智能变电站的网络结构优化
浅谈智能变电站组网方案
浅谈智能变电站组网方案摘要：变电站作为电力系统中一个重要的环节，是连接发电站与电力用户之间的一个关键所在。
目前智能电网技术的发展已经日趋成熟，国内变电站自动化、数字化、智能化也得到了相应的发展，由此产生了智能变电站。
文章首先介绍我国智能变电站发展现状，同时对智能变电站架构体系进行分析，并着重阐述智能变电站组网优化方案。
关键词：智能变电站；组网方案；电力系统；发电站；电力用户文献标识码：A中图分类号：TM76 文章编号：1009-2374（2016）05-0117-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.05.059 常规变电站主要指的是变电站具有全站统一的数据模型和通信平台，变电站内一次电气设备和二次电子设备间均实现数字化通信，并在此平台基础上实现智能装置间的相互操作。
而智能变电站具有一次设备数字化、智能设备网络化、基础数据完备化、信息交换标准化、运行控制自动化、信息展示可视化、分析决策在线化、保护控制协同化、设备安装就地化等特点。
与常规变电站相比，智能变电站能实现很好的低碳环保效果，具有良好的交互性和可靠性等优点。
智能变电站的运行使用不但提高了电网体系运行质量与效率，而且对于保证电网运行的安全稳定性具有显著作用。
1 我国智能变电站发展现状我国智能变电站相对于国外发达国家研究与开发起步较晚，2009年我国的智能电网建设开始试点规划，到2010年底我国就已建成110～750千伏智能变电站18座，在建56座，同时在23个城市核心区建设智能配电网。
2011年我国智能电网建设在全国范围内全面起步，计划在“十二五”期间建成智能变电站5000座。
到2015年为止，我国的智能电网建设已经初见成效，国家电网将能够支撑9000万千瓦风电和800万千瓦太阳能发电的接入和消纳。
同时对于大家关心的智能电网的安全性问题，国家电网建立了系统的特高压与智能电网技术标准体系，发布企业级标准267项、行业标准39项、国家标准20项、国际标准7项。
220kV智能变电站网络结构分析
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。
智能变电站网络通信结构设计与工程应用
智能变电站网络通信结构设计与工程应用随着智能电网的快速发展，智能变电站的建设成为电力系统的重要组成部分。
智能变电站利用先进的通信技术和智能控制设备，实现对变电站设备和运行情况的远程监控和调控，提高变电站的可靠性和运行效率。
网络通信结构设计是智能变电站建设的关键环节，合理的网络通信结构设计将直接影响智能变电站的运行效果和性能。
首先，智能变电站的网络通信结构设计应该具备高可靠性和高安全性。
智能变电站作为电力系统的重要节点，必须保证网络通信的稳定性和可靠性，以防止数据传输的中断和故障发生。
通信网络应具备适当的冗余备份和容错机制，以应对网络故障和设备故障的发生。
此外，智能变电站的网络通信结构应具备高安全性，能够有效防止恶意攻击和网络入侵，保护关键数据的安全。
其次，智能变电站的网络通信结构设计应考虑网络带宽和传输延迟的问题。
智能变电站的设备和系统需要频繁地进行数据交换和信息传输，因此需要具备足够的网络带宽来支持数据的快速传输。
此外，智能变电站的网络通信结构设计还应考虑传输延迟的问题，确保数据能够及时准确地传输到目标设备和系统。
另外，智能变电站的网络通信结构设计还应考虑网络拓扑和协议的选择。
网络拓扑的选择将直接影响通信的效率和可靠性，常见的拓扑结构包括星型、环型和网状结构等。
不同的拓扑结构适用于不同的应用场景，需要根据实际情况进行选择。
此外，智能变电站的网络通信还需要选择适当的通信协议，确保设备和系统之间的互联互通。
最后，智能变电站的网络通信结构设计应考虑与其他系统的互联互通。
智能变电站作为电力系统的重要组成部分，需要与其他系统进行数据交换和信息共享，包括电力调度系统、配电自动化系统等。
因此，智能变电站的网络通信结构设计应具备良好的互联互通性，能够与其他系统进行无缝对接和数据交换。
总之，智能变电站的网络通信结构设计是智能电网建设的关键环节。
合理的网络通信结构设计将直接影响智能变电站的运行效果和性能。
一个高可靠性、高安全性、高带宽、低延迟、良好互联互通的网络通信结构将能够为智能变电站的运行提供稳定可靠的通信支持，提高变电站的可靠性和运行效率。
智能变电站中网络对时的优化设计
