智能变电站网络结构

智能变电站二次系统网络结构和信息流分析

摘要：本文简要阐述了智能变电站二次系统网络结构，介绍了GOOSE、SV、MMS的定义和传输方式，并对站内数据信息的流向进行了分析。

关键词：三层两网；GOOSE；SV；MMS；信息流

0 引言

智能变电站基于IEC61850标准提出了变电站的三层功能结构、功能间的逻辑接口和逻辑接口到物理接口的映射，现在国内变电站应用较多的是“三层两网”结构。智能变电站的二次设备网络架构可分为站控层、间隔层和过程层三层，网络组成可分为站控层网络和过程层网络。站控层网络和过程层网络在物理上完全独立。站控层和间隔层之间采用MMS报文通信，间隔层之间采用面向通用对象的变电站事件GOOSE通信，间隔层和过程层之间采用面向通用对象的变电站事件GOOSE通信和SV通信。GOOSE报文和SV报文组成了过程层和间隔层之间的信息流，间隔层GOOSE报文是间隔层之间的信息流，MMS报文是间隔层和站控层之间的信息流。三层两网是智能变电站的核心架构，站控层和过程层网络独立，报文相互隔离，确保了安全的信息交互和稳定的报文走向。

1 智能变电站二次系统网络结构

智能变电站二次系统设备主要包括：

（1）站控层设备：包括后台监控主机、数据通信网关机、数据服务器、综合应用服务器、操作员站、工程师站、保护信息子站和PMU数据集中器等。

（2）间隔层设备：包括测控、保护、故障录波、网络分析仪、安全与稳定控制装置等。

（3）过程层设备：包括合并单元、智能终端和智能组件等。智能变电站二次系统网络结构示意图如下图1所示。

合并单元采集一次设备的电压、电流等电气量后，按照IEC61850-9-2的多路广播采样值格式进行组帧，通过光纤以太网通信介质传输到间隔层二次设备（如测控和保护），或者按照IEC60044-8标准通过光或电同步串行接口以FT3格式发送给间隔层设备。智能终端通过电缆线与一次断路器等设备相连，通过光纤接口的以太网，采用GOOSE报文与间隔层设备快速交换信息。根据《智能变电站继电保护技术规范》规定，继电保护设备与本间隔合并单元智能终端的连接模式使用点对点的光纤接口，而继电保护之间的联闭锁信息、失灵启动等信息宜采用GOOSE网络的传输方式，测控装置宜采用GOOSE/SV混网或者GOOSE和SV网络独立的传输方式。这是智能变电站中普遍采用的信息流传输设计方法。

220kV智能变电站网络结构分析

摘要：随着智能变电站的快速发展和大规模建设，其在智能电网中的枢纽地位越来越突出。智能变电站采用光纤数字通信技术和网络技术代替传统的电缆传输模拟量，相比较而言，智能变电站简化了二次电缆接线，增强了抗干扰能力，提高了系统的互操作性与可拓展性。而网络结构的优劣则会直接影响到变电站内的网络传输效率、设备配置数量和投资。基于此，本文主要对220kV智能变电站网络结构进行分析探讨。

关键词：220kV智能变电站；网络结构

1、前言

随着我国“建成智能化电网”工作的全面铺开，智能化设计已经成为220kV及以上变电站设计的必然趋势。显然，在继电保护机理及元件都基本不变的情况下，智能化变电站相较于以往综自站最突出的变化就是网络结构的革新。

2、智能变电站系统结构与组网方案

结合某新建２２０ｋＶ智能变电站，分析设计智能变电站的网络结构，１．１系统结构根据ＤＬ／Ｔ８６０（ＩＥＣ６１８５０）协议的规定，智能变电站自动化系统可以从功能上划分为３层，分别是站控层、间隔层、过程层。

站控层位于变电站的顶层，包括主机与操作员站、远动通信系统、对时系统等，其主要功能是汇总实时数据，实现全站设备的监视、告警、控制等交互功能，同时执行调度下达的操作命令；间隔层位于站控层与过程层的中间，包括保护、测量、控制和录波等二次装置，其主要任务是通过智能终端对一次设备进行保护和控制，实现本间隔内的操作闭锁，并进行一次电气量的运算和计量；过程层位于智能变电站的最底层，典型设备包括常规／电子式互感器、智能终端（执行单元）、合并单元等，其主要功能是进行一次电气量采集、执行操控命令和检测设备状态。依据国家电网公司颁布的《１１０（６６）ｋＶ～２２０ｋＶ智能变电站设计规范》，智能变电站网络可从逻辑上分为“两网”，即站控层网络和过程层网络。其中，站控层网络连接了站控层设备与间隔层设备，主要是传输站控层内部、间隔层内部、以及站控层与间隔层之间的数据信息，内容以ＭＭＳ报文为主。过程层网络连接过程层设备与间隔层设备，主要是传输过程层内部、间隔层内部以及过程层与间隔层之间的数据信息，内容以ＧＯＯＳＥ和ＳＶ报文为主。

