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。

智能化技术在电力系统中的应用摘要：电力系统是由发电、输电、变电、配电以及电力调度等环节组成的电能生产、传输和分配的系统。

将智能化技术运用于电力系统中，可以提高电力系统的运行效率，推动电力系统发展。

变电站作为电力系统中电能转换和分配重要一环，其智能化技术应用显著。

关键词：智能化技术；电力系统；变电站；应用引言：变电站中的智能化技术利用先进的信息通信技术、计算机技术、控制技术及其他先进技术，实现高效运行、降低成本和环境的同时，尽可能提高系统可靠性、自愈能力和稳定性。

本次对智能变电站中的主要智能化技术进行介绍，介绍智能化变电站主要的一次、二次系统。

1.智能化技术在变电站中的应用1.1 智能化在变电站中的应用在电力系统中，变电站承担着电能转换和分配、调整电压及功率，以及能量传递的重要作用，而智能化的变电站更是发展智能电网的先决条件，它不仅是智能电网发展的可靠支撑，更是提高系统供电可靠性和经济性的有力保障。

智能变电站更加注重和强调面向全站的数据采集和共享、一二次设备的融合，以及系统的自动控制与调度。

智能变电站在设备上采用智能电子设备IED(Intelligent Electronic Device)，可实现设备运行状态的可视化，设备由定期检修转化成状态检修，提高了设备的使用效率和供电可靠性，这些措施都提高设备的整合度，简化设备配置，减少了安装、检修、运行与维护的成本；智能变电站主要由智能一次设备、智能二次设备和智能辅助设备组成。

智能化的一次设备能够通过传感器对自身电气、物理、化学等特性差异化信息进行采集和处理，并对设备可靠性和状态做出判断。

智能化一次设备能够通过状态检修提高一次设备的使用效率。

智能变电站主要一次设备包含：智能变压器、智能化高压开关设备、电子式互感器智能化的二次设备主要承担状态监测、系统保护、一体化信息传递及全站通讯的功能。

智能辅助设备则主要实现安防、消防、视频、环境监测等功能，并实现信息的统一管理，实现与监控系统的信息共享和操作联动，为无人值守提供技术支撑。

变电站二次设备就地化系统网络架构摘要：随着科学技术的进步和其应用领域的加深，智能化电网获得了显著的发展。

当前，就智能化电网分析来看，其中的变电站普遍采用“三层两网’’的系统架构，在这种架构模式下，合并单元、智能终端等新型智能电子设备的应用率在显著的提升，具体的设备安装方式等也发生了明显的改变。

为规避二次展业发展影响对架构合理布置的干扰，对二次设备利用难题，以及合理布置展开了深入分析，希望对电力应用系统的长足发展起到积极借鉴作用。

关键词：变电站；二次设备；就地化系统；网络；架构1网络架构的原则自从实施变电站二次保护控制设备就地下放以来，取得了不错的成绩，对简化二次回路、提高保护可靠度、降低CT负载、促使一次设备智能化、提升保护控制系统整体性能等有着现实的意义。

同时，在摸索实践中整理出了以下几点原则：一是围绕即插即用，以及整体完善等要求，对二次设备就地下放，施以无防护安装。

二是单间隔保护控制设备，施以电缆采样与跳闸模式。

跨间隔保护装置，施以分布式设计。

三是依据设备各种数据交互要求灵活设置，如即插即用要求，可实现I/O接口设备免配置设计，为满足数据交互需求，要求I/O接口设备，能够支持多类型端口，从而实现各类协议数据安全、稳定传输。

同时提高设备共用性，尽可能减少设备数量。

基于二次设备配置方案角度分析，提出了以下几个配置原则。

1.1单间隔保护配置第一，在具体做设备配置方案设计的时候需要遵循单间隔保护配置原则。

之所以利用此原则，一方面是因为此原则配置的具体保护其在问题类型反应方面更加的突出，所以其提供的保护也会更加的有效。

另一方面是利用此种保护原则，具体的设备维修便利性更加的突出。

简言之，单间隔保护配置原则在具体系统构架中现实意义突出。

1.2采集终端配置跨间隔保护就地下放，通常采用分布式架构方式处理，站域数据源，主要通过设备采集间隔信息实现。

为实现数据共享，以及开入开出电缆的优化配置，展开了公用采集控制终端间隔配置，完成本间隔开关量､模拟量采集，以及站端设备出口作用最大程度发挥。

智能变电站自动化系统体系结构探索摘要：智能变电站一体化监控系统是按照全站信息数值化、通信平台网络化、信息共享标准化的基础要求，通过系统集成优化，实现全站信息的统一接入、统一存储和统一展示，实现运行监视、操作与控制、综合信息分析与智能告警、运行管理和辅助应用等高级应用功能。

是大运行体系建设的基础，是备用调度体系建设的基础。

本文通过全面解析智能变电站一体化监控系统，为日后的运行管理提供借鉴。

关键词：智能电网；变电站；一体化系统；体系结构中图分类号：TM63；TM76 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014）06-0000-02智能电网是当今世界电力乃至能源产业发展变革的最新动向，代表着未来发展的方向和社会的进步。

智能变电站是智能电网的重要环节，随着变电站自动化系统技术的发展和硬件水平的不断提高，变电站自动化系统，一直朝设备集成度越来越多，模拟电缆越来越少的过程。

智能变电站自动化系统是变电站的核心部分，它由一体化监控系统和输变电设备状态监测、辅助设备、时钟同步、计算等共同构成，它是运行、保护和监视变电站一次设备系统，完成变电站的设备及其反馈线监视、控制、保护等功能。

一体化监控系统是智能电网调度控制和生产管理的基础。

一、智能变电站自动化系统结构（一）网络总体结构变电站自动化系统是运行、保护和监视变电站一次设备的系统，完成变电站的设备及其馈线监视、控制、保护等功能。

变电站自动化系统采用开放式分层分布结构，由“三层二网”构成。

（二）站控层站控层德主要功能是为变电站提供运行、管理、工程配置的界面，并记录变电站内的所有相关信息，具体如下：（1）汇总全站的实时数据信息，不断刷新实时数据库，按时登陆、填写历史数据库。

（2）按既定规约将有关数据信息送向调度或控制中心，接受调度或控制中心有关控制命令并转间隔层、过程层执行。

（3）监控系统和远动通信服务器采用一体化数据库配置方式，生成监控数据库的同时即可完成远动通信服务器的数据库、功能及逻辑的配置，提高变电站的维护效率。

智能变电站功能架构及设计原则 王杰斌发表时间：2018-04-12T16:39:05.607Z 来源：《电力设备》2017年第32期 作者： 王杰斌[导读] 摘要：所谓智能变电站，便是采用可靠、集成和环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和检测等基本功能，具备支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策和协同互动等高级功能的变电站。

（内蒙古电力集团有限责任公司锡林郭勒电业局乌拉盖供电分局 内蒙古锡林郭勒 026321）

摘要：所谓智能变电站，便是采用可靠、集成和环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和检测等基本功能，具备支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策和协同互动等高级功能的变电站。随着业务智能化需求的不断提高，使得数据采集量和功能节点之间数据交互量大大提高。面对这些应用需求，变电站通信网络作为智能变电站可靠运行的基础，其原有的组网理念以及功能、性能已不能满足建设、运维应用需求。因此，建立一种网络分层管理、业务自动感知、装置即插即用、网络安全可靠、设备通用互换的智能变电站通信网络架构，满足智能变电站网络建设和运维需求，成为了电力科研和管理人员的共识。

关键词：智能变电站；功能架构；设计原则

引言

随着时代不断发展，人们对于电能的需求与日俱增，传统变电站逐渐满足不了当前人们的需求，变电站技术的创新势在必行。智能变电站技术的应用，不仅提升了工作效率，还有效的减少了传统变电站的日常维护工作量，提升变电站的安全性能，对于我国电力企业的智能化发展起到重要的促进作用。 1智能变电站 1.1智能变电站的定义

智能变电站是在原有变电站的基础上，利用智能调节与自动控制技术促进变电站的发展和运行，它是以通信网络为载体的。因此，作为现代科技发展的产物，利用可靠、环保、先进、高效的智能设备构成的智能变电站，可以实现对变电站的自动控制、保护等，使变电站最大化地发挥自身的使用价值。智能变电站利用先进的科技设备和信息化技术完成电网运作时采集电网数据信息的工作。 1.2智能变电站的特征

智能变电站关键技术研究
一、智能变电站数据采集与传输
智能变电站的数据采集与传输是建立系统必备的重要基础。

其核心技
术是获取变电站各个部件的实时状态信息，及时传输至系统进行管理。

首
先要架构一个通信网络，由变电站现场设备各自采集的现场数据，通过变
电站网络传输给上位机，最终将所有的现场数据处理与分析集中存储，便
于管理控制使用。

二、智能变电站信息管理
智能变电站的信息管理是支撑变电站系统运作的核心内容。

它强调为
系统提供一个方便、高效的信息管理环境，充分提高系统的整体运行能力。

首先要配置一个信息管理系统，搭建一个合理的数据库服务器网络，将现
场采集的信息以对象形式存储在中央数据库中，实现信息的实时更新、管
理和动态调整，作为变电站不同级别的控制操作以及决策的基础。

三、智能变电站设备控制
控制是智能变电站系统关键的一环，是实现变电站自动化的重要技术。

2009 年第 6 期总第 265 期跟着数字化技术不停发展，数字化变电站将是继综合自动化技术后电力系统变电站建设的又一次改革。

国家电网企业也已经将数字化变电站建设归入到十一五规划要点发展方向。

数字化变电站势必是变电站建设的趋向。

但当前对于数字化变电站的工程实践过程中的虚端子设计规范以及网络区分规则还没有相应的指导性建议。

因此现阶段数字化变电站工程实行中的设计方案显得尤其重要。

本文中所说起的数字化变电站的 GOOSE 应用已在河北大名 220 kV 数字化变电站实行过程中获得考证。

1 GOOSE 的通讯体制1.1 GOOSE报订婚义GOOSE （Generic object oriented substation event）即通用面向对象的变电站事件。

GOOSE 报文的发送和接收分别由publisher （通告式公布）和subscriber （预定式接收）来履行。

1.2 GOOSE报文发送时间间隔对于 publisher ，GOOSE 报文的发送其实不是按固准时间间隔来发送的，在没有GOOSE 事件发生时， GOOSE 报文的发送间隔相对照较长，按固准时间间隔来进行，可是在发惹祸件时，数据发生了变化，发送时间间隔就会设置为最小，在此阶段，发送时间间隔会渐渐增大，直到事件状态稳固， GOOSE 报文的发送又变成固定长时间间隔。

该过程如图 1 所示。

1.3 报文接收方对通讯中止的检测对于一个重发的GOOSE 报文，会在报文中附加一个timeAllowedToLive 的参数，该参数见告接收方等候下一个重发的GOOSE 报文的最长时间，假如在该时间内，接收方没有收到重发的报文，就能够以为是发生了通讯中止。

1.4 报文过滤体制对于 GOOSE 报文的发送方，它可能会以组播的方式发送多个报文，每个报文都是与特定数据有关的，报文头中包含有不一样的目标地点；对于接收方，网络基层会收到网络上全部的GOOSE 报文，此中包含接收方需要的信息和它不需要的信息，因此需要对报文进行过滤，为了减少cpu 的负担，这个过滤的任务一般由网络控制器来达成。