數字化變電站體系結構與通訊網絡

高培淞 曾曉璞

（1.成都電業局城網管理所，成都 610061；2.成都電業局人力資源部，成都 610061）

1 數字化變電站概述

數字化變電站是由智能化一次設備、網絡化二次設備在IEC61850通信協議基礎上分層構建，能夠實現智能設備間信息共享和互操作的現代化變電站。與常規變電站相比，數字化變電站間隔層和站控層的設備及網絡接口只是接口和通信模型發生了變化，而過程層卻發生了較大的改變，由傳統的電流、電壓互感器、一次設備以及一次設備與二次設備之間的電纜連接，逐步改變為電子式互感器、智能化一次設備、合并單元、光纖連接等內容。

2 數字化變電站的體系結構與通訊網絡

IEC61850將數字化變電站分為過程層、間隔層和站控層，各層內部及各層之間采用高速網絡通信。整個系統的通訊網絡可以分為：站控層和間隔層之間的間隔層通訊網、以及間隔層和過程層之間的過程層通訊網。

站控層通信全面采用IEC61850標準，監控后臺、遠動通信管理機和保護信息子站均可直接接入IEC61850裝置。同時提供了完備的IEC61850工程工具，用以生成符合IEC61850-6規范的SCL文件，可在不同廠家的工程工具之間進行數據信息交互。

間隔層通訊網采用星型網絡架構，在該網絡上同時實現跨間隔的橫向聯鎖功能。110kV及以下電壓等級的變電站自動化系統可采用單以太網，110kV以上電壓等級的變電站自動化系統需采用雙以太網。網絡采用IEC61850國際標準進行通信，非IEC61850規約的設備需經規約轉換后接入。考慮到傳輸距離和抗干擾要求，各繼電小室與主控室之間應采用光纖，而在各小室內部設備之間的通訊則可采用屏蔽雙絞線。

根據過程層的不同需求，本文給出以下兩種數字化變電站解決方案。

2.1 支持電子式互感器和GOOSE的數字化變電站

以及智能化開關設備，變電站所有裝置的交流采樣數據通過與MU合并單元通信獲得，各種測量與保護裝置的交流采樣部分全部取消，通過GOOSE網絡傳輸實時跳合閘和保護間配合信號，全站使用IEC61850標準進行信息交互。

該方案的組網原則主要包含以下幾點：

(1)監控層網絡使用星型獨立雙網。星型網絡相比環型網絡結構簡單、配置簡潔，且降低了網絡風暴形成的風險；

(2)由于數字化變電站中的過程層通訊網絡上數據傳輸的重要性，過程層通訊網需要和間隔層通訊網從物理上分開。過程層GOOSE網絡采用星型雙光纖以太網，與站控層分開組網。對于超高壓變電站，推薦按電壓等級分開組網。同一電壓等級的GOOSE網絡連接在一起，可以充分保證GOOSE的信息共享的特點；

(3)電子式互感器模擬量數據傳輸采用點對點的符合IEC60044-8標準的光纖網絡進行數據傳輸。確保了模擬采樣值傳輸的實時性和可靠性。（如圖2-1）

圖2-1 支持電子式互感器和GOOSE的數字化變電站解決方案

2.2 支持電子式互感器和智能控制柜的數字化變電站。 （如圖2-2）

圖2-2 支持電子式互感器和智能控制柜的數字化變電站解決方案

在該方案中，通過PCS-9820GIS智能控制裝置實現對一次和二次設備的智能化控制，將二次保護測控和GIS的智能控制功能有機整合后下放至GIS本體旁，對上按IEC61850規范接入站控層設備，對下與開關機構之間通過電纜連接接插端子，整個方案大大減少了控制電纜，優化了二次回路，簡化了設計，真正實現了智能開關功能。同時滿足和體現了數字化變電站的可靠性和先進性。

結語

數字化變電站是未來變電站發展的主流，根據過程層的需求不同，變電站間隔層、站控層的通信方案又有所不同。本文通過支持電子式互感器和GOOSE的數字化變電站、支持電子式互感器和智能控制柜的數字化變電站通訊方案的介紹，來說明數字化變電站通訊網絡方案，具有一定的工程參考價值。

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