智能变电站通信网络技术方案
智能变电站网络通讯方案
智能变电站网络通讯方案作者：王进新冀小斐纪秀平来源：《城市建设理论研究》2013年第16期摘要本文总结了智能变电站特点及基于 IEC61850 智能变电站的特征和功能，介绍了智能变电站通信标准和关键技术的应用，分析了智能变电站分层网络的数据交换模式，讨论了通信网络的构建原则和简化方案。
关键词IEC61850智能变电站关键技术通信网络中图分类号： F626.5 文献标识码： A 文章编号：1 引言变电站自动化技术是我国电力行业的热点技术之一，目前新建变电站自动化系统大多采用面向间隔、面向对象(Object-Oriented)设计的分层分布式结构模式,该模式按变电站的控制层次和对象设置站控层和间隔层两层。
由于缺乏统一和先进的通信标准，以及受高压电气设备非数字化的制约，现有变电站自动化技术已不能完全满足现代电网发展的要求。
在各种新技术的推动下，利用通信网络实现全站信息数字化传输的智能变电站试点应用逐渐成熟。
1.1 智能变电站概述智能变电站是由智能化一次设备、网络化二次设备在IEC61850通信协议基础上分层构建，能够实现智能设备间信息共享和互操作的现代化变电站。
与常规变电站相比，智能化变电站间隔层和站控层的设备及网络接口和通信模型发生了变化，过程层由传统的电磁型电流、电压互感器、一次设备以及一次设备与二次设备之间的电缆连接，改变为电子式互感器、合并单元、光纤连接等内容。
智能变电站采用先进、可靠、集成、低碳、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、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。
图1：智能变电站2 智能变电站的特征和功能智能变电站与常规变电站相比，具有以下几个特征：（1）以先进的计算机网络技术作为构建变电站通信网络的基础，实现站内外信息的高速、可靠传输。
（2）变电站IED(IntelligentElectronicDevice)，智能电子设备基于IEC61850标准构建，并以此作为站内外信息交互的标准。
新一代智能变电站通信网络关键技术
新一代智能变电站通信网络关键技术摘要：针对智能变电站通信系统以太网组网技术中传输时延抖动较大、环网结构健壮性差的问题，对智能变电站通信网络关键技术进行了研究。
新型通信网络基于以太无源光网络和面向连接的交换方式，采用时延可测、业务隔离等技术；搭建实验网络，测试了不同网络负载情况下通信业务的实时性及可靠性指标。
测试结果表明，新一代智能变电站通信网络架构能满足变电站业务对通信网络的技术要求，验证了该技术方案的可行性。
关键词：智能变电站；以太无源光网络；时延可测；业务隔离0引言通信网络是智能变电站的重要组成部分，是自动化业务的传输与交换平台，同时满足站内外对于保护、测控和计量业务信息的通信需求。
现有智能变电站多采用工业以太交换网进行数据交换，通过交换机级联构建快速保护环网，采用分层组环、环嵌套的方式满足复杂组网的需要[1]。
但以太网技术在应用中存在时延抖动较大、不同业务数据间资源竞争的问题，主要由面向非连接的传递方式和自由竞争的资源分配方式导致[2]。
新一代智能变电站业务流对通信网络有高可靠、低时延等要求，业务报文三网合一的传输方式对网络的性能提出更高要求，业务报文间的影响不容忽视，需进行业务隔离[3]。
文献[4]对基于以太无源光网络(Ethernet Passive Optical Network, EPON)的智能变电站网络架构进行研究，提出了面向服务的方案，以满足通用面向对象变电站事件报文(Generic Object Oriented Substation Event, GOOSE)的通信要求。
文献[5]基于智能变电站通信需求对EPON技术加以改进，提出一种高可靠性固定时延传输技术。
文献[6]介绍了基于EPON组建的智能变电站“两层一网”网络构架，实现了间隔层与过程层设备整合。
本文将研究新一代智能变电站通信网络关键技术，分析基于EPON和面向连接交换技术的网络架构，采用时延可测、业务隔离和低时延等技术，保证通信网络信息传输的实时性及有效性。
智能化变电站网络中的VLAN技术
智能化变电站网络中的VLAN技术自动化与数字化是智能变电站的最大特点，在网络数据传输方面有着很高的要求，为了保证智能变电站能够平稳、安全的运行，就需要提供良好的网络环境，一般都是采用光纤以太网方式。
VLAN是为解决以太网的广播问题和安全性而提出的一种协议，在保证网络系统的正常运行方面起到了重要作用，据此，基于智能变电站的通信要求，根据单间隔传输流量计算方法，提出了VLAN解决方案。
标签：智能变电站；数据流量；VLAN技术doi：10.19311/ki.16723198.2016.17.1101智能化变电站的通信要求智能变电站的自动化系统一般分为三部分，根据实际发挥的功能可以分为站层、间隔层、过程层，不同层级之间按照相应的逻辑顺序连接在一起，通过协同合作保证自动化系统的正常运行。
站层和间隔层之间采用的是MMS通信方式，间隔层与过程层之间的数据是点对点进行传输的，在这个过程中，是不需要进行网络共享的，所以不使用交换机便可以完成通信，同时还不会影响到其他设备之间信号传递，非常简单方便。
