智能变电站过程层网络构建方案研究new

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1、第31卷第213期电力系统通信Vol.31No.213·10·2010年7月10日TelecommunicationsforElectricPowerSystemJul.10，2010智能变电站过程层网络构建方案研究苏麟，孙纯军，禇农(江苏省电力设计院，江苏南京211102)摘要：过程层网络是智能变电站的技术关键点与难点。在满足过程层网络实时控制需求的基础上，结合现有技术条件，分析了过程层网络拓扑结构、采样值传输协议、采样值与GOOSE共网/分网、报文过滤技术选择的合理性，并针对500kV线-线串典型间隔进行

2、了流量计算，在此基础上，提出了500kV线-线串网段过程层网络构建方案。关键词：智能变电站；过程层网络；IEC61850-9-2；GMRP；流量计算中图分类号：TN915.5文献标志码：B文章编号：1005-7641（2010）07-0010-04对于智能变电站而言，过程层网络与变电站0引言设备的实时控制功能密切相关，如继电保护等。过智能电网在推动电力清洁生产，促进电力高程层网络设计的合理性很大程度上决定了变电站效利用以及保障可靠电力供应等方面将发挥重运行的可靠性。文章结合过程层网络的实时控制要作用，已经成为

3、世界电网发展的必然趋势。智需求，从网络拓扑结构、采样值传输协议、采样值能变电站是统一坚强智能电网的重要基础和支与GOOSE的共网与分网、报文过滤技术、流量计[1]撑。算分析几个方面浅析了过程层网络构建的合理IEC61850将变电站自动化系统从功能逻辑性，并提出了相应的构建方案。上分为变电站层、间隔层和过程层。各层及逻辑接1过程层网络拓扑结构分析[2]口的逻辑关系如图1所示。其中接口4、5实现过程层和间隔层之间电压互感器和电流互感器瞬时1.1过程层网络常见拓扑结构数据、控制数据的交换，其功能分别由过程层采样在目

4、前的过程层网络拓扑结构中，常见的有值网络和GOOSE网络实现。星型拓扑和环型拓扑。星型拓扑结构也称“集中式拓扑结构”，这种结构以中央节点为中心，因此，它又称之为集中式网络，如图2所示。图2星型拓扑结构示意Fig.2Diagramofstartopology图1变电站自动化系统接口模型Fig.1Interfacemodelofsubstation环形拓扑由各交换机之间连接成闭环，如图automationsystem3所示。·专题聚焦·苏麟等智能变电站过程层网络构建方案研究·11·IEC61850-9-2标准详细

5、说明了依照61850-7-2部分中的抽象规范而定义的传输采样值的特定通信服务。可重新设定输入通道数、采样频率等参数，支持对数据集的更改和对数据对象的直接访问，帧格式可灵活定义，并支持单播方式。优点是映射方法更为灵活，对ASCI模型的支持更加完[3]备，可实现采样值数据的自由配置和共享，设备图3环型拓扑结构示意间接线较简单，某种程度上代表了技术发展的趋Fig.3Diagramofringtopology势；缺点是装置间数据匹配过程复杂，网络带宽和1.2技术比较CPU编解码的开销较大，网络传输时延不确定。2种拓扑

6、结构的优缺点见表1所列。结论：从配置的灵活性、接线简单、技术发展趋势等方面考虑，建议采样值传输协议采用IEC表12种拓扑结构优缺点61850-9-2标准。Tab.1Comparisonoftwotopologies拓扑优点缺点3采样值、GOOSE共网与分网分析类型网络简单，易于布线；扩根据计算，100Mbit/s的线速交换机最多可以公共交换机负担较大；交换展容易；便于维护；传输星型速度快；报文延时固定；机数量较多（单交换机端口容纳200点/周波情况下5个间隔的采样值数据，较少）。没有广播风暴的风险。在采用面向

7、间隔布置2级星型网络的条件下，除网络结构、协议较复杂；扩展中心交换机外的其他各间隔交换机只需要处理本网络冗余度好；交换机数困难；维护困难；交换机数量环形量较少（单交换机端口较多时会影响网络速度；报文间隔数据，不存在因为采样值而导致交换机过载多）。延时不固定；存在广播风暴的风险。的问题，而GOOSE则是一种突发式的高实时低带宽流量，在间隔内和最大情况下只有10%负载，与结论：从运行维护、传输时间、可靠性等方面采样值交换机共网运行完全不会影响GOOSE的考虑，建议过程层网络采用星型拓扑结构。实时性。中心交换机汇集

8、了来自各个间隔的采样值和2采样值传输协议分析GOOSE数据，当间隔数量较多时，在极端情况下目前，智能变电站采样值传输协议主要有3连接至母差的网口将会出现带宽超百兆的情况。种：IEC60044-7/8标准、IEC61850-9-1标准和此时可采用两种方法解决，一是为了照顾现阶段IEC61850-9-2标准。母差保护的百兆硬件处理能力，中心交换机可采IEC60044-7/8标准为电子式电压/电流互感用多