智能变电站中网络对时的优化设计摘要：随着通信和自动化技术的不断发展，智能变电站取代常规变电站已逐渐成为一种技术趋势。
广域信息同步实时采集技术是实现智能变电站各项应用功能的基础，它要求电子式互感器对电网电流和电压的数据一经采样便可被多个智能变电站中各个智能电子设备共享。
然而，无论控制和保护，还是监测和计量的计算处理都要求采样数据应在同一个时间点上采集，以免相位和幅值产生误差。
智能变电站中IEEE1588(IEC61588)网络对时信息与采样值共网传输时，由于IEEE1588对时信息网络传输的往返延时不一致，从而造成同步精度降低。
本文通过构建多次对时信息交换的时钟模型，并对本地时钟相偏进行最优推导，显著减小了网络传输延时不对称对智能电子设备的对时影响。
关键词：智能变电站;网络对时;信息延时;相偏估计;极大似然估计引言电力系统发展过程中，无论是建设智能变电站，还是投入应用，都赢得了许多技术人员的支持。
在智能化变电站技术应用中，工程调试技术和自动化系统结构，都是重要的组成部分，作为电力系统的工作人员必须要深入地认识和理解，才能够使自动化系统的结构和革新工程调试技术优化和发展，从而使智能变电站不断地创新和发展。
1智能变电站自动化系统的结构结构技术。
智能变电站自动化系统结构，将传统变电站综合自动化系统的结构技术继承并发展了，相对于传统变电站的结构技术，智能变电站自动化系统的结构技术不但数字连贯性更好和更加成熟，而且连接的速度也加快了，工程应用方式也能够满足高程度标准化的要求。
智能变电站自动化系统性结构技术完善，能够使智能变电站，既可以系统地维护和扩展工作，又能够更新工作，使变电站智能化进程进一步促进。
结构功能。
在智能变电站自动化系统的结构中，具有许多功能，运用变电站的一次设备作为对象的功能为最主要功能。
从功能性质上，智能变电站结构功能包括两个方面：基础功能和系统功能。
（1）基础功能，就是工程人员保护和排查以及监视自动化系统的基本工作；（2）系统性功能，就是运用自动化系统，工程人员将监控管理、控制站域、远程操作以及综合决策等相关变电站运行的活动实施。
变电站通信网络的优化设计
不过 以太 网技术在经过多年的改进 后， 已相对 交互 、 灵 活、 经 济和 安全 的变 电站 通信 网络 ， 有利 于电网稳 定 确定性的特性 ，
变 电站要实现 自动化系统，就 一定要将 通信网络 作为载 相对成熟和低廉的 以太网是能够符合其 实时通信 的高标准要 体 ，以完成不同系统之间的信 息交换。对于变电站通信网络 求的 。西方国家的应用案例也充分对其进行 了证 明。 而 言， 一定要拥有足够 的速率来进行故 障录波数据 、 操作数据 ２ ． ３ ． １ 变 电站 通 信 网络 的 网络 结 构 方 案 基于变电站 自动化系统需要实现的继电保护、 监视和控制 和 电量 数据 的传输。变电站通 信网络的优化设计一定要考虑 无扰恢 复和 冗余性能等指标。笔者将通 信网络的性能指标总 功能， 以及Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０标准， 从物理和逻辑上把系统划分为下列 结 为以下几个 点： 电磁兼容性 、 可靠 性、 实 时性和分层 结构 。 几个层次， 也就是过程层 、 间隔层和变 电站层。 由站级 网络 以 ２变 电站通信 网络所使 用的协议标准 及设 备 及过程层网络 （ 总线） 实现通信连接 。变 电站模 型详见 图 １ 。
用。
关键词： 通信 网络
变电站
设计
简化
文章编号 ： １ ０ ０ ７ ・ ３ ９ ７ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ １ － １ ２ １ － ０ ２
中图分类号： Ｔ Ｍ７ ６
文献标识码 ： Ａ
随着 我国经济技术的高速 发展，极大的促进 了我国控 制 计算机技术和微电子技术，实现智能化操作 。可 以对断路器
－ ３变 电 站 网络 结构 电网系统的维护简便性、 经济性和可靠性 ， 促进 电力系统的市 ２
智能变电站网络结构
智能变电站网络结构在当今的电力系统中，智能变电站扮演着至关重要的角色，而其网络结构则是实现智能化运行和高效可靠供电的关键支撑。
智能变电站的网络结构，简单来说，就像是一个高效运作的信息高速公路系统，负责在变电站内的各个设备之间快速、准确地传输数据和指令。
它主要由站控层、间隔层和过程层这三个层次组成，每个层次都有着独特的功能和作用。
站控层处于整个网络结构的顶端，就像是一个指挥中心。
它主要由主机、操作员站、远动通信装置等设备构成。
站控层的任务是对整个变电站进行监视、控制和管理。
通过收集来自间隔层和过程层的各种数据信息，站控层能够全面了解变电站的运行状态，并根据这些信息下达控制指令，以实现对变电站的优化运行和故障处理。
间隔层则像是各个作战小分队，位于站控层和过程层之间。
它由保护装置、测控装置等设备组成。
间隔层的主要职责是对所属间隔进行保护、测量和控制。
每个间隔都有对应的间隔层设备，它们相互协作，又相对独立，能够在一定程度上自主处理本间隔内的事务，并将重要信息上传至站控层，同时接收站控层的指令进行相应操作。
过程层是网络结构的最底层，也是与一次设备直接相连的部分，堪称“前线战士”。
过程层包括智能终端、合并单元等设备。
智能终端负责对一次设备进行控制和监测，例如断路器、隔离开关的分合操作等。
合并单元则主要对电流、电压等模拟量进行数字化转换，并将这些数字信号上传至间隔层和站控层。
在智能变电站的网络结构中，通信技术起着举足轻重的作用。
目前，常用的通信协议有 IEC 61850 标准。
IEC 61850 标准为智能变电站内的各种设备之间的通信提供了统一的规范和接口，使得不同厂家生产的设备能够相互兼容和互操作。
这就好比大家都说着同一种“语言”，交流起来毫无障碍，大大提高了系统的灵活性和可扩展性。
为了确保数据传输的可靠性和实时性，智能变电站网络通常采用以太网技术。
以太网具有传输速度快、带宽大、易于扩展等优点。
同时，为了满足不同业务对实时性和可靠性的要求，网络还会采用不同的组网方式，比如过程层网络可能会采用星形、环形或者总线型等结构。
新建和改造智能变电站过程层网络典型配置
・
间 隔 智 能 电 Ｆ设备
间 隔 智 能 电 子 设 备
图 ３ 环 型 拓 扑 结 构 不 意 图
２ ２ 过 程层 组播报 文过滤 技术 ． Ｉ Ｃ １５ Ｅ ６ ８ ０标 准 中各种 服 务 类 型 的报 文 均 使 用 组 播 ＭＡＣ地址 ， 换 机 在 缺 省情 况 下 会将 组 播 报 交
隔层 、 过程层 三层 结构 ， 分层 分布式 实现 站 内智 能设
因此 又称之 为集 中式 网络 ， 图 ２ 示 ； 形拓扑 各 如 所 环 交换机 之 间连接成 闭环 ， 图 ３所示 。 如
表 １ 两 种 拓 扑 结 构优 缺 点
备 间的信息 共享 和互操 作 。各层及 逻辑 接 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 问 电压 互感 器 和 电流 互 感器 瞬时 数 据 、 制数 控 据 的 交 换 ， 功 能 分 别 由 过 程 层 采 样 值 网 络 和 其
文 ， 就从 组播组 中删除该 装 置对应 的端 口。 其
使 用 ＧＭＲＰ时 ， 换 机 只要 打开 该 功 能 即可 ， 交 配置 工 作 量 大 大 简 化 ， 是 需 要 装 置 支 持 ＧＭＲ ， 但 Ｐ
增 大 了装 置厂 家 的工作量 。 目前该 技术 推广 的时 间
较 短 ， 多装 置厂 家对 其不 了解 ， 些装 置厂 家 的装 很 有 置 尚未支 持 ＧＭＲＰ 以及用 户 对 于动 态 组播 过 滤在 ，
［ 图分 类 号 ］ Ｔ ７ 中 Ｍ７ ［ 献标 识 码］ Ｂ 文 ［ 章 编 号 ］ １０ —９ ６ ２ １ ） 刊 Ｉ ０ ２—３ 文 ０ ６３ ８ （０ １ 增 一１ ４０
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。
智能变电站概述及通讯结构图
电气设备监测与故障诊断作业智能变电站学院：电子信息专业：电气工程及其自动化班级：13级01班姓名：苗增学号：134智能化变电站建设苗增西安工程大学电气工程及其自动化系，临潼，710600摘要：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仅接口和通信模型发生了变化，但过程层却由传统的电流、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、智能化一次设备、合并单元、光纤连接等内容。
1.智能化变电站的体系结构与通讯网络IEC61850将智能变电站分为过程层、间隔层和站控层，各层内部及各层之间采用高速网络通信。
整个系统的通讯网络可以分为：站控层和间隔层之间的站控层通讯网、以及间隔层和过程层之间的过程层通讯网。
站控层通信全面采用IEC61850标准，监控后台、远动通信管理机和保护信息子站均可直接接入IEC61850装置。
