智能变电站过程层组网优化配置 倪思远
智能变电站组网方案研究
智能变电站组网方案研究徐涛;于湛铭【摘要】智能变电站技术解决了常规变电站信息不共享、互操作性差等诸多不足,提供全面数据信息服务,为实现电网智能化提供技术保障,为智能电网分析决断提供信息支持.通过分析智能变电站二次系统过程层、间隔层、站控层功能,对当前智能变电站建设的几种组网方案就经济性、可靠性、实时性、灵活性等方面做了比较,总结各种方案的利弊,为今后智能变电站的规划建设提供有效借鉴.【期刊名称】《东北电力技术》【年(卷),期】2019(040)001【总页数】3页(P41-43)【关键词】组网;智能变电站;网络架构;优化设计;远方操作【作者】徐涛;于湛铭【作者单位】三峡大学电气与新能源学院, 湖北宜昌 443002;国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院, 辽宁沈阳 110006【正文语种】中文【中图分类】TM63智能变电站是以IEC61850通信协议为基础，在数字化变电站的基础上，结合智能电网的需求，对变电站自动化技术进行充实以实现变电站智能化功能。
智能化变电站是智能电网运行与控制的关键。
作为衔接智能电网发电、输电、变电、配电、用电和调度六大环节的关键，智能化变电站是智能电网中变换电压、接受和分配电能、控制电力流向和调整电压的重要电力设施，是智能电网“电力流、信息流、业务流”三流汇集的焦点，对建设坚强智能电网具有极为重要的作用[1]。
智能变电站信息交互涉及变电站数据实时采集、保护跳闸信号传输和数据应用等，网络方案选择是否合理决定着变电站运行能否安全、可靠[2]。
本文以IEC61850协议为基础，提出4种典型智能变电站组网方案，为智能变电站建设提供参考。
1 智能变电站网络系统概述依据IEC61850协议，智能变电站通信系统一般分3层：过程层、间隔层、站控层。
站控层设备包括监控主机、五防系统、远动管理机(通信控制器)、GPS对时设备、网络接口设备等，具有防误操作闭锁、站内监控、人机联系及对间隔层、过程层设备进行在线组态等功能[3]。
智能变电站过程层组网优化配置 倪思远
智能变电站过程层组网优化配置倪思远摘要：随着社会经济的不断发展，国民生活水平不断提高，对用电需求和用电质量都提出了更高的要求，基于这种大环境，智能变电站正在全面的进行推广建设，过程层组网是智能变电站中的重要环节，而过程层的设计结构其是否具有合理性，则在很大程度上决定了智能变电站的运行是否稳定和可靠，，因此对现阶段过程层组网进行优化，使其合理化，能充分发挥智能变电站进行站内信息共享的优势，并有效避免投资成本大幅增加及直连光纤和光接收模块的大量消耗，促进变电站智能化建设的完善。
由此，本文将通过对智能变电站过程层的线路连接方式、组网结构进行分析，并提出相应的优化配置。
关键词：智能变电站；过程层；组网；优化一、智能变电站过程层组网优化的重要性智能变电站是运用较为先进的智能设备，这些智能设备具有有可靠、环保、低碳、集成的特点，并以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化做为基本要求，对数据进行自动采集、测量、保护、计量和监测，同时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一种变电站，建设好安全可靠的智能变电站对智能电网的发展至关重要。
而过程层作为智能变电站３层结构的最底层，涉及变电站一次设备的数据传输和设备的实时控制，主要是对运行设备的状态进行监测、控制命令的执行和进行运行电气量的采集，实现基本状态量和模拟量的数字化输入和输出，并具有信息流量大、共享程度高、实时性高的特点，过程层网络结构设计的合理性在很大程度上决定了变电站全站运行的稳定性和可靠性，意义重大。
二、过程层组网的线路连接方式过程层网络是连接间隔层设备和过程层设备的中枢网络，在智能变电站自动化系统中的地位尤为突出。
常见的组网线路连线方式有以下几种：（一）、总线形总线形网络具有连线操作简单、易于施工的特点，安装成本相对较低。
但其的缺点在于，在传输过程中产生的网络延时较长，并且当总线中的任一环节出现连接故障时，整个线路的信息传输都会受到影响，整体的运行稳定性和可靠性较低。
高电压等级智能变电站过程层组网探讨(1)
高电压等级智能变电站过程层组网探讨作者：乔永亮来源：《华中电力》2013年第05期摘要：智能站内网络系统的运行状况对智能变电站的可靠、安全运行影响尤为重要。
过程层网络作为智能变电站的基础网络，直接关系到全站数据采集和保护运行的可靠性和实时性。
在数字化变电站发展过程中，独立组网到全站共网再到直采直跳模式等网络结构在GOOSE组网应用中各存优缺点，文章针对不同电压等级变电站配置情况，利用网络记录分析对网络数据流量及延时等重要因素进行了详细的对比分析，比较了各组网模式下的适用情况。
关键词：智能变电站直采直跳组网模式一引言智能变电站由智能化一次设备和网络化二次设备分层构建，一、二次设备的互联、互通是以集成通信技术为基础的，而要实现集成通信，必须使用通用的标准。
以IEC61850标准为基础的通信体系，具有突出的技术特点：使用面向对象建模技术，使用分布、分层体系，使用ACSI、SCSM技术，使用MMS技术，具有互操作性，具有面向未来的开放的体系结构，因此能够实现数字化变电站内智能电气设备间信息共享和互操作。
在实际工程应用时，应根据电压等级、网络负载量、网络通信介质、经济性、安全性等因素确定GOOSE 的组网方式[1，2]。
二简介常见组网形式1.“多网融合”模式全站三层设备设置一层网络，单网结构，并按照IEC61850协议进行系统建模及信息传输，通信介质采用光纤。
站控层设备、智能组件及主变保护测控装置均接入该层网络。
采用MMS、GOOSE、SV和IEEE1588四网合一方式。
MMS、GOOSE、SV和1588全部在一个以太网中传输，简化了网络及交换机配置。
保护仍然采用直采直跳方式，即保护所需模拟量、开关量和跳闸信息均通过专用光纤直联，通信规约采用IEC61850-9-2。
闭锁信息、母线保护所需数据通过网络方式传输。
GOOSE是一种突发式的高实时低带宽流量，在间隔内和最大情况下只有10%负载，与采样值交换机共网运行完全不会影响GOOSE的实时性。
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结构分析及其优化开题报告
智能变电站自动化系统网络结构分析及其优化开题报告一、研究背景和意义智能变电站自动化系统是应用物联网、云计算等新兴技术而形成的新型电力系统。
其通过数字化、自动化和智能化的技术手段，将变电站的各种设备、设施连接成一个整体，实现对电力系统的实时监测、分析和控制。
智能变电站自动化系统的成熟与否，直接影响到电力系统的运行效率和稳定性。
因此，对其网络结构和优化的研究具有重大的实际意义。
在目前的研究中，智能变电站自动化系统网络结构和优化已成为研究热点。
文献中主要涉及到智能变电站网络结构的构建、网络优化的算法设计、网络性能的模拟仿真等方面的研究。
然而，网络结构的构建和网络优化算法的设计是基于变电站内部网络结构以及变电站和外部系统之间的网络联系建立的，而这些联系是非常复杂的。
在实践中，网络联系可能会受到电力负荷、天气等因素的影响，造成网络性能的下降。
因此，需要对智能变电站自动化系统网络结构进行深入研究与优化，以提高其运行效率和稳定性。
二、研究内容本课题旨在对智能变电站自动化系统网络结构进行深入研究，优化其网络性能，具体研究内容如下：1. 分析智能变电站自动化系统内部网络结构，建立相应的网络模型（包括拓扑结构、设备连接关系等），为后续的网络优化提供基础支持。
2. 研究现有的网络优化算法（如遗传算法、粒子群算法等），并根据智能变电站自动化系统的特点进行改进，以提高网络性能。
3. 设计网络性能的模拟仿真实验，分析网络性能的影响因素，检验算法的有效性。
4. 根据优化结果，提出实际应用中的调节措施和建议，改善智能变电站自动化系统的网络结构和性能。
三、研究方法本课题将采用以下研究方法：1. 文献研究法：对智能变电站自动化系统的发展历程、网络结构、网络优化算法等进行全面系统的梳理和总结。
2. 数学建模法：将智能变电站自动化系统的内部网络结构进行建模，研究网络结构的影响因素，并运用网络优化算法进行优化。
3. 实验仿真法：通过模拟仿真实验，分析网络性能的影响因素，检验算法的有效性。
某水电厂500kV智能变电站过程层组网分析
某水电厂 500kV智能变电站过程层组网分析摘要：某水电厂对原有500kV开关站进行智能化改造，过程层网络采用GOOSE网与SV网合网运行方式。
本文对该水电厂500kVGIS智能变电站的过程层组网方式及保护功能实现进行分析，并对继电保护运维工作在新技术条件下需要改进的内容进行探讨。
关键词：智能变电站；过程层网络；组网引言如今，我们不仅注重经济建设，而且注重绿色低碳建设的理念。
对于电网来说，智能电网的建设是低碳环境的环保解决方案。
智能电网建设对于实现节能和电网稳定运行，确保我们电网的可持续性至关重要。
