智能配電變電站集成保護控制信息共享分析

李維健

（國網哈爾濱供電公司運維檢修部，黑龍江 哈爾濱 150000）

由于用戶對電能質量要求越來越高，因此需要智能變電站具備更加快速、更加可靠的控制功能。跨間隔信息應該具備高度的共享性，這樣智能變電站才能夠具備更加優良的測控性能。只是在總線站域傳遞交換信息的過程中，經常會出現延時的情況，這就對其進行改進。以此真正的實現智能配電變電站集成保護控制信息共享。

一、智能配電變電站站域保護控制通信需求分析

1 基于IEC 61850的數字化變電站自動化系統結構

該系統應用的是分層分布式的結構，可分為三個層次。

第一層變電站層，該層次針對的對象是智能變電站事件，主要功能是對采集數據信息，第二層是間隔層，第三層是過程層，該層次應用的是電子式互感器或者是智能操作箱。變電站中各個裝置都應用借助合并單元來進行信息數據的采集。過程層網絡要想實現實時傳輸，智能化系統的跳合閘信號與保護間信號應該進行有效的配合，整個變電站都應用選擇應用IEC 61850，這樣才能夠實現信息交互。

任意一個智能操作箱，要想能夠實現操作完全的智能化，則電子設備應用與智能操作箱有機聯系起來。電子設備與智能操作箱、以及與之相關的合并單元的連接方式有很多種，可以點對點，也可以借助總線方式來完成各自的連接，本文筆者選擇應用的是點對點的方式。

IEC 61850的數字化變電站自動化系統有一個非常重要的組成部分，即通訊網。其直接關系到系統信息傳輸的能力。而其中的通訊網絡與報文網絡兩者并立存在。過程層網絡和采樣值系統具有非常多的優勢，比如數據量非常大，同時穩定性也非常高，出現延時時，有關人員需要對其進行有效控制。

2 變電站自動化系統功能以及需求分析

智能化的變電站中各個層次都不同程度的發生了變化，就間隔層而言，其網絡接口以及通信模型等都出現了變化，與間隔層相比，過程層出現了更大的變化，尤其是連接方式變化尤為明顯，過程層傳統方式應用的是電纜連接，但是現如今已經改變為合并單元、電子式互感器。過程層與變電站層都具備信息共享的特點，但是過程層主要是通過跨間隔來實現信息共享，因此其具有高度的實時性，幾乎可以滿足保護工作的所有要求。但是現階段我國變電站只能夠實現變電站層的數據共享，至于更高功能的站域后背保護等難以實現。

二、考慮SV數據共享的面向間隔組網的過程總線信息共享特性仿

研究人員應用OPNET仿真軟件，同時遵循過程總線組網原則來進行研究。利用仿真模型來對合并單元、測控單元等進行模型仿真，合并單元發送長度是123字節。在這一過程中，受保護的測控單元都應該接受合并單元以及智能化設備中的信息報文。

該模型中還包括了14個線路間隔子網，其中包含了進線、饋線等。總線子網包含了合并單元、交換機等。其具體的仿真模式如圖1所示。

為了能夠確保網絡通信能夠暢通，研究人員必須要保證網絡端對端之間通信過程中所出現的延時要盡可能的小，最多不能大于4ms，同時其通信可靠性也有所保證，即丟包率為0。

經過分析，當采樣率位于1000-1533點/周波時，過程網絡也能夠進行信息數據的傳輸，但是也能夠對單間隔數據進行傳輸，此時采樣率達到了最高程度，此時網絡性能將會受到阻塞，無法順利的進行通信。

經過研究表明，最大共享間隔數與很多因素有關，但是最為相關的就是交換機的數量以及各個交換機的質量性能。

三、試驗測試分析

通過觀察2次置高的時間間隔，可以得到交換機的來包間隔穩定在34μs左右，比交換機理論計算得到的延時13.56μs要大很多。但是通過非同步合并單元發包試驗，發現交換機來包間隔最小可以達到10μs左右的，驗證了交換機原因導致的延時應該在10μs左右，而剩余的20μs主要是由合并單元的同步誤差引起的；驗證了OPNET通信仿真的正確性。

結語

綜上所述，可知研究人員利用OPNET軟件構建了研究模型，同時利用集成保護試驗平臺，對總線信息共享的特征進行了測試，經過研究發現，總線傳輸過程中，交換機出現了延時，理論時間大約是10μs，但是實際經過測量之后，是36μs，之所以會出現比較大的誤差，主要是因為合并單元時，出現了比較明顯的同步誤差。通過研究發現，之后跨間信息共享數達到相應的要求，智能配電變電站集成保護控制信息共享才能夠真正的實現。

[1]趙江河，王立巖.智能配電網的信息架構（英文）[J].電網技術，2009（15）.

[2]任雁銘，秦立軍，楊奇遜，孫竹森，張禹芳.變電站自動化系統中內部通信網的研究[J].電網技術，2000（05）.