同时提供了完备的IEC61850工程工具，用以生成符合IEC61850-6规范的SCL文件，可在不同厂家的工程工具之间进行数据信息交互。
2.间隔层通讯网采用星型网络架构，在该网络上同时实现跨间隔的横向联锁功能。
110kV及以下电压等级的变电站自动化系统可采用单以太网，110kV以上电压等级的变电站自动化系统需采用双以太网。
智能化变电站通讯结构见如下示意图：变电站自动化系统.技术特点采用分层分布、面向对象的设计思想;支持IEC61850标准，间隔层测控/保护装置全面通过中国电科院RTU 检测中心的一致性测试和荷兰KEMA公司IEC61850一致性测试及认证;当地监控系统适用于多操作系统(Windows/UNIX/Linux),多硬件系统(32位/64位)的混合平台;当地监控系统采用图库一体化设计，并内嵌了操作票和一体化五防等功能;采用嵌入式软/硬件设计技术，实现了变电站层通信平台的通用化和装置化，可以方便地满足不同应用场合的需要;间隔层测控/保护装置采用了网络化硬件平台，实现了硬件的标准化、模块化，方便配置和扩展。
智能变电站网络结构分析与VLAN划分方式探讨
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔｈ ｅ ｄ ｏ ｕ ｂ ｌ ｅ － ｓ ｔ ａ ｒ ｎ ｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ ｔ ｏ ｐ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｉ ｓ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ｆ ｏ ｒ ａ ｎ ｅ ｗ－ ｂ ｕ ｉ ｌ ｔ ｓ ｍａ ｒ ｔ ｓ ｕ ｂ ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｃ —
今后智能变 电站的网络结构选型和 ＶＬ ＡＮ划 分具有一定 的借鉴意义 。
关键词 ： 智 能 变 电站 ； 双星型网络 ； 虚拟局域 网（ ＶＬ ＡＮ） ￣ Ｊ 分 中 图分 类号 ： Ｔ Ｍ７ ６ ９ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ３ — ５ ０ ６ ０ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ ２ ８ ７ — ０ ５
（ 安徽省 电力科学研究 院， 安徽 合肥 ２ ３ ０ ６ ０ １ ）
摘
要： 文章根据智能变 电站的特点 ， 提 出采用双星 型网络拓扑结构作为某新建智能变 电站 的网络 构架 ； 依据
ＶＬ ＡＮ技 术与传输协议 ， 提 出一种基于电压等级 、 兼顾设 备的智能变 电站过程层 网络 ＶＬ Ａ Ｎ划分 方案。实验 结果表 明， 该方案有效缓解 了大量报文传输造 成的网络压力 ， 避免 了网络风 暴的产生 ， 提高 了系统可靠 性 ， 对
ａ ｐ ｐ ｅ ａ ｒ ａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｎ ｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ ｓ ｔ ｏ ｒ ｍ ，ａ ｎ ｄ ｒ ａ ｉ ｓ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｌ ｉ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ． Ｔｈ ｉ ｓ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｉ ｓ ｖ ａ ｌ ｕ ａ ｂ ｌ ｅ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｎ ｅ ｔ — ｗｏ ｒ ｋ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ＶＬＡＮ ｄ ｉ ｖ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ ｓ ｍａ ｒ ｔ ｓ ｕ ｂ ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ 。
智能变电站三网合一网络流量管理实践
智能变电站三网合一网络流量管理实践摘要：随着时代和技术的发展，智能变电站已经成为综合自动化变电站的发展方向。
在智能变电站中，站控层和间隔层之间采用基于以太网的IEC61850协议通讯，取代了传统的103等通讯协议；同时，间隔层和过程层之间也取消了传统综自站的二次电缆，通过交换机网络传输保护跳闸命令、开关信号、采样值信息等，该网络称之为过程层网络。
目前典型的智能变电站网络结构均为“三层两网”，三层指站控层、间隔层和过程层，两网指站控层网络和过程层网络。
“三层两网”的典型网络结构在工程实际应用中已经相当成熟，在此基础上也有提出进一步优化网络设计的方案，特别是在110kV等级智能变电站优化原来“三层两网”的结构，试点采用“三网合一”的通信网络架构，将过程层、间隔层和站控层设备统一连接到一层网络，实现了全站信息共享。
该方案在新一代智能变电站实施中得到试点应用，从试点的情况看，在110kV等级及以下推广前景广阔。
关键词：智能变电站；过程层网络；三网合一；网络流量管理本文将详细讨论“三网合一”网络流量的特点，及网络流量管理的各种方式，并提出适合现阶段应用的网络流量管理方式。
1三网合一网络特点分析1.1.智能变电站的常用网络架构智能变电站二次设备网络结构一般分为站控层、间隔层和过程层，站控层和间隔层之间的网络为MMS网，间隔层和过程层之间的网络为GOOSE或SMV网(统称为过程层网络)。
目前，智能变电站大多采用星型网络结构，也有个别试点站在MMS网的主干网络采用环形组网，过程层网络使用环形组网的仅在低压配电网中有研究和应用。
过程层的SMV网和GOOSE网可共网或单独组网；如果再将站控层网络MMS网和SMV网、GOOSE网合一，则形成三网合一的网络结构，此时过程层网络和站控层网络共网运行。
目前，智能开关还是采用普通开关加智能终端组合的方式实现，合并单元可接入电子互感器也可接入常规互感器。
过程层设备中保护装置的SMV和GOOSE报文可采用点对点通信模式，也可采用组网方式；测控装置的SMV报文和GOOSE报文一般均采用组网方式。
智能变电站三网合一的网络架构与
2.3 IEC61588 同步对时网络
（3）经济性：因为在变电站内过程层一次设备的信息采集
IEC61588 对时原理利用的是偏差测量，其原理如图 2 所示。 与数据的传输都是通过合并单元经过光纤输送到过程层与间
主时钟
从时钟
隔层之间的中心交换机中，中心交换机汇集了来自各个间隔的
To
T1
同步
附加信息报文（T1）
关键词：智能化；变电站；三网合一
0 引言
GPS 对时主机 监控主机 1 监控主机 2 全景数据平台 各级调度中心 各级调度中心
随着电子式互感器、断路器技术以 及高速工业通信网络技术的发展和 IEC61850 标准的推广运用、高压设备 的智能化，加快了变电站智能化革新的
站控层
A网 IEC61588 B 网 对时网络
1 智能化变电站网络结构
2 智能化变电站网络传输分析
2.1 IEC61850－9－2 采样值网络化传输 智能变电站在过程层目前主流是采用 IEC61850－9－2 采样
值网络化传输方式和 GOOSE 网络，其中 IEC61850－9－2 采样值 网络化传输方式主要是将采样测量值实时地发送到间隔层的
1.1 智 能 化变 电 站 的概 念 智能变电站指由先进、可靠、节能、环保、集成的智能设备
SMV+GOOSE
点对点
点对点
点对点
A网 B网
过程层总线
换，无论是从安装还是运维方面都是
比较简单方便的。过程层传输的信息 除 了 SMV 采 样 值 和 GOOSE 信 息 外 ， 还 有 少 量 辅 助 信 息 ，如 对 时 信 息 、网 络 设 备 管 理信 息 等［ 1 ］，这 些 信 息 都 是 采 用独立的物理通道，数据获取和运行 维护方面都在一定程度上存在很多不 方便的地方。
智能变电站自动化系统网络配置优化方案研究
９ ０
山
西
电
子
技
术
２ ０ １ ３盔
带宽交换 数据 ， 而级联端 口上 ， 实际上仅 传输 Ｇ Ｏ Ｏ Ｓ Ｅ信 息。 这样 即使 共网 ， 每 台交换机 的数据 流量也 可 以控制在 ３ ０ ％
以内。
１ １ ０ ｋ Ｖ双网配置在技术上没有任何 问题 ， 也 已经过工 程
实践 ， 但设备端 口和交换机投资增加 ， 代价较高 ， 是否 采用 需 要结合 自动化系统方案综合考虑 。在保护 的采样 或跳 闸信 息通过网络传输 时， 网络交换机 非常重要 ， 直接影 响到保护 功能的实现 ， 双网配置虽然增加 了投资 ， 但为采样 、 跳 闸等 信
作者 简介 ： 刘媛媛 （ １ ９ ８ ０ ． ） ， 女， 山西太原人 ， 助教 ， 主要从 事控 制理 论与控制工程方面研究。 李勇泉（ １ ９ ７ ７ ． ） ， 男， 湖北黄冈人， 讲师， 主要从事土木工程方向研究。 陈俊 夫（ １ ９ ６ ０ ． ） ， 男， 福建安溪人 ， 工程 师， 主要 从事计算机科 学与技术方 面研 究。
大、 网络结构 比较 复杂 。为了提 出针 对这 个 问题 的解决 方 法， 少数试点 工程 提出了三层一 网的结构。三层 一网的实施
通信之 和的一半 ， 有 良好的经济效益 。 从技术层 面上来 看 ， 在继 电保护 装置 直接 采样 的前 提 下， 可 以对交换机进行 Ｖ Ｌ Ａ Ｎ或组播 设置 ， 将每 个间隔 内的 ｓ Ｖ数据限制在本交换机内 （ ｓ Ｖ数据无需跨 间隔网络传输 ） ，
步将通信扩展到间隔层与过程层之间 ， 取代 了强电通信 和电 缆传输 。 根据 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０标准描述 ， 智能变 电站 自动化 网络配置 采用变电站控制层与间隔层之间通信 ， 间隔层和过程层之 间 通信这两种形式 的通信 方式是符 合 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０标 准之 中的 分类的 Ｊ 。但这种方式的缺点 是 ： 网络设 备较多 、 投资 比较
智能变电站通信网络技术方案
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。
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。
这一网络架构就像是变电站的神经系统，确保了各种信息的准确、快速传递，实现了电力的稳定供应和智能化管理。
智能变电站网络架构的构成要素丰富多样。
首先，站控层网络是整个架构的“大脑”，它负责变电站的整体监测、控制和管理。
这一层级的设备包括监控主机、数据服务器等，通过高速以太网与间隔层和过程层设备进行通信。
间隔层网络则像是各个“器官”之间的协调者，由保护测控装置、故障录波装置等组成，实现对本间隔一次设备的保护、控制和监测，并与站控层和过程层进行信息交互。
过程层网络则是与一次设备直接相连的“末梢神经”，包含智能终端、合并单元等设备，负责采集和传输实时数据，执行控制命令。
在网络架构中，通信协议的选择至关重要。
目前，常用的通信协议有 IEC 61850 标准。
IEC 61850 为智能变电站提供了统一的通信规范，使得不同厂家的设备能够实现互联互通，大大提高了系统的兼容性和可扩展性。
它定义了数据模型、服务接口和通信映射，确保了信息的准确、高效传输。
智能变电站网络架构的拓扑结构也有多种形式。
常见的有星型拓扑、环型拓扑和总线型拓扑。
星型拓扑结构以站控层设备为中心，各间隔层和过程层设备通过独立的链路与之相连。
这种结构的优点是易于管理和维护，单点故障不会影响其他设备的通信。
但缺点是布线成本较高，对中心节点的可靠性要求极高。
环型拓扑结构则将各个设备连接成一个环形，数据在环上单向或双向传输。
它具有较高的可靠性，当某段链路出现故障时，数据可以通过反向链路传输。
然而，环型拓扑的扩展性相对较差。
总线型拓扑结构中，所有设备都连接在一条总线上，共享通信介质。
其优点是成本低、易于扩展，但缺点是容易出现冲突，通信效率相对较低。
为了保证智能变电站网络架构的可靠性，采取了一系列的措施。
冗余技术是其中的关键之一。
通过设备冗余、链路冗余等方式，即使在部分设备或链路出现故障的情况下，系统仍能正常运行。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
0引言智能变电站由一次设备和二次设备2个层面构成，其基本的组成单元和普通数字化变电站并没有本质区别。
智能变电站的优势主要体现在一次设备的智能化控制以及利用网络化来组织二次设备上，加之一次设备与二次设备之间采用了高速网络通信，因此二者之间的联系得以加强。
从智能变电站组成的层次结构来看，从一次设备（互感器、断路器）开始，往下是过程层设备（主要是户外柜组件和过程层交换机），其次是隔离层设备（如各类保护装置和测控装置），最后是由以太网MMS 、监控系统和远控装置构成的站控层设备。
而从智能变电站的发展趋势来看，有向系统层和设备层2层结构简化的趋势。