发电厂是电网不可或缺的组成部分，智能电网的关键技术和结构创新为电网安全提供技术支持和保障。
利用信息技术智能地管理电网中的数据，从而能够通过电网收集和控制数据，从而降低设施建设成本和运营功耗。
1变电站过程层概述智能变电站是当前发电的产物。
智能发电厂结合采样技术、网络传输技术和集成信息处理技术，能够高效数字化信息，并具备采集、信息共享和数据处理功能。
Kiosk由控制站、间隔层和流程级别组成。
程序层位于自动化系统的最低层，主要由具有简单设备(如变压器、断路器、隔离开关、电源、电压传感器)的智能组件组成，其主要功能是监控设备状态和执行相关命令。
处理级别与单个设备密切相关，其运行状态直接影响电厂整体运行的安全性和可靠性。
2智能变电站的价值体现构建智能线路模块不仅能保证电网正常运行的可靠性，而且能很好地进行设备故障排除。
完全构建Smart Line模块可确保更稳定、更安全的电源供应，并且其自身的设备故障诊断功能可确保及时消除电源故障。
采用智能技术对电厂运行过程中的干扰进行智能处理和维护，以简化和优化电厂的运行。
通过与电网智能同步，整个电网可以变得更加稳定和流畅。
智能电源利用信息技术实现电网的智能数据管理，对电网进行检测和控制，并有效地改变过去因降低电厂建设成本和能耗而可能产生的不确定性和不稳定性等因素。
3过程层网络特点分析(1)网络拓扑。
试析智能变电站过程层组网方案
试析智能变电站过程层组网方案摘要：随着社会经济的发展，社会对用电量的需求也越来越多，对电力的要求也越来越高，如今建设智能变电站已经成为了一种必然趋势。
我国的变电站分为常规变电站和智能变电站两种，但是常规变电站有着操作性差，标准化不足以及调试比较复杂，资源不断重复等各种不足和问题。
而变电站需要的是安全可靠又准确的规划设计，能够提高电网的可靠性，安全性并提高其效率。
我国智能电力的发展建设最重要的内容就是智能变电站，而只智能电站的重要基础则是过程层组网。
它将直接关系到开关控制以及数据采集等方面的实时有效性和可靠安全性。
关键词：智能变电站；过程层；组网方案随着我国经济的飞速发展，传统的综合变电站慢慢满足不了人们对其的要求，进而经过科学研究产生了智能化变电站，在供电工程中逐渐取代传统的综合变电站，其拥有着传统变电站无法取代的优势。
智能变电站系统基本结构和组网方案的基础结合对报文传输的测试，产生出智能化变电站过程层组网方案。
一、过程层组网模式分析过程层网络，是一种用来连接间隔层设备与过程层设备的中枢网络。
过程层网络在智能变电站系统中，有十分重要的作用。
在过程层网络上传输的数据，主要包括传输采样值、面向对象的变电站通用事件等等。
其模式是总线型、环形和星形这三种。
首先，总线形的网络连线方式相比较来说十分简单，以便于日后的施工。
但是其缺点是传输时间和网络延时比较长，由于是总线型的连接方式，所以总线中的任何线路出现连接故障，都会影响整个总线的信息传输使用。
其次是环形结构，这种结构的成本投资高，但是其硬件传输的可靠性强。
最后是星形连接方式，主要是将各子交换机之间都直接接入到主干网的交换机中，以便于减少交换机流量，提高了网络可靠性。
综上所述，星形网是过程层网络模式中的最佳选择、（如图1）所示。
二、智能变电站过程层组网方案分析2.1网络技术分析使用VLAN标签技术，减少网络中的大量广播数据。
这主要是由于如果网络中存在大量广播数据，会使网络的传输效率降低，造成网络拥塞。
试述智能变电站过程层组网改进方案
试述智能变电站过程层组网改进方案摘要：随着能源结构的转变和清洁能源的大规模接入，电力系统的运行和控制面临新的挑战。
采用先进的信息传输和数据处理技术，实现智能化的变电站运行和管理已经成为现代电力系统的发展趋势。
智能变电站在提高电力系统的可靠性、安全性和效率方面具有重要意义。
关键词：智能变电站；程层组网；改进方案本文阐述了现有的组网方式及其优缺点，并提出了组网方式选择的原则和依据；之后，重点分析了VALN帧格式及传输规则，包括VLAN帧格式及特点、VALN 传输规则及优势分析；然后，对过程层网络流量进行了详细的分析，包括网络流量现状及问题、流量优化方案及其效果预测；最后，提出了一种改进的过程层组网方法，并对其进行了详细的论述。
1.现有组网方式及其优缺点分析目前，智能变电站过程层组网主要有两种方式：直接采样方式和网络采样方式。
直接采样方式是指将模拟量数据直接从一次设备传输到二次设备，这种方式简单直观，但受限于传输距离和信号干扰问题。
