智能配电变电站过程总线信息共享通信特性分析_王宾

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1、第３５卷第１８期Ｖｏｌ．３５Ｎｏ．１８２０１１年９月２５日Ｓｅｐｔ．２５，２０１１智能配电变电站过程总线信息共享通信特性分析王宾１，戈政２，董新洲１，金恩淑２，薄志谦３（１．电力系统国家重点实验室，清华大学电机系，北京市１０００８４；２．东北电力大学电气工程学院，吉林省吉林市１３２０１２；３．阿尔斯通电网公司，斯塔福德郡ＳＴ１７４ＬＸ，英国）摘要：数字化配电变电站中利用多间隔数据的实时共享融合能有效提高变电站的保护测控性能，但需要解决变电站过程总线中跨间隔数据交换的高度实时性和稳定可靠性问题。文中从配电变电站继电保护对数据共享需求的角度出发，评估“面向

2、间隔”、“面向位置”设置过程总线传输采样值（ＳＡＶ）和通用面向对象变电站事件（ＧＯＯＳＥ）报文时的通信特性，并分析讨论了“面向功能”设置过程总线通信时存在的问题和解决方案。研究表明：在网络流量位于运行范围内，各间隔报文长度相同时，所能实现数据共享的最大间隔数与单间隔信号采样率近似成反比；１００Ｍｂｉｔ／ｓ网络下，面向间隔和面向位置的过程层组网方式基本能够满足每周期４００点以下采样率的数据共享，主要时延及数据共享限制取决于交换机的性能。关键词：智能变电站；过程总线；信息共享；继电保护０引言性；但该文重点是面向现有保护配置，例如单间隔保护和母差保护等进行评

3、估分析，没有进一步探讨过配电变电站过程层数字化为继电保护实现跨间程总线数据共享的最大能力。隔数据融合利用奠定了基础。跨间隔集成保护输入本文面向数字化配电变电站过程总线，从保护［１］信息量增加，能有效提高保护测控性能；特别是含对数据共享需求角度出发，评估“面向间隔”、“面向间歇性分布式电源（ＤＧ）接入的配电变电站，实现过位置”设置时的通信特性，分析讨论“面向功能”设置程层数据的实时共享能有效实现接入电源的并网及过程总线时存在的通信问题及其解决方案。减载等操作，提高变电站的运行灵活性，从而为实现［２－３］微网的安全稳定运行奠定基础，但是，其前提必１智能配电

4、变电站结构和过程层信息共享须是实现变电站过程总线跨间隔数据交换的高度实通信特性需求时性和稳定可靠性。１．１配电变电站典型一次设备和通信拓扑结构ＩＥＣ６１８５０标准对数字化变电站过程总线组网图１所示为典型３５ｋＶ变电站主接线图。给出了４种基本原则：面向间隔、面向位置、单一总线和面向功能。文献［４］提出过程总线根据不同间隔或功能划分为多个星形子网，站级总线物理拓扑结构兼顾不同电压等级对网络可靠性的要求，但间隔之间信息交互只能通过中心交换机转发实现，跨间隔数据共享的实时性有待分析。文献［５］提出按照不同电压等级将过程总线分为几个子网，该方案减少了交换机的数量

5、，实现了同一电压等级设备的信息共享，但对于不同电压等级信息交换的性能需要进一步评估。文献［６］对基于ＩＥＣ６１８５０－９－２标图１典型３５ｋＶ变电站主接线Ｆｉｇ．１Ｔｙｐｉｃａｌ３５ｋＶｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｗｉｒｉｎｇｄｉａｇｒａｍ准的２２０ｋＶ变电站通信网络进行了仿真，探讨了ａｎｄＰ＆Ｃｆｕｎｃｔｉｏｎｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ全站环形和星形网络结构下的典型数据流通信特３５ｋＶ单母线分段运行，配备有载调压变压器收稿日期：２０１０－０９－２７；修回日期：２０１１－０５－２７。２台；２路进线一主一备；１０ｋＶ单母线分段，每段母国家自然科学基金资助项目（

6、５１００７０４５）；高等学校博士学科线各有５条馈线，馈线以接负荷为主。但是，随着点专项科研基金资助项目（２００８０００３１０３４）；中国电机工程学ＤＧ的快速发展，ＤＧ经馈线接入１０ｋＶ母线的模式会青年基金资助项目。也越来越多。—６２—·智能变电站专题·王宾，等智能配电变电站过程总线信息共享通信特性分析考虑到通信可靠性，目前变电站通信网络主要络中混合发送（面向集成保护控制）”２个角度进行［５］采用过程总线和站级总线分离的组网方式，如仿真分析。仿真选用Ｅｔｈｅｒｎｅｔ＿ｓｔａｔｉｏｎ＿ａｄｖ模型模图２所示。图中，给出了过程层交换机可能存在的拟Ｐ＆Ｃ，ＭＵ和

7、ＩＣＢ，数据链路以１００Ｍｂｉｔ／ｓ网络星形、环形、总线形组网结构，Ｐ＆Ｃ为保护测控单为主，同时也对比分析１０００Ｍｂｉｔ／ｓ网络的运行优元，ＭＵ为合并单元，ＩＣＢ为智能断路器。为了简势。ＭＵ发送长度为１２３字节的ＳＡＶ报文，其优先化，只画出了星形网络结构与站级总线交换机的通级高于ＧＯＯＳＥ开入报文；过程层总线上的所有信链接。Ｐ＆Ｃ均接收所有ＭＵ和ＩＣＢ发来的信息报文。仿真采用虚拟局域网（ＶＬＡＮ）和广播技术实现多播发送机制。２．１考虑ＳＡＶ数据共享的面向间隔组网的过程总线特性仿真按照面向间隔的过程总线组网原则，将变电站过程总线分为３类子网，如图３所示

8、。图２过程总线与站级总线分离的组网方式Ｆｉｇ．２Ｎｅｔｗｏｒｋｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｗｉｒ