智能变电站网络架构分析

智能电网的网络通信架构及关键技术智能电网的网络通信架构及关键技术1．引言建设信息化、自动化、互动化为特征的坚强智能电网(Smart Grid，SG)要求健壮的网络通信支撑平台，分布式状态可感知能力、先进的电表计量基础设施(AMI)以及实时的需求响应等功能，这些都对现有的网络平台提出了更高的要求。

智能电网的网络通信平台为电力行业的生产运行、输电、配电、市场业务等多个领域提供服务，需求的多样性决定了其构成的复杂性，智能电网的网络支撑体系将是一个融合了多种网络技术的综合平台，有多种网络成分构成，既需要骨干网，又需要接入网和多种驻地网，既依赖于企业专网，也离不开公共的因特网，在技术上，将融合成熟的TCP/IP、MPLS、工业以太网和新型的无线传感器网络和物联网，涉及多种网络协议。

因此，有必要对智能电网的网络通信架构进行研究，明确不同应用领域的关键网络技术。

2．智能电网的框架与概念参考模型中国的智能电网建设提出了以特高压电网为骨干网架，以坚强智能电网为基础，以通信信息平台为支撑，以智能控制为手段，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节的发展路线，强调各个领域电力流、信息流和业务流的融合，因此，智能电网的框架中各个关键领域的沟通，必然是由网络通信为桥梁实现的。

2009年9月，美国国家标准与技术研究所（NIST）提出了关于智能电网互操作标准的框架与路线图，明确了推进标准化工作的8个优先发展领域：广域网状态可感知、需求响应、电能存储、电力交通、网络安全、网络通信、先进的计量基础设施和配网管理。

其中，有三个领域与网络技术直接相关。

网络安全（CyberSecurity）：为保证电子信息系统的保密性、完整性和可用性采取的措施，是保护和管理智能电网中的电能、信息和通信设施必须的。

网络通信（NetworkCommunication）：要求针对智能电网各个关键领域的应用和操作器的网络通信需求，实施和维护合适的安全和访问控制手段。

智能变电站的结构及特点作者：宋宏雷来源：《科学与财富》2018年第25期摘要：本文阐述了智能变电站的功能特点，对比了智能变电站与常规变电站在功能上的差异化，以常规变电站的技术为前提，结合当前智能变电站试点工程的研究与建设情况，分析研究了智能变电站的系统架构，针对与电气一次设备进行接口的智能组件、合并单元进行了技术与应用方面的研究，并详细阐述了高级应用功能，对一体化防误系统等高级应用功能的实现方式进行了分析研究，并结合国内智能变电站的建设情况提出了工程应用的方案。

一、智能变电站的结构智能变电站的基本概念为变电站的信息采集、传输、处理、输出过程全部数字化，基本特征为设备智能化、通信网络化、模型和通信协议统一化、运行管理自动化等。

智能变电站建设的关键是实现满足上述要求的通信网络和系统。

IEC61850标准包括变电站通信网络和系统的总体要求、功能建模、数据建模、通信协议、项目管理和一致性检测等一系列标准。

按照IEC61850 标准建设通信网络和系统的变电站，符合智能变电站的要求。

智能变电站的主要一次设备和二次设备按照要求应为智能设备，这是变电站实现数字化的基础。

这些智能设备具有设备之间交互参数、状态和控制命令等信息的通信接口。

设备间信息传输的方式主要为网络通信方式，取代传统的二次电缆等硬接线。

如果使用传统非智能一次设备，则应通过配置智能终端将其改造为智能设备。

智能变电站内的信息交互从逻辑上看分为三个层次及两个网络：过程层、间隔层、站控层及站控层网络、过程层网络，即所谓的“三层两网”。

目前利用现场总线技术实现过程层的通信己经得到了广泛应用，随着过程层设备信息量的不断增加，间隔层及站控层对过程层数据要求不断提高，如何合理构建通信网络是智能变电站应用技术的重要内容。

二、智能变电站的特点智能变电站是伴随着智能电网的概念而出现的，作为电网中的节点，变电站智能化是建设智能电网的重要基础和支撑。

其定义是：由先进、可靠、节能、环保、集成的智能设备组合而成，以高速网络通信平台为信息传输基础，自动完成信息、采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能一调节、在线分析决策、协同互动等高级应用功能的变电站。