网络采样方式则是指将一次设备采样后的数字信号通过工业以太网传输到二次设备，这种方式可以克服传输距离和信号干扰问题，但增加了网络负担。
2.VLAN帧格式及特点虚拟局域网（VLAN）技术是一种重要的网络技术，其主要目的是将网络划分为多个逻辑工作组，从而实现网络资源的灵活管理和分配。
在智能变电站中，VLAN技术也被广泛应用，其帧格式和传输规则对于网络的性能和安全性具有重要影响。
在VLAN帧格式中，主要包括以下字段：目的MAC地址（DMAC）：用于指示帧的目的地。
源MAC地址（SMAC）：用于指示帧的发送者。
类型/长度（Type/Length）：用于指示帧的类型和长度。
VLAN标识符（VLANID）：用于指示VLAN的ID，用于标识不同的VLAN。
优先级指示（Priority）：用于指示帧的优先级。
校验和（CRC）：用于指示帧的校验和。
VLAN帧具有以下特点：可以将网络中的设备划分为不同的组，实现网络资源的灵活管理。
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。
变电站过程层网络智能化方案
水利水电124 2015年17期变电站过程层网络智能化方案王菲王军南京国电南自自动化有限公司，江苏南京211153摘要：通过将SCD文件中报文的订阅关系转化为报文的传输路由，实现报文的免VLAN的逻辑隔离，组播报文的定向传输，网络报文延时的可测。
关键词：变电站；过程层网络；智能化中图分类号：TM76；TM63 文献标识码：A 文章编号：1671-5810（2015）17-0125-02引言智能变电站自动化系统网络的构建以报文的实时性、可靠性为目标，但目前智能变电站用交换机采用的仍是不确定交换技术，未针对电力二次系统进行优化设计，无法保证上述目标。
本文介绍了一种过程层网络智能化方案，通过交换机解析SCD文件，实现报文的线速精确识别，免VLAN的逻辑隔离，组播报文的定向传输，网络报文延时的可测。
1变电站过程层网络现状1.1VLAN划分工作量大智能变电站过程层SV、GOOSE报文均属于组播报文，如果不划分VLAN，则每帧报文会发送到交换机的每个端口，每个端口均需对报文进行识别处理，若划分VLAN，则会发送到VLAN包含的每一个端口。
为了限定报文的组播范围，减少网络流量、抑制网络风暴，过程层网络均划分了VLAN。
而当划分VLAN后，设备接入过程层交换机就受到了限制，当端口故障时，设备不能直接接入备用端口，必须重新划分VLAN才可启用备用端口。
当变电站改扩建时，新增交换机也必须划分VLAN，而且必须对原有交换机进行VLAN更改配置，不仅工作量大，而且容易出现误配置，给过程层网络的正常运行带来隐患。
1.2报文延时不确定“网采网跳”在采样和跳闸信息的传输过程中增加了交换机环节，由于交换机本身的存储转发机制问题，数据从合并单元输出到交换机输出给保护时，时延是不确定的，这就导致保护需依赖于外部时钟系统对不同电压等级采样数据的同步，一旦时钟异常则直接影响保护功能实现，甚至造成误动，这对于继电保护而言无疑增加了不确定环节，限制了智能变电站继电保护技术的发展。
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
智能变电站过程层组网方案分析_樊陈
智能变电站过程层组网方案分析樊 陈，倪益民，窦仁辉，沈 健，高春雷，黄国方（国电南瑞科技股份有限公司，江苏省南京市２１００６１）摘要：智能变电站是智能电网建设的重要环节，过程层网络则是智能变电站的重要基础，直接关系到全站数据采集和开关控制的可靠性和实时性。
总结分析了智能变电站建设过程层设备所涉及的网络报文，针对数据采样和通用面向对象变电站事件（ＧＯＯＳＥ）通信的不同组合方式所形成的网络方案进行了对比分析，讨论了采用ＩＥＥＥ １５８８标准对时的三网合一组网方案和混合模式组网方案，针对５００ｋＶ等级变电站过程层组网方式进行了实例讨论，最后介绍了虚拟网络划分所涉及的虚拟局域网（ＶＬＡＮ）和组播注册协议（ＧＭＲＰ）技术。
关键词：智能变电站；ＩＥＣ ６１８５０；过程层；ＩＥＥＥ １５８８；ＶＬＡＮ；ＧＭＲＰ收稿日期：２０１１－０３－０３；修回日期：２０１１－０６－２２。
国家电网公司科技项目（ＳＧ１１００２，ＳＧ１１００４）。
０ 引言中国的智能电网建设包含发电、输电、变电、配电、用电和调度６个环节，变电站是其中的重要节点之一。
早期国内基于ＩＥＣ ６１８５０标准建设的变电站统称为数字化变电站，智能电网建设为变电站的发展提出了新的要求，这些新要求和新功能与数字化变电站相融合，产生了智能变电站的概念。
所谓智能变电站，就是采用先进、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［１］。
建设好安全可靠的智能变电站对智能电网的发展至关重要。
国家电网公司为指导其建设专门制定了《智能变电站技术导则》，该规范于２００９年１２月正式颁布实施。
过程层作为智能变电站３层结构的最底层，涉及变电站一次设备的数据传输和设备的实时控制，如数据采集和保护跳闸等，过程层网络结构设计的合理性在很大程度上决定了变电站全站运行的稳定性和可靠性，意义重大。
智能电网的组网与优化
智能电网的组网与优化随着现代科技的不断进步和发展，电网工程也在不断地创新和变革，从传统的电力系统逐渐向智能电网转型。
智能电网是一种通过现代信息技术来实现对电网的智能化控制和管理的电力系统，可以实现电力的精准供给和能源的高效利用。
但是，智能电网的组网和优化是其实现的关键，本文将对这两方面进行探讨。
一、智能电网的组网智能电网的组网是指将分布式发电、储能、负荷、传输线路、通信和控制等各个元素高度整合、互联和协调，实现电力系统控制中心对智能电网各单元的智能化控制和管理，并最大限度地实现系统的可靠性、灵活性、安全性和能源效率。
在智能电网的组网中，网络拓补结构的选择至关重要。
这主要涉及到智能电网的两种结构，即集中式和分布式。
集中式结构将各个子系统中心化地汇总到一个控制中心，具有高效性、统一性和集成化的优势，但也存在单点故障风险。
而分布式结构则是将各个子系统分布式地配置在不同的节点，具有可靠性、灵活性和鲁棒性的优势，但也需要实现协调管理。
另外，在智能电网的组网中，必须充分考虑系统的安全、保密和可靠性。
这主要涉及到信息系统的设计和实施，包括网络拓扑、网络安全、数据安全和隐私保护等方面。
在此基础上，还要建立完善的监控和诊断系统，及时发现和排除各种故障，确保智能电网的稳定和可靠。
二、智能电网的优化智能电网的优化是指利用先进的信息、控制和优化技术，对分布式发电、储能、负荷、传输线路和通信等各个子系统进行协同优化和协调管理，实现电力供需的平衡和资源的高效利用。
在智能电网的优化中，重点是对电力系统进行预测和分析。
首先，需要利用数据挖掘和大数据分析技术，对能源生产和消费的大量数据进行收集和整理。
其次，需要利用预测和模型建立技术，对各种变化和风险进行预测和分析。
最后，需要通过优化和调度管理技术，对电网资源进行高效调度和配比，实现电力的精准供给和资源的高效利用。
此外，在智能电网的优化中，还需要充分考虑电力系统的可持续性和环保要求。
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。
智能变电站网络架构优化的研究
智能变电站网络架构优化的研究作者：李松蹊许晓峰来源：《山东工业技术》2019年第04期摘要：本文分析智能变电站网络通信的功能和性能需求、影响通信可靠性的因素，结合固定延时交换机在网络架构中过程层的应用，提出网络可靠的过程层网络。
研究了智能变电站的通讯网络架构在加入固定延时交换机后的优点。
最后根据实际需求，搭建环境分别对单台、双台和三台交换机的应用进行测试试验，验证系统的可行性，为智能变电站的通信网络架构选择和应用提供依据。
关键词：智能变电站;固定延时交换机;智能电子设备;可靠性DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2019.04.1640 引言随着各国对供电质量要求的提高，智能电网的作用日益凸显。
智能变电站把传统变电站的所有信息采集、传输、处理、输出过程由过去的模拟量信息全部转换为数字量信息，文献[1]通信网络和系统是智能变电站自动化系统的关键技术之一，要求通讯网络传输数据准确、可靠、快速。
在智能变电站领域中，文献[3]在以太网之上提供多种业务以及抗干扰能力较强的EPON通讯技术和网络冗余技术越发得到重视。
文献[4]概述介绍了变电站自动化所涉及的相关技术。
文献[5]归纳了与电力系统相关的主要特征量及概念。
本文研究了智能变电站的通讯网络架构在加入固定延时交换机后的优点。
根据实际需求，搭建环境分别对单台、双台和三台交换机的应用进行测试试验，验证系统的可行性，为智能变电站的通信网络架构选择和应用提供依据。
1 智能变电站网络结构与设备可靠性数字化变电站内共用网络方式。
随着网络通信技术的发展，采样报文基于IEC61850-9-2标准，过程层网络与变电站层网络合并是数字化变电站组网方式发展的目标。
1.1 装置单环网（1）装置内部自带交换功能，实现一进一出的2个网络口，环网中所有装置串联的通信方式。