但是对于智能变电站的光纤来说，安装是比较麻烦的，交换技术的出现，很好的解决了这一问题，间隔层设备之间在进行信息数据传输的时，不需要再使用合并器，可以利用网络直接完成，实现了信息共享，同时还保证了信息数据的传输效率及安全性。
为了保证智能变电站网络通信系统的使用性能，确保数据信息传输的安全性、可靠性，利用100-Mbit/s光纤以太网完成设备之间的通信，交换机的管理功能需要符合IEC61850.3标准，利用交换机可以完成多环组网的构建；交换机的恢复时间应该很短，在完成阶段性的数据传输之后，能够在5ms内恢复过来；同时交换机还应该有较强的抗干扰能力，以避免电磁信号对网络信号造成影响；受温度影响较小，多种温度环境下都可以使用，适应温度范围比较广；确保数据的丢包率为0，保证数据传输的高效性即可靠性。
2单间隔传输流量计算和VLAN解决方案2.1传输流量计算间隔层之间的信息共享只是一部分，在利用交换机传输信息的时候，为了避免传输信息较多，造成主干网交换机超负荷运转，在进行数据传输的时候，要控制好交换机的传输流量，只需传输需要共享的信息即可，经过相关的测试运算，发现交换机的单间隔数据流量的实际测试结果，与理论计算值大致相同。
智能变电站自动化系统网络设计技术规范
序号
条款号
条款原文
修改后条款正文
理由
1
9.1.1.2
在全部本体试验合格后进行，将互感器本体和合并单元连接并按SCD文件相关IED配置合并单元， 检验合并单元输出SV数据通道正确性， 检查相关通信参数符合SCD文件配置。如用直采方式，SV数据输出还应检验是否满足Q/GDW 441等间隔输出及带延时参数的要求。
a) 750kV、330（220）kV电压等级应配置GOOSE网络，网络应采用星形双网结构。
根据本规范7.2.4以及其他相关规范中关于750kV变电站中设备应双重化配置的原则。
5
8.2.4
a) 500kV、220kV电压等级应配置GOOSE网络，网络宜采用星形双网结构。
a) 500kV、220kV电压等级应配置GOOSE网络，网络应采用星形双网结构。
增加测试项目：二次安全防护
对二次安全防护体系进行全面测试，包括防火墙、智能安全防护系统等。
智能辅助系统
1
3
8.2.2
双重化配置的保护装置应分别接入各自GOOSE和SV网络，单套配置的测控装置等宜通过独立的数据接口控制器接入双重化网络，对于相量测量装置、电度表等仅需接入SV采样值单网。
双重化配置的保护装置应分别接入各自GOOSE和SV网络，单套配置的测控装置等可通过独立的数据接口控制器接入双重化网络，对于相量测量装置、电度表等仅需接入SV采样值单网。
在220kV及以上的变电站的110kV侧电压等级网络规定GOOSE网络宜采用双重化，SV网络根据实际联网装置数量确实是否组双网，若联网装置小于3台建议SV网络组单网。因为在220kV及以上网络主变保护是双重化配置的，若110kV网络采用单重化配置，当主变保护启动失灵跳110kV侧母差时，主变保护必然只有一套保护可以启动110kV母差，双套配置的保护不能完全发挥功能，并且不能保证可靠性的要求。
智能变电站通信网络技术
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。
智能变电站关键设备与网络方案(南自)
03
提高了电力系统的稳 定性和可靠性
智能变电站关键设备与网络方案的应 用，实现了设备的自适应保护和优化 控制，提高了电力系统的稳定性和可 靠性，保障了电力供应的安全和质量 。
05
CATALOGUE
南自智能变电站关键设备与网络方案的特 点与优势
南自方案的特点
高度集成化
南自智能变电站关键设备采用先进的集成 技术，将多个功能模块集中于一体，减少
高度集成的一体化系统
未来的智能变电站将更加注重系统的 一体化设计，实现设备的高度集成和 信息的共享。
广泛采用物联网技术
物联网技术的应用将进一步提高智能 变电站的感知能力和智能化水平。
更加智能化的运维管理
未来的智能变电站将更加注重运维管 理的智能化，实现设备的远程监控和 预警。
更加环保节能的设计
未来的智能变电站将更加注重环保节 能的设计，降低能耗和排放。
了设备占地面积和安装成本。
高效节能
南自方案注重节能设计，采用低功耗元件 和节能技术，有效降低了设备能耗，符合
绿色环保理念。
智能化管理
南自方案实现了设备的智能化管理，通过 实时监测和数据分析，对设备进行预防性 维护，提高了设备运行效率和可靠性。
灵活扩展
南自方案具有良好的扩展性，可根据实际 需求灵活增加或减少设备数量，方便后期 扩容和升级。
智能变电站具备强大的监测和预警功能， 能够实时监测设备的运行状态，及时发现 和处理故障，保障电网的安全稳定运行。
降低运维成本
促进可再生能源接入
智能变电站的自动化和信息化功能能够减 少人工干预和运维工作量，降低运维成本 。
智能变电站能够适应各种可再生能源的接 入，促进清洁能源的开发和利用。
智能变电站网络通信技术
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）采用完全过程总线方式，即交流采样9-2、IEEE 1588 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IEC 61850，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，即按照双网方式组建，且必须同时工作于主机方式。