阐述智能变电站的关键技术与构建方式

作为整个智能电网中最为重要的工作环节，智能变电站在整个的工作过程中承担着重要的工作任务。一方面既要积极承担起变电站的工作设备的共组状态，另一方面还要支持起电网的信息实时采集和发布的相应任务。整个智能变电站在工作的状态之中，对整个电网起着实时的控制、智能任务的调节和其他各种的积极应用。通过各个环节的相互配合，从而从整体上实现了变电站与调度站、与相邻的其他变电站、工作的电源、以及用电用户之间的相互协调互动、协同工作。智能变电技术的广泛应用以及智能变电站的投入使用不仅为电网的安全和稳定的运行提供了切实可行的数据支持，也为未来的电网工作提供了极为重要的技术支持。本文着眼于智能变电技术的基本理论基础，对智能变电站的基本工作原理和工作技术进行了着重分析，并重点研究了智能变电技术得以广泛使用的技术手段。 1 智能变电技术的基本特征

根据最新的一项技术导则定义显示，所谓的智能变电技术较之传统的变电技术主要是在以下的几个方面做出了改变：智能变电技术主要是在技术上进行了改造处理，利用先进、集成性比较高、低碳、环保的各种设备相互组成的。整个智能变电站都是依靠数字化和通信平台的网络化相互组成的。整个变电系统全程遵守标准化的基本工作原理，在此项技术的支撑下，该变电站可以自动完成信息的收集和整理，并在此项技术的支持下可以对整个电网实现自动调节和控制、智能调控措施、在线进行决策、协同合作等变电站。

整个智能变电站最为重要的技术特点是高度的可靠性。这项技术对于智能变电站来说是最为基本也是最为重要的。然而高度的可靠性并不是指智能变电站设备内部和自身具有多么稳定的可依靠性，除此之外，智能变电站技术还具备自我诊断的功能，自身可以对系统出现的问题进行自我诊断和治疗的功能。对设备中出现的任何问题都可以第一时间进行快速的反应和应对措施，从而将供电的故障和意外降到最低的程度。

除此之外，智能变电站还具有比较强的交互性的特征。智能变电技术与此同时还需要为整个网站提供一份更加可靠和充分以及安全的信息。从而整体上为了满足智能电网的正常运行以及对用电量的控制都能起到整体上的调控作用。 再次，智能变电站还具有极为强大的高度集成性的特点。在整个的工作网络中，智能变电技术组合融入了信息通信技术、现代化的网络技术、先进的计算机应用技术、控制和调控技术以及电力电子的相关技术等等各个方面。并且在这个过程中，还兼具了微网和一些虚拟的电厂应用技术，这些技术的相互配合使用从整体上简化了传统的变电站的数据采集的模式，从而建立起并逐渐形成了一个完整统一的信息电网互动平台。该平台的建立对于形成一个完整的智能调控措施、在线解决问题措施等方面都起到了积极的调节和控制作用。

浅析智能变电站网络结构

摘要：智能变电站网络建设是国家智能电网的最重要、不可或缺的核心组成部分，直接关系到整个电网的可靠性和安全性。随着智能变电站的建设，网络在智能变电站中的地位越来越重要，文章在能变电站网络特点的基础上，对常见网络结构及其优缺点进行了比较，并理清了变电站总线网络和过程层网络的组网方案及网络结构之间的关系，对于建设高效、可靠的变电站网络结构具有重要意义。

关键词：智能变电站；网络结构；分析

随着智能变电站的大规模建设和快速发展，采用网络技术代替传统变电站的电缆传输，解决了很多固有缺陷，加速了信息采集速度，增强了信息抗干扰能力，提高了系统的操作性。为了增强系统运行的安全性和可靠性，以太网技术在变电站自动化系统中的应用日益广泛，通信网络通常采用不同的网络拓扑结构来提高系统运行的可靠性。因此，在智能变电站建设初期有必要对各种网络结构进行分析研究，以便在智能变电站网络系统建设中进行正确的网络选型。

1 智能变电站系统基本结构

智能变电站自动化系统的基本结构继承了原传统数字化变电站的层次划分，从功能实现上也划分为3层，分别是站控层，间隔层和过程层。这三层之间的关系如下：

站控层位于智能变电站的顶层，包括主机与操作员站、远动通信系统，对时系统等，其主要功能是汇总实时数据，实现全站设备的监视、告警、控制等交互功能，同时执行调度下达的操作命令。间隔层位置是站控层与过程层中间，其主要任务是汇总过程层实时数据信息，实施对一次设备进行保护和控制功能，实现本间隔操作闭锁，并进行一次电气量的运算和计算。过程层是智能变电站的最底层，是智能化电气设备的智能化部分。设备主要包括互感器、执行单元、合并单元等，其功能主要是电气量采集检测、执行操控命令和运行设备状态检测。

2 智能变电站网络特点

智能变电站的三个层次共有10类逻辑接口，从逻辑上可并入两个网络总线，即变电站总线网络和过程层总线网络。其中，变电站总线网络连接了站控层设备与间隔层设备，主要是传输站控层和间隔层内部以及层之间的数据通信，变电站总线网络主要传输MMS 和对时报文。过程层总线网络实现过程层设备和间隔层设备连接，