基于IEC61850的智能變電站光信息網絡設計

黃巍 竇増 楊光

摘 要：為了適應智能變電站的要求，該文設計了一種基于IEC61850協議的智能變電站信息網絡，整個系統全部采用光纖作為傳輸介質。文中分析了系統的組成原理，最后詳細介紹了系統的硬件和軟件設計。

關鍵詞：智能電網 IEC61850協議 信息網絡 光纖

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）02（c）-00-02

IEC61850是國際電工組織為新一代智能變電站編寫的通信與接口協議[1-2]。該標準根據電力系統特點，制定了滿足信息通信要求的基本協議；采用抽象通信服務接口、特定通信服務映射，以適應網絡化發展。IEC61850標準為電力系統自動化產品實現即插即用奠定了基礎，使變電站信息網絡標準化成為可能[3-4]。

但目前變電站內信息網絡大部分采用電纜作為通信介質，其穩定性差，易受干擾。因此該文提出了一種全部采用光纖通信的信息網絡設計方案。此信息網絡依照IEC61850標準建設，使各種智能設備即插即用，維護簡單，同時具有抗干擾能力強和傳輸距離遠的優點[5]。

1 智能變電站光信息網絡設計

1.1 智能變電站系統介紹

智能變電站包括系統控制總機、檢測裝置、保護裝置、同步裝置等。這些裝置之間需要互相通信，因此建立一個實時性好的信息網絡十分必要。隨著光纖技術和以太網技術的成熟，借助于變電站原有通信資源和以太網成功地對信息網絡進行了改造，建成了全光纖信息網絡。系統示意圖如圖1所示。

1.2 光信息網絡硬件設計

變電站中，如檢測裝置等設備的輸出信號需要傳輸至多路控制與保護單元，而很多報警裝置則只需要與控制主機連接，因此根據變電站內不同設備的特點，將信息網絡分為兩種模式：點對點通信和以太網通信。

點對點的光通信采用光纖發送器與光纖接收器作為核心器件，在此采用HFBR1414與HFBR2412，其通信頻率最高為5 MHz，傳送距離可達到2.7 km，波長為820 nm。其光通信的原理圖如圖2所示。

點對點信息網絡由于其硬件的限制，無法實現大規模組網，因此光纖以太網信息網絡引起了人們越來越多的重視，是智能變電站信息網絡的發展方向。該文各種檢測設備均采用DSP等數字處理器，通過光纖發送器/接收器實現以太網通訊。具體接口電路如圖3所示。此外，光纖以太網在施工中需要注意光纖的彎曲半徑，以防止對光路的損傷。同時需要根據通信距離的大小，實時調節光纖發射器的發光強度，以免因光強過弱導致誤差甚至無法接收。

1.3 光信息網絡通信協議

光信息網絡依據IEC61850標準采用GB/T15629.3 幀格式。以太網默認為0x88BA，以太網類型協議數據單元PDU應用標識APPID默認為0x4000。

GB/T15629.3幀格式的示意圖如圖4所示。

2 結語

針對變電站電磁干擾強、通信距離長的特點，提出了全光纖信息網絡的設計方案，系統按照IEC61850協議進行搭建，可實現點對點、以太網多種通信模式，具有抗干擾能力強和傳輸距離遠的優點，是智能變電站信息網絡的發展方向。

參考文獻

[1] 廖澤友，郭赟，楊恢宏.數字化變電站采樣值傳輸規約的綜述與對比分析[J].電力系統保護與控制，2010，38（4）：113-115.

[2] 竇曉波，吳在軍，胡敏強，等.IEC61850 標準下合并單元的信息模型與映射實現[J].電網技術，2006，30（2）：80-86.

[3] 鄢志平，聶一雄，鄧忠華.基于IEC61850 的合并單元與二次設備通信研究[J].高壓電器，2009，45（2）：27-30.

[4] 胡春江.基于IEC61850-9-2標準的電子式互感器方案研究[D].西南交通大學電氣工程學院，2009.

[5] 鐘天成.基于IEC61850的電子式互感器的研究與實現[D].東南大學電氣工程學院，2010.