當(dāng)前智能變電站網(wǎng)絡(luò)通信的結(jié)構(gòu)主要有以下四種：（1）采用光纖點(diǎn)對點(diǎn)與GOOSE網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方式，其中，國網(wǎng)智能變電站中的保護(hù)裝置是“直采直跳”，即點(diǎn)對點(diǎn)采樣、點(diǎn)對點(diǎn)跳閘，亦存在“直采網(wǎng)調(diào)”的保護(hù)構(gòu)架，集中在南網(wǎng)的數(shù)字化變電站；（2）采用光纖點(diǎn)對點(diǎn)、采樣值網(wǎng)絡(luò)與GOOSE網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方式，對于保護(hù)裝置是光纖點(diǎn)對點(diǎn)的模式，而就測控、計(jì)量、故障濾波則是從采樣值網(wǎng)絡(luò)獲取相關(guān)信息；（3）采用過程總線方式，即采用交流采樣（SMV）和GOOSE組網(wǎng)的方式，其中又分為共網(wǎng)或分網(wǎng)模式；（4）采用

2、完全過程總線方式，即交流采樣9-2、IEEE1588和GOOSE統(tǒng)一組網(wǎng)。方案四與方案三實(shí)際的運(yùn)行方式相似，方案三用IEEE1588進(jìn)行對時(shí)處理，而方案二是用國際流行的B碼對時(shí)。現(xiàn)對上述三種方案做簡要闡述及評價(jià)：方案一的結(jié)構(gòu)與現(xiàn)行常規(guī)變電站的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式是一致的，只是規(guī)約由IEC60870改為IEC61850，在這一點(diǎn)上3個(gè)方案是一致的。在方案一中，過程層采用光纖點(diǎn)對點(diǎn)與過程總線相結(jié)合的方式，即交流采樣合并單元采用點(diǎn)對點(diǎn)的方式，將交流實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)用光纖傳輸至保護(hù)、測控、計(jì)量、錄波，這樣采樣數(shù)據(jù)獨(dú)立傳輸，跳合閘等開關(guān)量信息采用GOOSE網(wǎng)絡(luò)方式，為保證動(dòng)作的可靠性，GOOSE網(wǎng)必須保證一定冗余，即

3、按照雙網(wǎng)方式組建，且必須同時(shí)工作于主機(jī)方式。在目前100M以太網(wǎng)技術(shù)成熟的條件下，采樣數(shù)據(jù)獨(dú)立傳輸雖然有需要敷設(shè)大量光纜的缺點(diǎn)，但其優(yōu)點(diǎn)是能夠保證數(shù)據(jù)響應(yīng)實(shí)時(shí)性。方案二的結(jié)構(gòu)同方案一類似，不同之處則在于測控、計(jì)量、錄波等二次設(shè)備是通過采樣值網(wǎng)絡(luò)獲取相關(guān)信息，該方案可一定程度上減少光纜的鋪設(shè)，并促進(jìn)數(shù)據(jù)信息的共享互用。方案三的特征點(diǎn)在于采樣值和GOOSE信號均組網(wǎng)傳輸，有利于信息的共享化。在采樣值和GOOSE共同組網(wǎng)的情況下，為了保證GOOSE報(bào)文的實(shí)時(shí)性，可以利用VLAN技術(shù)將過程層劃分為一些功能子網(wǎng)，啟用交換機(jī)分級服務(wù)質(zhì)量提供優(yōu)先傳輸機(jī)制，保證重要報(bào)文優(yōu)先傳輸，減少重要幀的排隊(duì)延時(shí)。方案四

4、的關(guān)鍵特點(diǎn)則是使用了IEEE1588網(wǎng)絡(luò)對時(shí)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)SV，GOOSE、1588的三網(wǎng)合一，達(dá)成了完全意義上的網(wǎng)絡(luò)化共享平臺，但對網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的要求相對較高，推廣難度較大。給出三網(wǎng)合一的實(shí)例：以變壓器保護(hù)為例，采用IEC61850-9-2采樣信息、GOOSE信息、IEEE1588對時(shí)信息共網(wǎng)傳輸。間隔層與過程層合并單元遵循IEC61850-9-2標(biāo)準(zhǔn)，與過程層智能終端采用GOOSE通信協(xié)議。過程層網(wǎng)絡(luò)按間隔配置獨(dú)立的間隔交換機(jī)，各間隔通過主干網(wǎng)交換機(jī)組成過程層網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息共享。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示。本方案的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了GOOSE、采樣值傳輸、IEEE1588三網(wǎng)合一，最大程度地實(shí)現(xiàn)了信息共享，網(wǎng)

5、絡(luò)結(jié)構(gòu)清晰，節(jié)省了大量的光纜，便于設(shè)計(jì)、維護(hù)，是代表未來技術(shù)發(fā)展的一種方案；但由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的要求比較高，技術(shù)難度大，且欠缺有效的冗余手段，其可靠性受到一定的質(zhì)疑和擔(dān)憂。三網(wǎng)合一的配置方案針對間隔層的二次設(shè)備，數(shù)據(jù)通信的模式差別如表1所示。保護(hù)裝置測控計(jì)量等設(shè)備備注SVGOOSESVGOOSE方案一點(diǎn)對點(diǎn)點(diǎn)對點(diǎn)點(diǎn)對點(diǎn)組網(wǎng)很少用點(diǎn)對點(diǎn)組網(wǎng)點(diǎn)對點(diǎn)組網(wǎng)有實(shí)例方案二點(diǎn)對點(diǎn)點(diǎn)對點(diǎn)組網(wǎng)組網(wǎng)國網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)對點(diǎn)組網(wǎng)組網(wǎng)組網(wǎng)有實(shí)例方案三/四組網(wǎng)組網(wǎng)組網(wǎng)組網(wǎng)分SV、GOOSE是否共網(wǎng)、使用B碼還是1588對時(shí)以下GOOSE網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建做主要分析。關(guān)于GOOSE的組網(wǎng)方式，分3個(gè)階段逐漸改進(jìn)，即：（1）GOOSE獨(dú)立組網(wǎng)

6、?；贕OOSE傳送的信息對實(shí)時(shí)性以及可靠性的要求，GOOSE網(wǎng)絡(luò)采用獨(dú)立組網(wǎng)。IED裝置具備獨(dú)立的GOOSE通信口。獨(dú)立組網(wǎng)優(yōu)點(diǎn)在于：避免了與不同優(yōu)先級數(shù)據(jù)的同網(wǎng)傳輸，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，?shù)字化變電站內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)之間基于物理隔離。某一網(wǎng)絡(luò)故障不會(huì)影響到另一網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行，提高了數(shù)字化變電站的安全性。（2）GOOSE與站控層共用網(wǎng)絡(luò)方式。這種組網(wǎng)方式的前提是支持IEEE802.1P協(xié)議交換機(jī)的應(yīng)用。在正常狀態(tài)還是故障狀態(tài)時(shí)，基于MMS的站控層報(bào)文占用的帶寬遠(yuǎn)大于GOOSE報(bào)文所占帶寬，支持，IEEE802.1P協(xié)議的交換機(jī)保證網(wǎng)絡(luò)上GOOSE報(bào)文的優(yōu)先傳送。（3）數(shù)字化變電站內(nèi)共用網(wǎng)絡(luò)方式。隨著

7、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，采樣報(bào)文基于IEC61850-9-2標(biāo)準(zhǔn)，過程層網(wǎng)絡(luò)與變電站層網(wǎng)絡(luò)合并是數(shù)字化變電站組網(wǎng)方式發(fā)展的目標(biāo)。這種組網(wǎng)方式的優(yōu)點(diǎn)在于：間隔層智能設(shè)備僅需一個(gè)通信口，降低了智能設(shè)備的成本，同時(shí)降低了數(shù)字化變電站的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本。在實(shí)際工程應(yīng)用時(shí)，應(yīng)根據(jù)電壓等級、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載量、網(wǎng)絡(luò)通信介質(zhì)、經(jīng)濟(jì)性、安全性等因素確定GOOSE的組網(wǎng)方式。B組網(wǎng)結(jié)構(gòu)GOOSE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要有裝置單環(huán)網(wǎng)、交換機(jī)環(huán)形網(wǎng)和星形網(wǎng)，