但这种2层简化结构需要依赖于大量的计算机和网络控制技术，因此短时间内还难以实现。
当前的智能变电站多数仍采用传统的3层结构形式，该种结构框架的过程层设备和间隔层设备是通过过程层的网络连接来实现的。
网络连接在过程层中承担着智能变电站主要数据的通信任务，这些传输数据来自于变电站运行中的状态实时数据，以及变电站的模拟量采样信息、网络中传输的设备管理信息和事件警告信息等。
因此，在研究智能变电站的网络结构优化时，主要是考虑网络中数据传输的优化。
1智能变电站网络结构形式分析智能变电站自动化系统分为站控层、间隔层和过程层3个大层次，通信连接一般都是靠站控总线和过程总线完成。
其中站控总线处理站控层与间隔层各控制设备之间的通信，而过程总线处理间隔层与过程层中各种智能一次设备的通信。
从逻辑上讲，在设计时，通常可依据需要将站控总线设置为独立于过程总线，或将站控总线与过程总线合并的形式。
这2种不同的布线方式各有优缺点。
如果将站控总线与过程总线合并，可能会因数据时效性属性不同（实时性、非实时性）、数据控制属性不同（控制性、非控制性）而导致数据间的互相影响，降低网络资源的利用效率和网络的安全性。
但这种布线方式能够提高硬件资源的利用效率，在条件允许的情况下，可通过以太网的优先级排队技术或虚拟局域网技术来实现对各类重要等级不同的数据进行分析处理。
不论是采用站控总线和过程总线合并的形式还是单独布设的形式，从网络结构上看，都可以分为5个基本的层级结构：层级1（站控单元、站运行支持单元、路由器、远程控制中心）、层级2（一级交换机）、层级3（监控单元、保护单元）、层级4（二级交换机）、层级5（执行机构、传感器）。
如果是站控总线和过程总线独立布设的形式，则各个层次的组成单元依次与下一层级的组成单元相连，同一层级的组成单元互不影响，形成从一级交换机开始的若干条独立的数据传输线路，此时一级交换机和二级交换机之间没有直接的线路连接，而是要经过层次3中的监控单元和保护单元。
如果是站控总线和过程总线合并布设的形式，则在一级交换机和二级交换机之间直接存在直接的连接线路，但一级交换机所接收到的数据既有直接来自于二级交换机的数据，也有通过监控单元和保护单元的数据，这是这一布线方式可能存在数据干扰的根本原因。
2智能变电站网络结构优化在本节中，将从某智能变电场升压站的组网结构优化及其网络的流量优化2个方面来展开讨论。
该升压站的原系统结构如图1所示。
2.1原系统结构特点分析由图1可知，其网络结构为典型的“三层两网”式结构，站控层、间隔层和过程层的层次结构很明显，过程层和站控层这2级网络为独立式布置。
在本例中，网络采用高速以太网搭建，过程层的网络采用了2类网络形式来分别处理上行数据和下行数据，其中电流和电压实时数据的上传、开关量的上传均由SV 采样值网络完成，而分合闸控制量的下行则由GOOSE 网络完成。
站控层网络采用MMS ／GOOSE 通信方式来完成全站信息的汇总和处理。
在原站控层的组网方案中，采用的是双星型拓扑结构，冗余网络采用双网双工方式运行。
而过程层的网络结构为单星型的以太网结构，保护装置由2套独立的单网配置提供，因此能够使过程层网络具有双重化的特点，且2套网络互相物理隔离。
过程层中的网络采样值按点对点传输的方式完成，以直接跳闸的方式来实现对间隔层设备的保护。
采用上述组网结构后，可以实现GOOSE 和SV 以太网口的独立传输，在信息传输时交换机所承担的任务明确，能够有效避免数据之间的干扰。
原过程层GOOSE 网络承担着繁重的数据采样任务，但网络仅具备100M 的流量承载力，影响了数据的传输效率，加之网络接口独立设置，因此不便于网络结构的维护。
浅谈智能变电站的网络结构优化丁文树（泰州供电公司，江苏泰州225300）摘要：介绍了智能变电站的层级构成以及各个层级的特点，在此基础上，对当前智能变电站主要的网络结构形式进行了分析，最后以某智能变电站的网络结构改造和优化为例，阐述了网络结构优化后的具体形式以及网络流量优化时所采用的优化方法。
关键词：智能变电站；网络结构优化；流量优化图1升压站原系统结构示意图站控层设备站控层网络间隔层设备过程层网络过程层设备合并单元测控装置录波装置计量装置智能单元保护装置设计与分析◆Sheji yu Fenxi134机电信息2012年第33期总第351期来控制电机。
根据加工线型的不同，本数控系统的插补计算分为圆弧插补、直线插补计算。
3结语采用S3C2440和运动控制芯片SEDA －02AVN 组成的嵌入式数控系统能减轻研发任务，提高研发速度，在较短的时间内得到性能良好的数控系统。
