智能变电站网络通信技术

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1、智能变电站网络通信技术A组网方案结合国家电网公司关于智能变电站的技术导则规范，考虑南方电网公司对于数字化变电站的规划，当前智能变电站网络通信的结构主要有以下四种：（1）采用光纤点对点与GOOSE网络相结合的方式，其中，国网智能变电站中的保护装置是“直采直跳”，即点对点采样、点对点跳闸，亦存在“直采网调”的保护构架，集中在南网的数字化变电站；（2）采用光纤点对点、采样值网络与GOOSE网络相结合的方式，对于保护装置是光纤点对点的模式，而就测控、计量、故障滤波则是从采样值网络获取相关信息；（3）采用过程总线方式，即采用交流采样（SMV）和GOOSE组网的方式，其中又分为共网或分网模式；（4）采用

2、完全过程总线方式，即交流采样9-2、IEEE1588和GOOSE统一组网。方案四与方案三实际的运行方式相似，方案三用IEEE1588进行对时处理，而方案二是用国际流行的B码对时。现对上述三种方案做简要阐述及评价：方案一的结构与现行常规变电站的网络结构模式是一致的，只是规约由IEC60870改为IEC61850，在这一点上3个方案是一致的。在方案一中，过程层采用光纤点对点与过程总线相结合的方式，即交流采样合并单元采用点对点的方式，将交流实时数据用光纤传输至保护、测控、计量、录波，这样采样数据独立传输，跳合闸等开关量信息采用GOOSE网络方式，为保证动作的可靠性，GOOSE网必须保证一定冗余，即

3、按照双网方式组建，且必须同时工作于主机方式。在目前100M以太网技术成熟的条件下，采样数据独立传输虽然有需要敷设大量光缆的缺点，但其优点是能够保证数据响应实时性。方案二的结构同方案一类似，不同之处则在于测控、计量、录波等二次设备是通过采样值网络获取相关信息，该方案可一定程度上减少光缆的铺设，并促进数据信息的共享互用。方案三的特征点在于采样值和GOOSE信号均组网传输，有利于信息的共享化。在采样值和GOOSE共同组网的情况下，为了保证GOOSE报文的实时性，可以利用VLAN技术将过程层划分为一些功能子网，启用交换机分级服务质量提供优先传输机制，保证重要报文优先传输，减少重要帧的排队延时。方案四

4、的关键特点则是使用了IEEE1588网络对时技术，实现SV，GOOSE、1588的三网合一，达成了完全意义上的网络化共享平台，但对网络交换机的要求相对较高，推广难度较大。给出三网合一的实例：以变压器保护为例，采用IEC61850-9-2采样信息、GOOSE信息、IEEE1588对时信息共网传输。间隔层与过程层合并单元遵循IEC61850-9-2标准，与过程层智能终端采用GOOSE通信协议。过程层网络按间隔配置独立的间隔交换机，各间隔通过主干网交换机组成过程层网络实现信息共享。系统结构如下图所示。本方案的优点是实现了GOOSE、采样值传输、IEEE1588三网合一，最大程度地实现了信息共享，网

5、络结构清晰，节省了大量的光缆，便于设计、维护，是代表未来技术发展的一种方案；但由于网络技术的要求比较高，技术难度大，且欠缺有效的冗余手段，其可靠性受到一定的质疑和担忧。三网合一的配置方案针对间隔层的二次设备，数据通信的模式差别如表1所示。保护装置测控计量等设备备注SVGOOSESVGOOSE方案一点对点点对点点对点组网很少用点对点组网点对点组网有实例方案二点对点点对点组网组网国网标准点对点组网组网组网有实例方案三/四组网组网组网组网分SV、GOOSE是否共网、使用B码还是1588对时以下GOOSE网络的构建做主要分析。关于GOOSE的组网方式，分3个阶段逐渐改进，即：（1）GOOSE独立组网

6、。基于GOOSE传送的信息对实时性以及可靠性的要求，GOOSE网络采用独立组网。IED装置具备独立的GOOSE通信口。独立组网优点在于：避免了与不同优先级数据的同网传输，保证了数据传输的可靠性，数字化变电站内部网络之间基于物理隔离。某一网络故障不会影响到另一网络的运行，提高了数字化变电站的安全性。（2）GOOSE与站控层共用网络方式。这种组网方式的前提是支持IEEE802.1P协议交换机的应用。在正常状态还是故障状态时，基于MMS的站控层报文占用的带宽远大于GOOSE报文所占带宽，支持，IEEE802.1P协议的交换机保证网络上GOOSE报文的优先传送。（3）数字化变电站内共用网络方式。随着

7、网络通信技术的发展，采样报文基于IEC61850-9-2标准，过程层网络与变电站层网络合并是数字化变电站组网方式发展的目标。这种组网方式的优点在于：间隔层智能设备仅需一个通信口，降低了智能设备的成本，同时降低了数字化变电站的网络建设成本。在实际工程应用时，应根据电压等级、网络负载量、网络通信介质、经济性、安全性等因素确定GOOSE的组网方式。B组网结构GOOSE网络结构主要有装置单环网、交换机环形网和星形网，