优点在于：结构简单，投资费用低。
缺点在于：装置间的报文传输延时随环网中装置数目的增加而增加，实时性差;环网发生故障时自愈时间较长;装置检修时对环网通信的影响很大;对装置性能要求更高，要求装置具备交换功能。
浅析智能变电站自动化网络架构
科技前沿1背景及意义在智能变电站发展过程中，其通过使用先进、低碳以及集成的环保设备，并且以全站信息数字化以及通信平台网络化等先进技术为基本要求，自动的完成了对基础信息的采取与测量、控制、保护以及检测的任务，同时还可以依据实际情况来支持电网的实时自动控制、以及完成电网的智能调节和在线分析等具有比较高级的使用功能的变电站。
智能化一次设备包括电子式互感器、智能化开关等。
网络化二次设备包括过程层，其中是一次设备与二次设备的结合部分，包括光电式互感器、合并单元、智能终端,间隔层是由保护装置、测控装置、故障录波装置以及其他智能设备构成，站控层包括监控系统主机、操作员工作站、远动机、保护信息子站、维护工程师站等。
智能变电站用光纤取代传统的二次回路硬接线，通过网络连接全站所有的智能设备。
网络系统是智能变电站自动化系统的重要组成部分，关系到整个变电站自动化系统的正常运作。
网络技术在变电站自动化的深化，对智能变电站进步起到了至关重要的作用。
2智能变电站的优点2.1常规变电站特点常规的变电站其具有自动化系统的特点主要是通过在二次系统中使用单元间隔的一种布置方式，并且其在装置中通常是相对独立的，而且各个装置之间也缺乏一定的统一性和协调性，在功能上也比较欠优化，在进行信息输入时，其也不能有效的实现资源的共享，不仅接线比较复杂，而且在系统扩展方面也存在很大的困难。
2.2数字变电站优缺点数字变电站的主要特点就是在一次设备方面有效的实现了数字智能化，在二次设备方面实现了数字网络化，并且在变电站通信网络系统方面也逐渐地实现了标准统一。
与常规变电站相比，其已经有了很大的进步，不仅体现在其实现了站控、过程以及间隔三层的功能结构，此外还能通过太网对变电站进行科学的管理，并且具有遥控、遥测以及遥调等优秀的功能。
但是在实质上其与信息模型以及互操作性还有很大的不同。
2.3智能变电站优点智能变电站通过使用先进、低碳以及集成的环保设备，并且以全站信息数字化以及通信平台网络化等先进技术为基本要求，自动的完成了对基础信息的采取与测量、控制、保护以及检测的任务，同时还可以依据实际情况来支持电网的实时自动控制，以及完成电网的智能调节和在线分析等具有比较高级的使用功能的变电站。
220 kV彩虹智能变电站过程层组网分析
220 kV彩虹智能变电站过程层组网分析艾飞;黄继荣;胡冬良;张振;林楠【期刊名称】《四川电力技术》【年(卷),期】2017(40)2【摘要】The study of smart substation is in progress, but it is an inevitable trend to the further development of substation constructions.The quantity of smart substations is still low at present in China, and it is lack of the experiences in operation and management of smart substations, so operators also face many challenges in study and understanding.Process layer networking is an important base of smart substation.The composition, information transmission and network connections of process layer networking are introduced taking 220 kV Caihong smart substation for work analysis of this smart substation provides a reference for operation and manipulation of smart substation.%智能变电站技术仍处于发展阶段,但它是变电站建设的必然趋势.目前,中国智能变电站数量较少,实际运行管理经验较常规变电站欠缺.由于智能变电站自身的特点,给运行值班人员的学习理解带来一定困难.