在目前100 M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。
智能变电站网络架构
智能变电站网络架构在当今电力系统的发展中，智能变电站扮演着至关重要的角色。
而智能变电站的高效运行，离不开其精心设计的网络架构。
智能变电站的网络架构，简单来说，就是将变电站内的各种设备和系统通过网络连接起来，实现信息的快速、准确传输和共享，从而保障变电站的稳定运行和智能化控制。
要理解智能变电站网络架构，首先得知道它由哪些部分组成。
一般来说，主要包括站控层、间隔层和过程层。
站控层就像是整个变电站的“大脑”，负责对全站进行监测、控制和管理。
它包含了监控主机、数据服务器等设备，通过高速以太网与间隔层设备进行通信。
在这里，各种数据被汇总、分析和处理，运行人员可以直观地了解变电站的运行状态，并下达控制指令。
间隔层则像是各个“器官”，起到承上启下的作用。
它由保护装置、测控装置等组成，一方面与站控层进行通信，另一方面与过程层的设备进行交互。
间隔层的设备能够对本间隔的电气量进行测量、保护和控制，实现了对不同间隔的独立管理和协同工作。
过程层是最接近“一线”的部分，包括了互感器、智能终端、合并单元等设备。
它直接与一次设备相连，负责采集电气量、开关量等实时数据，并将控制命令传递给一次设备，实现对电力系统的实时监测和控制。
在智能变电站网络架构中，通信网络是关键的“桥梁”。
目前，常用的通信协议有 IEC 61850 标准。
这个标准就像是一套通用的“语言”，让不同厂家生产的设备能够相互理解和通信。
它规定了数据的格式、传输方式以及设备之间的交互规则，大大提高了系统的兼容性和开放性。
为了保障通信的可靠性和实时性，智能变电站通常采用多种网络拓扑结构。
常见的有星型、环形和总线型。
星型结构中，所有设备都连接到一个中心节点，这种结构易于管理和维护，但中心节点一旦出现故障，可能会影响整个网络。
环形结构则将设备连成一个环形，数据沿着环进行传输，具有较高的可靠性，但网络扩展相对困难。
总线型结构则是所有设备都连接在一条总线上，成本较低，但容易出现数据冲突。
智能配电网通信业务需求分析及通信方案
智能配电网通信业务需求分析及通信技术方案摘要：配电通信网是发展智能配电网的基础条件，随着智能配电网、分布式新能源站和智能用户的接入，配电通信网的业务需求发生了很大变化。
本文分析了智能配电网各部分（高级量测体系、高级配电运行、高级输电运行、高级资产管理）通信业务需求，并初步给出了主要采用配网光纤、宽带无线接入方式实现智能配电网通信技术方案，为进一步智能配电网通信规划设计提供参考。
关键词：智能电网、智能配电网、高级配电运行（ADO）、高级量测体系（AMI）、智能配电通信网Smart distribution network communication communications services requirements analysis and communication technology programHuangsheng (Guangdong Electric Power Design Institute Guangzhou GuangDong 510663) Abstract：Distribution communication network is the base of the Smart distribution network. With the smart distribution network, distributed new energy stations and smart user access, distribution communications network services requirements great changes have taken place. This paper analyzes the various parts of the Smart distribution Grid (AMI,ADO,ATO,AAM) communications business requirements, and a preliminary paper mainly uses distribution Grid optical fiber, broadband wireless access Smart distribution Grid Communications Technology Program, in order to further Smart distribution Grid communications planning and design for reference.Keywords: Smart Grid, Smart distribution Grid, ADO, AMI, Smart Grid distribution communication network1.前言1.1 智能电网与智能配电网近来国外和国内的“智能电网”的研究很热[1-3]。
智能变电站的网络方案.
变电站综合自动化
网络方案
5、采样同步网
IEEE 1588 精密对时协议
◆硬件对时精度在ns级别，满足计量需要； ◆与数据网络合一，减少了故障点，增加了系统的 可靠性； ◆支持绝对时间；
◆与GPS信号的配合关系；
◆保护、测控装置不需要采用硬件1588对时，光纤 纵差保护除外。
