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。
设计与分析◆Sheji yu Fenxi
智能变电站三网合一的网络架构分析与研究
朱全聪 1 苏 杰 2 赵永辉 1 潘巾杰 1
（1.华北电力大学云南电网公司研究生工作站，云南 昆明 650217；2.华北电力大学，河北 保定 071003）
摘 要：在 分 析 目 前 智 能 变 电 站 中 过 程 层 主 流 的 GOOSE+SMV 共 网 传 输 的 基 础 上 ，提 出 一 种 在 过 程 层 组 网 方 式 中 采 用 GOOSE+SMV+IEC61588 三网合一的智能变电站网络架构，并对该架构的特点以及可行性进行了重点分析，旨在对今后变电站的智能化 提供一种技术参考。
输入／输出、传感器和控制器通信。 站控层：主要完成对间隔、过程层设备的监视和控制。 这种网络架构方式中，过程层中主要是采用 SMV+GOOSE
组合，负责对一次设备进行遥信与遥测信息的采集与传输，而
变压器保护等），便于实现全站或区域性的集中保护；可灵活配 置数据集的内容，帧格式可灵活定义，并支持单播方式；合并单 元可以下放至就地端子箱安装，只需一根光纤就可方便地将此 间隔的合并单元接入到主控室的过程层网络，方便了就地采集
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
各个 IED（智能电子设备）上，其特点是：数据量特别大，有周期 性，对数据的实时性、稳定性、可靠性有严格要求，此种传输方 式实现了从电子互感器经合并器输出的采样值以网络方式传
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 等高级应用功能的变电站［ 2］。 1.2 智 能 化变 电 站 各网 络 分 层功 能
过程层 合并单元 智能终端 光纤
合并单元 智能终端 电缆
合并单元
智能终端
ECT／EVT SWCB
ECT／EVT SWCB
图 1 智能变电站网络结构示意图
IEC61588 对时网络来进行。
所以本文在分析目前主流的 GOOSE+SMV 共网传输的基础 上，提出一种在过程层组网方式中用 GOOSE+SMV+IEC61588 三网合一的智能变电站网络架构，并对该架构的特点以及可行 性进行了重点分析。
备跳合闸命令的实时性传输以及开关量信息的传输，在该网络 度到达交换机。GOOSE 其特点为突发式、高实性、低带宽流量；
上同时实现跨间隔的横向联锁功能。数据的特点是数据量不 每一个 GOOSE 发送的帧报文的长度为 6 016 字节；假设所有
大，具有突发性，传输要求性高、实时性强。
的设备同时进行，最大时延为 661 μs。
Td T2
采样值和 GOOSE 数据，在单独组网的情况下，过程层和间隔层 之间就会需要更多的交换机来满足变电站对数据传输的需求。 通过合并组网这种方式一方面从硬件上可减少交换机的数量， 另一方面还可使整个变电站的网络结构布局较单独组网的时
目前主流的智能变电站网络结构如图 1 所示。 过程层：实现数字采样和开关刀闸等信号的采集。 间隔层：实现作用于该间隔一次设备的功能，与各种远方
输到间隔层设备，即合并单元的数字化采样值输出接入过程层 网络；而保护、测控、计量等设备不再与合并单元直接相连，而 是通过网络获取采样值，这样就达到了采样值数据的信息共 享。通过交换机本身的优先级技术、虚拟网（VLAN）技术、组播 技术等可以有效地防止采样值传输流量对过程层网络通信性 能的影响。更重要的方面在于网络传输模式有效地解决了点对 点传输模式下的一些缺陷，如便于实现跨间隔保护（母线保护、
远动
远动
SNTP MMS+GOOSE
脚步。 在现有的智能化变电站当中，过程
层的组网方式大多是以 GOOSE+SMV
间隔层
保护
保护 测控 计量 故障录波 110 kV 保护测控一体化装置
这样的组网方式进行信息的采集和数 据 的 传 输 ，这 种 组 网 方 式 下 ，过 程 层 的 设备信息直接通过合并单元后经一根 光纤就可以实现与站控层的数据交
过 程 层 合 并 单 元 以 及 智 能 终 端 的 对 时 却 要 通 过 独 立 的 器至合并单元的光纤连接［1］。
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Sheji yu Fenxi◆设计与分析
2.2 GOOSE 技 术 网络 传 输
帧都是 1 272 位长度，假设在所有 12 个合并单元中采样都是同
过程层采用 GOOSE 网络技术主要的任务就是负责控制设 步进行的，12 个帧将会以每秒 1／（50×80）≈250 μs 的间隔速