过程层网络是智能变电站的重要基础,直接关系到全站数据采集和开关控制的可靠性和实时性.以新建220 kV彩虹智能变电站为例,介绍了智能变电站保护、测控、智能组件配置,分析了各典型间隔保护、测控、智能组件之间的网络连接及信息传递.对彩虹智能变电站的网络剖析可以给运行值班人员对智能变电站设备的运行操作提供一定参考.【总页数】4页(P75-78)【作者】艾飞;黄继荣;胡冬良;张振;林楠【作者单位】国网杭州供电公司,浙江杭州 310009;国网杭州供电公司,浙江杭州310009;国网杭州供电公司,浙江杭州 310009;国网宜昌供电公司,湖北宜昌443000;国网杭州供电公司,浙江杭州 310009【正文语种】中文【中图分类】TN915【相关文献】1.220kV智能变电站过程层网络设计研究 [J], 张志鹏;常风然;朱萍2.220kV龙泉智能变电站组网方式分析 [J], 马晶晶3.220kV智能变电站组网保护信号分析与验收 [J], 张勇;王延安4.某水电厂500kV智能变电站过程层组网分析 [J], 肖闯;周静位;梁刚5.220kV智能变电站继电保护组网方式及优化配置 [J], 徐春洋因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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智能变电站过程层组网优化配置倪思远
发表时间：2018-04-18T16:42:03.203Z 来源：《电力设备》2017年第31期作者：倪思远
[导读] 摘要：随着社会经济的不断发展，国民生活水平不断提高，对用电需求和用电质量都提出了更高的要求，基于这种大环境，智能变电站正在全面的进行推广建设，过程层组网是智能变电站中的重要环节，而过程层的设计结构其是否具有合理性（内蒙古电力勘测设计院有限公司内蒙古呼和浩特 010020）
摘要：随着社会经济的不断发展，国民生活水平不断提高，对用电需求和用电质量都提出了更高的要求，基于这种大环境，智能变电站正在全面的进行推广建设，过程层组网是智能变电站中的重要环节，而过程层的设计结构其是否具有合理性，则在很大程度上决定了智能变电站的运行是否稳定和可靠，，因此对现阶段过程层组网进行优化，使其合理化，能充分发挥智能变电站进行站内信息共享的优势，并有效避免投资成本大幅增加及直连光纤和光接收模块的大量消耗，促进变电站智能化建设的完善。
由此，本文将通过对智能变电站过程层的线路连接方式、组网结构进行分析，并提出相应的优化配置。
关键词：智能变电站；过程层；组网；优化
一、智能变电站过程层组网优化的重要性
智能变电站是运用较为先进的智能设备，这些智能设备具有有可靠、环保、低碳、集成的特点，并以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化做为基本要求，对数据进行自动采集、测量、保护、计量和监测，同时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一种变电站，建设好安全可靠的智能变电站对智能电网的发展至关重要。
而过程层作为智能变电站３层结构的最底层，涉及变电站一次设备的数据传输和设备的实时控制，主要是对运行设备的状态进行监测、控制命令的执行和进行运行电气量的采集，实现基本状态量和模拟量的数字化输入和输出，并具有信息流量大、共享程度高、实时性高的特点，过程层网络结构设计的合理性在很大程度上决定了变电站全站运行的稳定性和可靠性，意义重大。
二、过程层组网的线路连接方式
过程层网络是连接间隔层设备和过程层设备的中枢网络，在智能变电站自动化系统中的地位尤为突出。
常见的组网线路连线方式有以下几种：
（一）、总线形
总线形网络具有连线操作简单、易于施工的特点，安装成本相对较低。
但其的缺点在于，在传输过程中产生的网络延时较长，并且当总线中的任一环节出现连接故障时，整个线路的信息传输都会受到影响，整体的运行稳定性和可靠性较低。
（二）、环形
环形结构是一种投资成本偏高的组网模式，并且从理论上来说很容易产生网络风暴，其与星形网结构相比，在硬件传输回路上的可靠性更强。
（三）、星形
智能变电站中的星形结构，在线路连接中，各子交换机是直接接入主干网的交换机的，这种连接方式能减少总线连接时位于中间位置的交换机流量，并且还能将网络的可靠性和实时性的优势发挥到最大。
通过对比这几种组网模式，我们可以看出，星形网是其中最实用和最有效的，这种组网结构不仅能有效提高智能变电站的整体性能，同时也很大程度上降低了资金投入，使得经济效益最大化。