重庆电力高等专科学校
重庆电力高等专科学校
变电站综合自动化
网络方案
环网和星型网对比
环型网络（国外应用较多）
-具有一定的冗余特性（对随机性的数据流效果较好） -有因为交换机软件bug导致网络风暴的风险
星型网络（国内应用较多） -简单、经济、可靠，无冗余链路不会造成广播风暴 -和变电站的主接线及数据流天然一致 -冗余需采用双套网络设备，且需设备支持
-利用网络实现双重化：实现特殊应用需求 -多一倍网络投资，实际增加了故障点
重庆电力高等专科学校
变电站综合自动化
网络方案
4、采样值网络
2005年—2008年 ●以点对点方案为主 ●单间隔采用IEC 61850-9-1或IEC 60044-8 FT3 ●跨间隔采用IEC 60044-8 FT3 2009年
智能变电站的网络方案
变电站综合自动化
网络方案
1、IEC 61850组网原则
IEC 61850
要使用者根据可行性、可靠性和重要 性等因素综合分析！
站控间隔层网络单 多套用成熟方案（国外单环网，国内单 / /双星） 双星）
重庆电力高等专科学校
变电站综合自动化
重庆电力高等专科学校
变电站综合自动化
网络方案
环网
需要采用RSTP 实 现备用连接
IED冗余接线增强 网络弹性
智能变电站中的通信安全技术
ｓｏ ｐｎ ｎ ｏ ｉｇ的交 换 机 在 收 到 １ ＧＭＰ报 文 后 进 行 分 析 ， 交 换 机 内建 立 或 删 除 组 播 ＭＡＣ地 址 与 端 在 口的对 应 关 系 ， 换 机根 据 该 映射 关 系 进行 数 据 交
转 发 如。
通 过 设 置 静 态 组 播 或 动态 组 播 ， 智 能 变 电 使 站 中的 组播 报 文 不 再 以广 播 形 式进 行 泛 洪 ， 而 从
３ 组 播 技 术
智 能 变 电站 中很 多 ｌ Ｄ 都会 发 送 组 播 报 文 ， Ｅ
对 于 目的地 址 未 知 的组 播 报 文 ， 换 机 一般 的处 交
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Ｉ Ｄ造 成 极 大 冲击 ， Ｅ 因此 使用 组 播 技 术 可 避 免 网
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７ ・ ２
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分 ＶＬ Ｎ 的情 况下 ， Ａ 交换 机 的每个 合 并 单元 端 口 将 收 到 其 他 合并 单 元 泛 洪 的 ５ ｉｓ 量 的 报 ５Ｍｂｔ 流 ／ 文 ， 个非 合并 单元 端 口收到 １ 每 ２台合并 单元 泛 洪 的 ６ ｉｓ 量 ， 些 流 量 对 该 交 换 机 上 的 每 ０Ｍｂｔ 流 ／ 这 个 智 能 电 子 设 备 （ｎｅｌ ｅ ｔ ｌ ｔ ｎｃＤ ｖｃ ， Ｉｔｌｇ ｎ ｅ ｒ ｉ ｅ ｉｅ ｉ Ｅ ｃｏ Ｉ Ｄ） 成 巨大 冲 击 ， 果 该 交 换 机 与 其 他 交 换 Ｅ 造 如 机 级 联 ， 严 重威 胁 整 个 网络 系 统 的 安全 性 。如 则 果 每 台合 并单 元 在 独立 的 ＶＬ ＡＮ 中 ， 则其 发 出 的 Ｓ Ｖ组播 不会 向其 他 ＶＬ ＡＮ 内泛洪 。
智能变电站网络构架及通信技术探讨
智 能 变 电站 网络 构架 及通 信 技 术探讨
杨 帆
（ 国 电南瑞科 技股份 有 限公司 ， 江苏 南京 ２ １ ０ ０ ０ ０ ）
摘 要： 介绍 了智 能变 电站 的定 义及结 构 ， 并 对其 网络构 架 、 通 信标 准及通 信关键 技术进 行 了深入 的分析 和探讨 。 关键词 ： 智能 变 电站 ； 网络 架构 ； 通信技 术
模 型 和 通 信 协议 ， 因此 ， 不 同 的 厂 家 设 备 相 互 具 有 很 好 的 兼 容
目标 的变电站 。智能变 电站可以优化资产 的利用 率 ， 极大 地降 低变 电站工作人员 的工作量 ， 提高工 作的效率 和准确 性 ， 为电 网的正常运行提供安全保 障。智能变 电站 的核 心技术分为 ： 经
术 的 良好 发展 。
化变电站通信技术提供了可行 的技术方案。 作为当前智能变 电站和 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０中的重 要部 分 ， 以太 网
技 术 已经 被 全面 运 用 到 了 智 能 化 变 电站 当 中 ， 成 为 了智 能 变 电 站 中的 一 个 核 心 技 术 。 以太 网 交 换 机 和 通 信 技 术 在 智 能 化 变 电站 中 的 一 大应 用 就 是 成 为 站 控 层 网 络 和 过 程 层 网络 应 用 的
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智能变电站网络结构
智能变电站网络结构
1.数据采集通信网络：
2.边缘计算网络：
边缘计算网络是智能变电站网络结构中的中间层，其主要功能是对采集到的数据进行处理和分析。
在这一层次上，智能变电站通常配备有边缘计算节点，能够对实时数据进行实时处理，从而提高决策响应速度。
边缘计算节点可以通过预测、优化等方式对数据进行分析，从而提供更为准确的运行控制策略。
为了实现边缘计算网络的高效工作，通常需要配置高性能的计算设备和存储设备，并保证计算节点之间的通信速度和可靠性。
3.云计算网络：
云计算网络是智能变电站网络结构的顶层，其主要功能是对边缘计算网络中处理和分析得到的数据进行进一步的综合利用和存储。
云计算网络通常采用分布式计算、大数据存储等技术，可以将繁重的计算任务分发到多个计算节点上进行并行处理，从而提高计算效率。
云计算网络还可以利用大数据分析技术对历史数据进行挖掘和分析，提取潜在的规律和模式，为智能变电站的运行和管理提供可靠的支持。
总体而言，智能变电站的网络结构是一个渐进式的架构，从数据采集通信网络到边缘计算网络，再到云计算网络，不断迭代完善。
这一网络结构的建立，不仅可以实现变电站内部的信息共享和协同工作，还可以与上级电网、下级用户进行远程通信和数据交互，从而提高了变电站的运行效率和可靠性，实现了电力系统的智能化和自动化管理。
智能变电站就地化保护无线接入方案设计
智能变电站就地化保护无线接入方案设计全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：智能变电站就地化保护无线接入方案设计随着科技的不断发展，智能变电站已经成为电力行业的一个新热点。
智能变电站为电力系统的安全稳定运行提供了重要保障，并且为电力行业的信息化建设提供了新的思路和技术手段。
智能变电站的就地化保护无线接入方案设计是实现智能变电站的重要技术之一，它将无线通信技术与智能变电站的保护功能相结合，实现了变电站保护系统的远程监控和远程操作，大大提高了变电站的运行效率和管理水平。
随着电力系统的规模不断扩大和电力负荷的增加，智能变电站的建设已经成为电力行业的一个重要发展方向。
传统的变电站保护系统主要依靠有线通信网络进行数据传输，这种方式存在线路布置复杂、安装维护成本高、易受天气和外界环境影响等问题，不能满足智能变电站的发展需求。
智能变电站就地化保护无线接入方案设计成为了当前电力行业亟需解决的技术难题。
智能变电站就地化保护无线接入方案设计采用了先进的无线通信技术，实现了变电站的保护系统与远程监控中心之间的数据传输和信息交互。
其技术原理主要包括以下几个方面：1. 无线数据传输技术智能变电站就地化保护无线接入方案设计采用了先进的无线数据传输技术，如4G/5G 通信技术、NB-IoT技术等。
这些技术具有传输速度快、信号稳定、覆盖范围广等优点，能够满足变电站保护系统数据传输的需求，实现了变电站保护系统的远程监控和远程操作。
2. 无线网络安全技术为了保障智能变电站就地化保护无线接入方案的安全性，必须采用先进的无线网络安全技术，如加密技术、认证技术、防火墙技术等。
这些技术可以有效防止黑客入侵、数据泄露等安全问题，为变电站的安全运行提供了可靠的保障。
3. 远程监控与远程操作技术智能变电站就地化保护无线接入方案设计实现了远程监控和远程操作功能，可以通过远程监控中心对变电站进行实时监测和操作。
这样，电力行业的管理人员就能够及时发现和处理变电站的故障和异常情况，保障了电力系统的安全稳定运行。
智能变电站过程层网络技术
智能变电站过程层网络技术1引言随着IEC61850变电站网络与通信协议标准的发展和广泛应用，智能变电站实现了全站信息的数字化、通信平台网络化以及信息共享标准化。
IEC61850将智能变电站自动化系统从功能逻辑上分为变电站层、间隔层和过程层三层结构。
过程层是智能变电站区别于传统变电站的特点之一，智能变电站的过程层是一次设备与二次设备的结合面，能够更加有效地解决设备易受干扰、高低压无法有效隔离、信息不能共享等缺点。
但是由于智能变电站的信息数据量庞大，对数据传输的可靠性、实时性要求很高，过程层又大量应用了新设备、新技术，而相关设备和技术的运行业又不是很成熟，因此随之产生的安全性和可靠性方面的问题不容忽视[2-3]。
本文提出了几种典型的过程层网络构建方案，并结合实际案例分析研究了其中的关键性技术。
2过程层组网设计方案2.1方案一本方案又被称为常规互感器方案，即是利用采集单元帮助常规互感器实现采样值的数字化。
下面以线路保护为例来进行说明。
该方案的实现与传统变电站的电缆连接方式相似，点对点采用光缆直连，其结构示意图如图1所示。
整个过程层网络的设计基于IEC61850标准，采集单元独立配置是本方案的优点，这方便后期工程进行改造，同时系统中的继电保护装置不必经过交换机直接进行采样，可通过GOOSE网络直接跳断路器，启动断路器失灵、重合闸。
但是本方案有个缺点，就是增加了采集单元，这提高了过程层网络的结构复杂度，同时常规电流互感器的饱和问题不易解决。
2.2方案二本方案建立在IEC61850标准基础上，电压、电流互感器采用电子式。
优点是传输延时固定，由继电保护装置利用插值法对数据进行同步，可以不依赖于外部时钟。
采样值和信息传输采用网络模式，按电压等级进行组网分类。
本过程层组网方案采用IEEE1588或IRIG-B码方式对时，所有的保护都要求配置主后备功能。
另外有几点需要说明的是，变压器中性点的电流和间隙电流要并入相应侧MU；跳母联、分段断路器及闭锁备自投和启动失灵等变压器保护采用GOOSE网络传输。
智能变电站LoRa无线综合监测方案
智能变电站 LoRa 无线综合监测方案1智能变电站无线温度监测系统1.1LoRa 技术介绍LoRa 作为LPWAN 通信技术中的一种，变化了以往有关传输距离与功耗的折衷考虑方式，为顾客提供一种简朴的能实现远距离、长电池寿命、大容量的系统，进而扩展传感网络。
随着全球智慧都市步伐的推动，低功耗广域网技术的重要性显的愈发重要。
而LoRa 技术和基于LoRaWAN 合同的低功耗广域网（LPWAN）提供了一种智能传感和控制的基础设施，使电力行业以简化有效的方式从成千上万的连接设备收集和分析数据，方便对他们需要提供的服务做出明智的决策。
在各类物联网传输技术体系中，LoRa 技术含有功耗低、覆盖范畴广的优点，非常适合物联网中长距离需要电池供电的应用场景。
LoRa 技术不仅拥有覆盖性广、容量高的特性，LoRa 信号对建筑的穿透力也很强、通讯成本低、能够高效、实时的远程读取数据，作为广域通讯技术有着比Wi-Fi、NB 等近场通讯更加好的覆盖，在地下管廊通讯、无线远程抄表、输电线在线监测、配电房安全监测以及智能变电站环境安全监测中，能够一次布署，多点接入，大大减轻工程作业量的同时，又减轻了设备成本。
现在LoRa 凭借其成本低、分布广、耐用性强、技术成熟的特点已经广泛的应用于各个物联网行业。
基于LoRa 电力智能变电站监测系统可实时掌握智能变电站的综合运行状态，有效保障智能变电站日常工作安全运行，极大减少巡视维护成本，提高管理效率。
LoRa 超远距离、低功耗特性，解决了在复杂环境中的超远距传输问题。
它嵌入各类传感器和监测器中，实现可靠组网与无线传输。
1.2系统概况随着我国都市建设当中对箱式变电站和电缆电路的普遍运用以及电力负荷的大幅度增加，致使变电设施和电缆电路的电缆头因负荷过大出现烧坏的状况不停出现。
在现在的变电站的运行和维护的工作中经常会出现变电站当中无人值班，要是只是单靠变电站的运维人员的定时维护和监测就很可能会出现重要数据的收集不及时和不完整的状况，这种形式不仅增强了运维工作人员的劳动量，并且这种方式只有在有关设施处在过热的状态时，运维工作才会真正起到防止的作用，但是如果当时有关的运维人员不在现场，那样就会出现变电站的温度控制将会失去有效的管理，进而对变电站设备形成很大的安全隐患，进而不能较好的达成设备风险的可控制性、能控制性以及再控制性，更不能达成设备调控一体化的基本需求。
智能化变电站网络通信技术应用
关键词：网络通讯技术；智能化；变电站；应用引言近年来，随着互联网技术和通讯技术的飞速发展，这些技术也广泛应用在了变电站中，开启了无人智能变电系统模式。
无线通讯技术以可靠高效的特点被应用在智能电网的信息收集中。
智能电网的关键中心是智能变电站。
变电站需要收集各类信息以及调控电力，人为完成这类工作会产生较大的误差，所以变电站采用智能自动化控制系统，把变电站的信息数字化，实现自动监测管理和遥控保护等功能。
1网络通讯技术的现状网络通讯技术由于部署方便，减少了系统综合布线，使变电站自动化控制越来越简便[1]。
应用在智能变电站中的无线通讯技术有：光无线通讯技术、毫米波通讯技术和物联网通讯技术[2]。
目前在智能电网中使用较多的网络通讯技术是物联网通讯技术，物联网是以互联网为基础，把互联网和信息设备联合在一起，形成一个延伸的网络，用户在延伸端就可进行信息交换，实现对物品的监控识别和管理。
物联网技术通过二维码识别技术和卫星定位系统等可以全方位追踪和控制目标物体的信息，并对信息进行收集整理。
物联网还可对采集的信息进行分析，全方位地了解目标的相关信息。
物联网技术还可对收集到的大量信息进行处理，分析出有意义的信息和无用信息，依据有价值的信息继续实现对物体的跟踪监控，从而建立智能管理体系。
随着社会和科技的不断发展，国家开始建设智能化变电站。
智能化变电站无需人工操作，整个过程通过计算机网络等电子通信技术来检测和管理。
监管人员虽然减少，但是视频监控、环境监控、防误系统、灯光控制等业务量不断增多，随之而来的就是海量的多样化的数据信息，再加上不统一的通信方式，使系统间的联通也变得复杂[3]。
2智能变电站的概念智能变电站指变电站采用自动化控制系统，利用计算机和网络通信技术等对变电站的设备和电路进行自动检测和控制[4]。
近年来，我国主要采用的智能变电站控制系统的逻辑是：在变电站的站控层、间隔层和过程层间使用无线网络技术进行信息交换，再通过电力调度数据网进行数据交换和控制。
智能变电站通信网络系统设计
智能变电站通信网络系统设计随着电力行业的不断发展，智能变电站已成为电力系统的重要组成部分。
通信网络系统是智能变电站的核心之一，它能够实现变电站内部各种设备之间的高效信息交互，同时还可以与上级电力系统和远程控制中心进行数据传输。
本文将介绍智能变电站通信网络系统的设计。
智能变电站通信网络系统主要由站控层、间隔层和过程层构成。
站控层是智能变电站的控制中心，主要负责变电站内部各种设备的集中监控和维护管理。
站控层包括监控主机、工程师站、维护服务器等设备。
这些设备通过以太网连接，实现数据传输和信息交互。
间隔层是智能变电站的核心层，主要负责各个设备的控制和保护。
间隔层包括各种智能设备，如变压器、断路器、隔离开关等。
这些设备通过以太网或串行接口连接，实现相互之间的信息交互和数据传输。
过程层是智能变电站的基础层，主要负责各种传感器和执行器的数据采集和控制。
过程层包括各种智能传感器和执行器，如电流互感器、电压互感器、继电器等。
这些设备通过以太网或串行接口连接，实现与站控层和间隔层的数据传输和信息交互。
智能变电站通信网络系统的可靠性是设计的首要考虑因素。
为了提高系统的可靠性，需要采用高可靠性设备和通信协议，同时还需要对系统进行冗余设计，确保在设备故障或通信故障时，系统仍能够正常运行。