Samsung 公司的16／32位RISC 处理器S3C2440对调制PWM 实现方便，可编程，电机转速、转向的改变迅速，无停顿，还可以进行Linux 操作系统的移植。
而Linux 是UNIX 类、多用户、多任务的开放式操作系统，借助Linux 操作系统，大大提高了软件开发的灵活性，缩短了数控系统软件的开发周期。
［参考文献］［１］韦东山．嵌入式Ｌｉｎｕｘ应用开发完全手册．北京：人民邮电出版社，２００８［２］杜春雷．ＡＲＭ体系结构与编程．北京：清华大学出版社，２００３［３］刘刚，赵剑川．Ｌｉｎｕｘ系统移植．北京：清华大学出版社，２０１１［４］秦云川改编．构建嵌入式Ｌｉｎｕｘ系统．北京：中国电力出版社，２０１１［５］刘淼．嵌入式系统接口设计与Ｌｉｎｕｘ驱动程序开发．北京：北京航空航天大学出版社，２００６［６］于明，范书瑞，曾祥烨．ＡＲＭ９嵌入式系统设计与开发教程．北京：电子工业出版社，２００６［７］Ｓ３Ｃ２４４０芯片手册［８］ＴＱ２４４０开发板使用手册收稿日期：2012－08－08作者简介：程龙（1987—），男，辽宁沈阳人，硕士研究生，研究方向：机械电子。
图2PWM 定时器工作方式定义寄存器计数器TCNTn 载入值TCMTBn 赋值TCNTn 减1否是结束否根据插补判断是否继续？比较两个寄存器值是否相等？重载TCNTBn发出中断输出PWM 图3控制流程图外部中断赋值给UART定义寄存器根据插补时序判断是否正转是否输出2.2网络结构的优化鉴于以上对原网络结构的分析，为了提高网络的实时性，充分发挥硬件的优势，本文采用了采样值信息共网传输方式，优化后的总体网络结构为GOOSE+SV 并行结构。
该结构在硬件方面进行了升级，交换机之间的级联端口采用千兆连接，其他硬件设备不做升级。
在进行网络结构优化设计时，应参照国家电网《智能变电站技术导则》。
优化改造后的系统网络结构概述如下：（1）层次1。
该层次中包含了220kV 故障录波、220kV 网络分析仪、220kV 母线保护以及时钟服务器等。
（2）层次2。
本层中设有220kV 过程层母差交换机（标号#1），该交换机含有4个1000M 的单模光口和16个100M 的多模光口。
（3）层次3。
本层中单设一个具有9个1000M 单模光口的220kV 过程层母差交换机（标号#2），用于接收来自4个支路的数据，各支路的结构分别为：1）支路1。
该支路直接连接于一个含有1个1000M 单模光口和14个100M 多模光口的220kV 过程层间隔交换机（标号#3），该交换机与2条220kV 线路（线路1、线路2）的测控、保护、MU 和智能操作箱相连；2）支路2。
该支路的基本结构和支路1类似，不同之处在于连接的线路为线路3和线路4；3）支路3。
该支路直接连接于一个含有1个1000M 单模光口和14个100M 多模光口的220kV 过程层间隔交换机（标号#5），该交换机作为1号主变交换机，同#2母差交换机直接相连，同#5间隔交换机相连的设备有1号主变220kV 侧智能操作箱、1号主变220kV 侧测控、1号主变保护以及电能表；4）支路4。
该支路和支路3类似，只是所连接的过程层交换机编号为#6，主变编号为2号。
2.3网络流量的优化在上述网络结构优化的基础上，采用虚拟局域网的方式来实现对流量的优化，为了控制SV 业务对关键业务的带宽挤占，设置了端口速率限制方法，并配合GVRP 动态组播协议来尽量降低网络中的总体数据流量。
通过以上技术手段的组合，可大幅度降低网络中数据的冲突几率，提高网络的利用效率。
3结语智能变电站的网络结构改造与优化是当前的热点亦是难点，其关键问题不仅仅和电气设备有关，还和计算机、网络技术等学科相关，是一个多学科交叉的研究领域。
本文以某智能变电站的网络结构优化为例，参照行业规范，并采用较为成熟的方法对原有的网络结构进行优化，为了避免改造后的网络中数据的冲突，附加使用了一些网络流量优化的手段，进一步提高了网络的利用效率。
［参考文献］［１］刘娇，刘斯佳，王刚．智能变电站建设方案的研究［Ｊ］．华电电力，２０１０（７）［２］李斌，薄志谦．智能配电网保护控制的设计与研究［Ｊ］．中国电机工程学报，２００９（Ｓ１）［３］国家电网公司．智能变电站技术导则［Ｊ］．华东电力，２００９（１１）收稿日期：2012－08－03作者简介：丁文树（1980—），男，江苏泰州人，工程师，研究方向：电力系统及其自动化。
Sheji yu Fenxi ◆设计与分析（上接第133页）135。