三、智能变电站过程层组网结构
智能变电站过程层的主要设备包括电子式互感器、合并单元、智能终端、交换机等，该层传输的信息主要有GOOSE报文MSV信息，目前、过程层进行信息传输主要有以下几种形式：
（一）、GOOSE组网与MSV组网
GOOSE组网与MSV组网方式可以使过程层组网共享全站数据以及达到组网网络跳闸的目的，所以这种组网方式与变电站自动化发展方向比较一致，贴近智能变电站建设的要求。
但这种网络连接方式结构相对复杂，对交换机质量、性能及数量的要求较高，导致投资成本显著提升。
（二）、GOOSE网络结构和MSV 直接连接型
GOOSE网络结构和MSV直线连接的网络连接方式，与过去传统变电站电缆的连接方式有着较多相同之处，而最大的不同在于，GOOSE网络结构和MSV直线连接是点对点的形式，像跳闸采用的点对点设备一样，更加的自动化，并使用光缆进行连接，连接过程中不再需要经过网络交换机，简化了线路，降低了施工难度，并且从变电站运行的效果来看，，这种连接方式能实现可靠跳闸。
但这种网络连接方式需要同时使用多个网络电接口，增大了光缆的需求，导致投入的资金增加，并且使用这种连接方式，设备容易发热，产生较大的热量，严重影响到采样值数据的共享。
（三）、MSV和GOOSE独立网络结构型
MSV网和GOOSE独立网络是MSV网和GOOSE网依据IEC61850规约要求进行分别组网，这种方式能有效满足智能变电站需求，但是该网络结构复杂、需要大量交换设备和特殊网络冗余，并且采用传输设备价格较高，采用该网络结构会加大变电站的资金投入。
四、过程层组网的优化
（一）、对数据优先级划分
在保证保护直流直跳数据最快传输的前提下，对组网的GOOSE网和SMV报文，进行数据属性分析，通过充分的分析之后，将数据根据重要程度来进行优先级划分，将跳闸数据、保护装置之间闭锁和联锁数据、开关量数据、模拟量数据这些比较重要的数据仍进行先后之分。
当变电站发生故障时，通过过程网的数据会大量增加，过多的数据很有可能造成堵塞，出现信息传输不及时的现象，此时，就应通过采用IEEE802.1p优先级技术对上述重要数据进行优先级划分，分出轻重缓急，保证重要的数据实时可靠的传输。
（二）、引用流量分类控制技术
当GOOSE和SMV数据处于单独组网的情况时，，可以对两组网路依据共享关系以及流向进行分别划分，这种分别划分主要是为了避免出现网络风暴，降低网络阻塞的可能性，达到提高报文传输的可靠性和实时性的目的。
而对于GOOSE和SMV共网传输的情况，此时过
程层各种网络报文形式都有存在，9则需要利用报文过滤技术，对各种形式的网络报文进行中有效过滤，减小不同形式的网络报文之间相互干扰情况的发生，保障网络信息有序传输。
（三）、推广VLAN技术
当网络中出现大量的广播数据时，会严重影响到网络的传输效率，并且很容易造成网络堵塞，引发广播风暴的发生，在这种情况下，采用VLAN标签技术，借助VLAN 的数据帧的ID标识符，指明各网路所属的逻辑组，在交换式局域网的基础上，进行可跨越不同网段网络的构建，把数据传输限制在其内部，这样可以使数据只在需要的网段上进行传输，可以大大减少网络中的广播数据，使带宽得到有效的利用。
（四）、GMRP 的应用
GMRP主要用于交换机维护中的多播注册信息，这种信息注册机制有效的保障了同一交换网络中所有支持GMRP的设备保持一致性，而与VLAN技术相比较，GMRP不需要对交换机进行复杂配置，只需交换机支持GMRP功能，GMRP的应用有利于变电站进行扩建、改造，能有效降低智能变电站运行维护的难度。
总结：智能变电站的建立和推广，极大的满足了人们的日常用电以及社会生产用电的需求，而对过程层组网进行优化对智能变电站的运行安全性、经济性都有积极作用，电力部门应紧跟时代发展的步伐，对智能变电站发展过程中存在的不足积极改进，并能加强对过程层组网优化的重视，不断引进新的专业技术来促进智能变电站的持续发展。
参考文献：
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[2]李冬梅,王铭. 智能变电站过程层组网方案分析[J]. 现代制造技术与装备,2016,(06):122-123.
[3]张志鹏,常风然,朱萍. 220kV智能变电站过程层网络设计研究[J]. 河北电力技术,2014,33(01):17-20+54.
[4]樊陈,倪益民,窦仁辉,沈健,高春雷,黄国方. 智能变电站过程层组网方案分析[J]. 电力系统自动化,2011,35(18):67-71.。