智能变电站通信网络系统的实时性是关键性能之一。
为了提高系统的实时性，需要采用高效的通信协议和数据处理技术，同时还需要对系统进行优化，减少通信延迟和数据拥塞。
智能变电站通信网络系统的安全性是设计的另一个重要因素。
为了保障系统的安全性，需要采用加密技术和访问控制策略，以保护数据的安全和系统的稳定运行。
同时还需要对系统进行漏洞扫描和安全审计，及时发现和处理安全问题。
智能变电站通信网络系统的可扩展性是设计的必要考虑因素之一。
为了使系统能够适应未来的发展需求，需要采用可扩展的通信协议和设备接口，同时还需要对系统进行模块化设计，方便进行系统的升级和扩展。
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智能变电站通信网络技术方案1 智能变电站通信网络总体结构智能变电站通信网络采用IEC 61850国际标准，IEC 61850标准将变电站在结构上划分为变电站层、间隔层和过程层，并通过分层、分布、开放式网络系统实现连接。
变电站层与间隔层之间的网络称为变电站层网络，间隔层与过程层之间的网络称为过程层网络。
变电站层网络和过程层网络承载的业务功能截然不同。
为了保证过程层网络的实时性、安全性，在现有的技术条件下，变电站层网络应与过程层网络物理分开，并采用100M及以上高速以太网构建。
通讯在线保护及故障系统服务器系统服务器GOOSE视频监视终端信息管理兼操作员站2兼操作员站1远动远动联动服务器子站工作站1工作站2变电站层MMS/GOOSE网变电站层网络超五类屏蔽双绞线其他智能电能保护故障间隔层设备计量测控录波SMV网光缆过程层网络GOOSE网合并智能单元单元过程层光缆电缆电子式开关设备互感器(主变、断路器、刀闸)智能变电站通信网络基本构架示意图2 变电站层网络技术方案功能:变电站层网络功能和结构与传统变电站的计算机监控系统网络基本类似,全站信息的汇总功能(包括防误闭锁)可依靠MMS/GOOSE网络实现。
拓扑结构选择:环形和星形拓扑结构相比，其网络可用率有所提高(单故障时两者均不损失功能，少数的复故障环形网可以保留更多的设备通信)，但是支持环网的交换机和普通星型交换机相比价格大大提高。
国内经过多年的技术积累，装置普遍具备2~3个独立以太网口, 星型网络在变电站实际应用有着更加丰富的使用经验。
国内220kV及以上变电站层网络一般采用双星型拓扑结构;110kV及以下变电站层网络一般采用单星型拓扑结构。
变电站层双星型网络结构示意图系统服务器兼操作员站远动工作站变电站层变电站层网络变电站层交换机2变电站层交换机1保护测控保护测控保护测控保护测控间隔层变电站层双环型网络结构示意图3 过程层网络技术方案功能:过程层网络分为SMV采样值网络和GOOSE信息传输网络。
前者的主要功能是实现电流、电压交流量的上传;后者的主要功能是实现开关量的上传及分合闸控制、防误闭锁等。
SMV采样值传输协议:IEC60044-7/8标准:传输延时确定，可以在接收端实现插值同步，有利于差动保护同步的实现，但协议私有程度较高，各厂家装置间配合较困难，且不能应用于对采样率要求较高的场合。
IEC 61850-9-1标准:沿用IEC60044对合并单元功能和输出数据格式的定义，延时有较小的抖动范围、需依靠同步信号实现同步，协议较通用，各厂家装之间配合较容易，但不符合IEC61850发展趋势(IEC 61850标委会已不再修订9-1，未来将逐渐被IEC 61850-9-2标准取代)。
IEC 61850-9-2标准:是从IEC 61850模型配置的角度出发而制定的采样数据共享协议，其优势在于采样值数据的自由配置和共享，代表IEC 61850未来发展趋势，但合并单元与保护测控装置之间的数据匹配过程复杂，网络带宽和CPU编解码的开销较大，延时抖动范围较大，现阶段实现难度较大。
SMV采样值网络结构:方案一:点对点方式，协议采用IEC60044-7/8或IEC61850-9-1/2标准。
对于保护双重化要求的间隔，网络按照双重化配置，物理上做到相互独立;对保护单重化要求的间隔，网络按照单重化配置。
(目前ABB公司在欧洲已投运试点站中采用过点对点方式的IEC 61850-9-2LE，运行情况良好)方案二:网络方式，协议采用IEC 61850-9-2标准。
对于保护双重化要求的间隔，网络按照双重化配置，物理上做到相互独立;对保护单重化要求的间隔，网络按照单重化配置。
(目前国内、国外正积极试点网络方式下IEC 61850-9-2LE的采样值传输)点对点方式优点为:延时较确定、投资较小、实现较容易。
缺点为:设备间连接较复杂、设备接口数量较多、信息共享性较差。
组网方式优点为:设备间连接简单清晰、设备接口数量较少、信息共享性好、代表未来发展趋势。
缺点为:延时不确定(对差动保护影响大)、交换机投资大(分间隔配置时)、继电保护可靠性受到影响。
目前国内外试点站考虑到安全性、可靠性因素，220kV及以上变电站的SMV采样值网络一般采用点对点方式，极少站点实现部分间隔组网;110kV及以下变电站的SMV采样值网络不少采用了组网方式，并采用了IEC 61850-9-2LE通信。
另外，目前还有研发厂商正在试验SMV采样值网络和GOOSE网络共网传输模式。
GOOSE网络:方案一:间隔内采用点对点方式，跨间隔(如:主变、母差、录波等)采用星型以太网组网方式。
