新一代智能變電站通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用研究

李勁草

摘要：目前，我國智能電網(wǎng)體系正處在飛速建設(shè)與發(fā)展的過程中，智能變電站是智能電網(wǎng)的重要組成部分。文章通過對通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的現(xiàn)狀、站內(nèi)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)化、系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用技術(shù)等方面進行研究，提出了智能變電站骨干和終端通信網(wǎng)絡(luò)框架方面的執(zhí)行方案，以便為今后的相關(guān)工程設(shè)計提供借鑒。

關(guān)鍵詞：新一代；智能變電站；通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用

1 智能變電站通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)方面狀況

就中低壓接入網(wǎng)而言，其所針對的目標(biāo)是普通用戶、相關(guān)營業(yè)網(wǎng)點，以及沒有超過110kV的一些廠站。對于配電通信網(wǎng)來說，它最主要的業(yè)務(wù)就是電自動化，其通信方式一般是無線公網(wǎng)和光纖專網(wǎng)等。而在用電通信網(wǎng)的業(yè)務(wù)方面，主要是采集用電相關(guān)的信息。其本地通道主要是依靠電力線的通信和短距離的無線等手段來完成任務(wù)的，遠程通道則是依靠無線公網(wǎng)、光纖專網(wǎng)等手段來實現(xiàn)的。因為需要設(shè)置的點比較多，覆蓋的范圍比較大，經(jīng)濟投資成本比較高，所以長期以來，在中低壓接入網(wǎng)里面，其發(fā)展模式的收效都不是很理想。

在骨干通信方面，它主要針對的是各級調(diào)度機構(gòu)，以及等級大于或等于110kV的變電站。在電網(wǎng)系統(tǒng)各方面業(yè)務(wù)都在不斷發(fā)展的背景下，其系統(tǒng)容量升高，使得在1，2，3級通信網(wǎng)的光通信系統(tǒng)中，其傳輸速率從原本的622Mbit/s及2.5Gbit/s，向如今的2.5Gbit/s與10Gbit/s的方向發(fā)展。同時，在一些地區(qū)己經(jīng)開始運用波分復(fù)用技術(shù)了。而對于4級通信網(wǎng)的光通信系統(tǒng)來說，速率主要是622Mbit/s，155Mbit/s。盡管如此，隨著國家電網(wǎng)容災(zāi)中心等系統(tǒng)的成功上線，各類系統(tǒng)對數(shù)據(jù)信息方面的承載要求非常高。在這種背景條件下，骨干網(wǎng)己經(jīng)漸漸顯示出其承載力方面的劣勢了。

1.2 站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)方面的狀況

站內(nèi)信息的網(wǎng)絡(luò)主要承載一些功能方面的業(yè)務(wù)。在站控層中，其網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)形式大致相同，使用的是以太網(wǎng)，并且以星形、雙星形為主，或者是GOOSE和MMS的報文共網(wǎng)傳輸。而對于過程層的網(wǎng)絡(luò)來說，它組網(wǎng)形式的選擇就比較多。在保護方面的方案選擇上，能夠采取的方式有直采網(wǎng)跳、直采直跳等方式。而在SV和GOOSE方面的方案選擇上，則可以采取共網(wǎng)或不組網(wǎng)等方式。交換機的配置方面，則可以采取多串聯(lián)或者分組串聯(lián)等方式。

2 站內(nèi)信息網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化技術(shù)分析2.1技術(shù)優(yōu)化的原則分析

對于站內(nèi)信息網(wǎng)絡(luò)來說，在優(yōu)化其結(jié)構(gòu)的過程中，需要遵循如下相關(guān)技術(shù)方面的原則。

（1）將網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)進行簡化，使二次專業(yè)壁壘在這方面失效，從而能夠促進一體化的平臺建立，不僅速度較快，同時還能夠達到資源共享的目的。

（2）在優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的過程中，應(yīng)當(dāng)使網(wǎng)絡(luò)相關(guān)方面的安全性與可靠性得到應(yīng)有的保障。這樣，才能夠使自動化系統(tǒng)在傳輸帶寬與實時性等方面的要求得到滿足。

（3）在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面，它的簡化進程受到一些因素的制約。主要是相關(guān)的一些管理制度，以及智能化相關(guān)設(shè)備的集成度方面。因此，在簡化進程中，不僅要推進集成化與智能化方面的研發(fā)進程，還要分階段來執(zhí)行。

2.2 需求方面的研究

需求方面的研宄主要有以下幾方面。

2.2.1 高級功能和信息共享方面

在調(diào)控主站端和變電站里面，對于變電站的相關(guān)數(shù)據(jù)源而言，需要它更加簡化并統(tǒng)一，從而使得相關(guān)數(shù)據(jù)信息的一致性更強，同時具有唯一性。另外，在數(shù)據(jù)信息共享的同時，需要采取統(tǒng)一標(biāo)準等手段來完成。所以，在變電站的內(nèi)部，建立一個平臺，使信息一體化，可以使相關(guān)應(yīng)用功能的實現(xiàn)更加便利，如廣域、站域等方面的保護控制。

2.2.2 一次設(shè)備方面的智能化發(fā)展

當(dāng)前背景下，一次設(shè)備的智能化不斷發(fā)展，二次設(shè)備技術(shù)方面的集成化程度也在不斷提升。在變電站的間隔層中，大多數(shù)設(shè)備的相關(guān)功能都會慢慢地融入智能化相關(guān)設(shè)備的本體里面。對于過程層的網(wǎng)絡(luò)來說，它在采集信息、處理信息、控制信息和判決信息等方面的承載上，將依靠智能設(shè)備里面的總線來完成這個功能。在它的外部接口方面，通信線、電源線都僅有一根，這自然能夠簡化相關(guān)配置及結(jié)構(gòu)。

2.2.3 網(wǎng)絡(luò)管理和建設(shè)方面

對于變電站的站內(nèi)相關(guān)彳目息網(wǎng)絡(luò)來說，提_它的性能，簡化它的結(jié)構(gòu)，能夠使組網(wǎng)的復(fù)雜性合理地降低，交換機數(shù)量也可以隨之減少。在滿足智能變電站相關(guān)建設(shè)和管理方面的要求的前提下，能夠使相關(guān)設(shè)備的效率得到有效提升，運行和維護方面的工作量也大幅減少。

2.3 優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的合理方案

優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的合理方案包括以下幾個方面。

2.3.1 組網(wǎng)方式方面

從變電站的高壓設(shè)備、中壓設(shè)備和低壓設(shè)備的具體布局方面出發(fā)，如果要使組網(wǎng)方式符合一層網(wǎng)絡(luò)的實際組網(wǎng)方面的需求，可以把變電站里面的“一層組網(wǎng)”分成核心層與接入層兩個部分。對于核心層來說，依靠交換機的作用，站控層以及間隔間級能夠完成相關(guān)數(shù)據(jù)信息的接入，并且按照變電站的規(guī)模大小，在它的配置方面，能夠分為高壓、中壓和低壓。而對于接入層來說，通過交換機，各間隔合并單元等能夠完成相關(guān)數(shù)據(jù)和信息的接入，還有多間隔和單間隔的配置。

2.3.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面

在“一層網(wǎng)絡(luò)”方面，SV，MMS等網(wǎng)絡(luò)對時業(yè)務(wù)報文能夠?qū)崿F(xiàn)共網(wