110kV变电站通信系统典型配置与应用研究

110kV变电站通信系统典型配置与应用研究
发表时间：2017-03-01T16:16:03.130Z 来源：《电力技术》2016年第11期作者：张欣
[导读] 国内外数字化变电站的研究和建设均处于起步阶段，数字化变电站的技术和标准还处于待完善和成熟的过程。

广东电网有限责任公司江门供电局 529000
摘要：本文从110kV变电站通信部分在地区通信网中的功能及定位入手，对站内通信系统建设和配置的各个方面进行了典型化约束，起到标准化通信站向下延伸的指导作用。

关键词：变电站通信典型配置标准化
国内外数字化变电站的研究和建设均处于起步阶段，数字化变电站的技术和标准还处于待完善和成熟的过程。

我国的数字化变电站建设基本上按照先在110 kV及以下变电站中进行试点，然后往高的电压等级发展的思路，当然这中间还需要进行大量的研究。

110kV变电站作为县域电力通信网中重要的网络汇接节点，接入下层35kV站所和营业厅的数据，上送业务至县调和地调的核心网络。

110kV变电站应接入地区光通信网的接入层的主干环，如果光缆路由不具备，可考虑单链接入，但需考虑今后接入方案并预留相应路由资源。

对于一些重要站所，如果不具备环网接入，还需进行双链双路由接入。

1 典型110kV数字化变电站的特点
数字化变电站的主要技术特征有：数据采集数字化；系统分层分布化；系统结构紧凑化；系统建模标准化；信息交互网络化；信息应用集成化；设备检修状态化；设备操作智能化。

由于各主要厂家对于IEC61850协议的理解不同，现阶段数字化变电站在系统建模标准化、设备操作智能化等方面还没有完全实现。

根据IEC61850标准的定义，110 kV数字化变电站自动化系统在逻辑结构上可分为3个层次，分别为“过程层”、“间隔层”、“站控层”，各层次内部及层次之间采用高速数据网络通信。

1）过程层。

过程层是一次设备与二次设备的结合面，或者说是指智能化一次设备的智能化部分。

过程层主要功能：①实时电气量检测，主要是电流、电压、相位以及谐波分量的检测；②运行设备的状态参数检测与统计，变电站需要进行状态参数检测的设备主要有变压器、断路器、刀闸、母线、电容器、电抗器、直流电源系统等，在线检测的内容主要有温度、压力、密度、绝缘、机械特性以及工作状态等数据；③操作控制执行与驱动，包括变压器分接头调节控制，电容器、电抗器投切控制，断路器、刀闸的合分控制，直流电源充放电控制等。

2）间隔层。

间隔层设备主要功能：①汇总本间隔过程层实时数据信息；②实施对一次设备的保护控制；③实施本间隔的操作闭锁；④实施操作同期及其它控制功能；⑤控制数据采集、统计计算及控制命令的优先级；⑥承上启下的通信功能，即同时高速完成与过程层及站控层的网络通信功能。

3）站控层。

站控层主要功能：①通过两级高速网络汇总全站的实时数据信息，不断刷新实时数据库，按时登录历史数据库；②按既定规约将有关数据信息送向调度或控制中心；③接收调度或控制中心有关控制命令并转间隔层、过程层执行；④具有在线可编程的全站操作闭锁控制功能；⑤具有站内当地监控、人机联系功能，如显示、操作、打印、报警，以及图像、声音等多媒体功能；⑥具有对间隔层、过程层诸设备的在线维护、在线组态、在线修改参数的功能；⑦具有变电站故障记录、故障分析和操作培训功能。

2 110kV站内业务需求分析
110kV变电站承载的业务分为生产运行类和生产管理类。

前者实时性要求高，主要采用SDH传输网的TDM技术实现点对点传输；后者通过IP网实现，主要承载于调度数据网和数据通信网中。

整体来说，变电站内的业务主要分为语音、数据、图像三大类，其站内典型业务需求配置如下所示：
将来随着大运行的开展，信息通信的逐步融合，会有更多的业务需求。

例如保护方面的故障录波业务，安稳系统，行波测距，雷电监测。

信息方面，生产MIS，在线监测预警，营销网络。

辅助系统方面，机房环境监测，电能质量监测，光缆监测，光切系统等，都需考虑冗余能力，所以110kV站内通信设备的应采用2.5Ｇ平台，要求可由622Ｍ光板平滑升级至2.5Ｇ光板以满足未来网络容量需求。

3 110kV站点通信系统典型配置
3.1机房及机柜
110kV及以下变电站可不再设专用通信机房，与二次设备集中布置。

110kV及以下变电站通信共需3面屏，预留1面通信设备屏做今后网络设备扩容。

缆沟内光纤及尾缆布放在底层支架、通信电缆等布放在中层支架、电力电缆布放在上层支架。

机房接地系统采用联合接地方式。

通信机房统一配置标准机柜，设备机柜颜色、高度、深度应符合二次设备统一要求，尺寸为2260×800×600，颜色为国际浅驼灰。

3.2线缆布置
新建110kV线路应优先考虑OPGW光缆，光缆芯数配置24芯及以上。

站内机房之间采用光缆互联，机柜之间采用尾缆或尾纤穿套管互联，柜内采用尾纤互联。

线缆在屏柜内敷设，电源、光缆、对外的音频电缆和地线布置在屏柜的右侧，尾纤、设备侧音频电缆、2M线和网
络线布置在屏柜的左侧。

3.3通信设备
110kV变电站应配置与环网容量一致的SDH 光传输设备，所对两个光方向采用独立光板。

站内配PCM设备1台，构建数据接入层。

机柜从上至下依次安装直流分配单元、光传输设备和PCM设备。

业务板宜由两侧向中间排列，顺序为2M板、FE板、GE板，当有主、备用板时，面对机柜核心盘左侧为主用，右侧为备用。

3.4电源设备
110kV及以下变电站应采用DC/DC变换器供电。

包括1组220（110）V/-48V DC/DC变换器和1个直流配电单元，DC/DC直流变换器组安装在站内直流系统柜内，直流配电单元安装于通信设备柜内。

3.5综合配线设备
110kV变电站的数、音、光配可组屏在一面综合配线屏内，从上到下依次安装100：100音配，40系统的数配、48芯的光配（含盘纤盘），音配外线业务侧在前20对装20回过压保安器。

4实例应用
新建的某110kV变电站作为接入层骨干节点接入地区传输核心网。

其站内机房与二次系统集中布置，采用联合接地方式构建接地系统。

并依托一次线路，分别架设两根24芯OPGW与上端220kV和下端110kV站点光缆互联。

作为主环站点，其传输主要配置2.5G设备1套，PCM设备1套。

采用一体化电源设备为通信设备供电，并且配置V100/M40/O48型综合配线架，以满足站内业务接入端口需求。

其配置如下所示：
5 结论
110kV变电站作为地区通信网中接入环上的重要节点，其伴随的“承上启下”的作用日渐突出，本文从机房配置、接地系统、设备配置、电源接入、屏柜接口、线缆布置等各方面进行了典型化约束，较好的指导了标准化通信站的向下延伸建设。

随着IEC 61850标准、智能电器技术和计算机网络技术迅猛发展，越来越多的新理论、新技术、新材料应用到数字化变电站中来，数字化变电站的技术水平、可靠性指标和安全性也将得到提高。

通过110 kV数字化变电站的网络系统和当前通信技术的研究，总结适合数字化变电站发展的通信系统，为今后大规模推广建设110 kV数字化变电站并应用于更高电压等级的变电站打下良好基础，具有十分重要的现实意义。

参考文献
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[2]辛建波.段献忠.基于优先级标签的变电站过程层交换式以太网的信息传输方案[J].电网技术，2004（22）：26—30.。