对于保护双重化要求的间隔，建议GOOSE网络按照双套单网配置，两套GOOSE网络物理上应做到相互独立;对保护单重化要求的间隔，建议GOOSE网络按照单网配置。
此方案以继电保护的可靠性为前提，尽量降低交换机故障给保护带来的影响，但装置的接口、连接介质的数量较多，接线较复杂。
方案二:全站GOOSE均采用星型以太网方式，GOOSE交换机可以按照电压等级配置，以220kV、110kV、35kV、主变为单位分别组网，并采取合适的网络处理机制(例如划分VLAN，设置优先级)。
对于保护双重化要求的间隔，建议GOOSE网络按照单网配置，两套GOOSE网络物理上应做到相互独立;对保护单重化要求的间隔，建议GOOSE网络按照双网配置，保证在任意单重网络故障或单套交换机检修的情况下对系统的正常工作不造成影响。
此方案着眼于GOOSE的信息共享，交换机投资大于方案一，但装置的接口、连接介质的数量较少，接线较简单。
目前国内试点变电站两种GOOSE网络配置方案均有采用。
系统服务器兼系统服务器兼远动工作站1操作员站2操作员站1远动工作站2GOOSE/MMS网A网B网双重化220kV线路间隔220kV线路保护测控1220kV线路保护测控2至故障录波器至220kV母差GOOSE交换至220kV母差GOOSE交换电能表机2(同时去录波器)机1(同时去录波器)至220kV母差2至220kV母差1智能合并智能单元1合并单元1单元2单元2220kV母220kV母线PT合线PT合本间本间并单元2线路线路线路线路并单元1隔断隔断PTCTCTPT路器路器及刀及刀闸闸220220220220kVkVkVkV1M2M1M2MPTPTPTPT220kV线路间隔过程层网络典型方案一(采样值、GOOSE均点对点)系统服务器兼系统服务器兼操作员站2远动工作站1操作员站1远动工作站2GOOSE/MMS网A网B网双重化220kV线路间隔220kV线路保护测控1220kV线路保护测控2至220kV母差1至220kV母差2至故障录波器至故障至故障录波器GOOSE交换机录波器GOOSE交换机电能表至220kV220kV GOOSE220kV GOOSE母差2交换机1交换机2至220kV母差1智能合并智能单元1合并单元1单元2单元2220kV母220kV母线PT合线PT合本间本间线路并单元2线路线路线路并单元1隔断隔断PTCTCTPT路器路器及刀及刀闸闸220220220220kVkVkVkV1M2M1M2MPTPTPTPT220kV线路间隔过程层网络典型方案二系统服务器兼远动工作站1系统服务器兼远动工作站2操作员站2操作员站1GOOSE/MMS网A网B网双重化220kV线220kV线路保护测控1220kV线路保护测控2路间隔至220kV母差SMV 交换机1至220kV母差1至220kV母差2至220kV母差至故障录波器SMV交SMV交SMV交换机2GOOSE交换机至故障录波器换机1换机2GOOSE交换机220kV GOOSE220kV GOOSE交换机1至电能表交换机2至故障录波器智能智能SMV交换机单元2合并合并单元1单元1单元2本间本间220kV母隔断线路线路线路线路隔断设SMV路器PTCT220kV母PTCT路器及刀交换机2设SMV及刀闸交换机1闸220kV线路间隔过程层网络典型方案三 GOOSE单网、双网的机制:对于保护双重化配置的间隔(如:220kV、主变)，设置双重化的GOOSE单网。
智能单元、保护测控装置设置GOOSE单网口，每个GOOSE网络设置单套GOOSE交换机，两个GOOSE网络物理上完全独立。
此方案在保证可靠性的基础上遵循了继电保护一一对应的原则。
对于保护单重化配置的间隔(如:110kV)，设置GOOSE双网。
智能单元、保护测控装置设置GOOSE双网口，GOOSE网络设置双套冗余的GOOSE交换机。
对于智能单元上传的信息，保护测控装置采用“单帧数据确认方式”，即两个通道中以任意先到的GOOSE信息为准;对于保护测控装置下行的合闸命令、联闭锁信息，智能单元采用“单帧数据确认方式”;对于保护测控装置下行的分闸命令，智能单元采用“双帧数据确认方式”，即同一通道或不同通道中不同时刻接收到的GOOSE分闸命令在数据帧一致的情况下才执行。
此方案在保证了保护单重化间隔网络的可靠性，在任意单重网络故障或单套交换机检修的情况下对系统的正常工作不造成影响，降低网络信息流量的措施:按实际间隔的信息流向划分VLAN，实现对无关信息的隔离和过滤。
目前交换机对VLAN端口的设置有人工静态配置和交换机自动配置两种。
前者工作量较大，但配置固定、不易出错;后者实现自动配置，但配置灵活、出错几率大。
4 同步对时网络技术方案同步对时网络方案比较方案优点缺点基于硬接线的，,，技术成熟，精度可以达需要额外的信号电缆或光,,B码或秒脉冲对到微秒级缆时基于网络方式的SNTP采用以太网传输方式，精度只能达到毫秒级协议实现简单，不需要额外的电缆基于网络方式的IEEE 采用以太网传输方式，支持IEEE 1588(V2)版的1588(V2 )标准精度可以达到微秒级，交换机很少，保护、测控、技术先进，且不需要额过程外的电缆。
层设备厂家的装置也需要同步开发。
国内试点变电站均采用方案一和方案二的组合，即硬接线和,,,,网络对时方式相结合(缺点是光缆电缆连接线多，且当过程层采用组网方案时，可靠性受到影响( 目前研发厂商正在积极开发应用基于IEEE 1588(v2)标准网络对时方式的装置和交换机，该方式对时精度高，硬接线连接少，在智能变电站有着更为广泛的应用前景。