智能变电站辅助系统综合监控平台一、系统概述智能变电站辅助系统综合监控平台以“智能感知和智能控制”为核心，通过各种物联网技术，对全站主要电气设备、关键设备安装地点以及周围环境进行全天候状态监视和智能控制，完成环境、视频、火灾消防、采暖通风、照明、SF6、安全防范、门禁、变压器、配电、UPS等子系统的数据采集和监控，实现集中管理和一体化集成联动，为变电站的安全生产提供可靠的保障，从而解决了变电站安全运营的“在控”、“可控”和“易控”等问题。

二、系统组成（一）、系统架构（二）、系统网络拓扑交换机服务器站端后台机网络视频服务器门禁摄像摄像头户外刀闸温蓄电池在线监测开关柜温度监测电缆沟/接头温度监测SF6监测空调仪表电压UPS温湿度电流烟感电容器打火红外对射门磁非法入侵玻璃破碎电子围栏水浸空调风机灯光警笛警灯联动协议转换器协议转换器协议转换器消防系统安防系统其他子系统TCP/IP 网络上级监控平台采集/控制主机智能变电站辅助系统综合监控平台将各种子系统通过以太网或RS232/485接口进行连接，包括前端的摄像机、各种传感器、中心机房的存储设备、服务器等，并通过软件平台进行集成和集中监视控制，形成一套辅助系统综合监控平台。

（三）、核心硬件设备：智能配电一体化监控装置PDAS-100系列智能配电一体化监控装置，大批量应用在变电站、开闭所和基站，实践证明产品质量的可靠性，能够兼容并利用现有绝大部分设备，有效保护客户的已有投资。

能够实现大部分的传感器解析和设备控制，以及设备内部的联动控制，脱机实现联动、报警以及记录等功能。

工业级设计，通过EMC4级和国网指定结构检测。

智能配电一体化监控装置是针对电力配电房的电缆温度以及母线温度无线检测，变压器运行情况以及油温检测、配电、环境、有害气体以及可燃气体和腐蚀性气体检测、安防、消防、采暖通风除湿机控制、灯光控制以及门禁而设计生产的一款产品。

它通过以太网TCP/IP 或者GPRS/3G/4G 网络，主要解决分布式无人值守配电房的监控和管理问题。

浅议智能变电站通信网络技术摘要：目前，由于电力行业的扩张，通信网络已经成为电力自动化系统的重要技术，下文主要结合多年的工作经验，简要综述了智能变电站通信网络的分层以及实现。

关键词：智能变电站；间隔层；过程层；站控层中图分类号：tm631+.4 文献标识号：a 文章编号：2306-1499（2013）07-（页码）-页数随着社会经济的发展，目前我国已经跨入网络时代，网络通信也已成为整个电力系统的关键组成部分之一。

下文主要就是介绍智能变电站中的网络通讯技术，仅供参考。

1.通信网络现状一般而言，其专用通信网络现已建设成为以光纤通信为主干网的通信线路，覆盖各地区的变电站、电厂。

电力系统数据通信网络不仅能够支持 ems、远动、实时数据通信等业务，而且还能支持基本语音通信业务，如行政及调度电话等。

当前，我国电网自动化系统现场局域网对不同电压等级分别采用了不同类型的通信网络控制，如 rs485 总线、can、互联网等等。

近些年，伴随着智能开关及电子互感器的问世及其在电网中的应用，电力系统设备自动化程度不断提高，这就使得电网中一次设备与二次设备的无缝集成变为可能。

2.智能变电站通信网络2.1体系分层a智能变电站分为过程层、间隔层和站控层（1）过程层。

过程层包括变压器、断路器、隔离开关、电流/电压互感器等一次设备及其所属的智能组件以及独立的智能电子装置。

（2）间隔层。

间隔层设备一般指继电保护装置、系统测控装置、监测功能组主 ied等二次设备，实现使用一个间隔的数据并且作用于该间隔一次设备的功能，即与各种远方输入/输出、传感器和控制器通信。

（3）站控层。

站控层包括自动化站级监视控制系统、站域控制、通信系统、对时系统等，实现面向全站设备的监视、控制、告警及信息交互功能，完成数据采集和监视控制（scada）、操作闭锁以及同步相量采集、电能量采集、保护信息管理等相关功能。

2.2网络结构智能变电站自动化系统采用的网络架构应合理，可采用以太网、环形网络，网络冗余方式宜符合 iec61499及 iec 62439的要求。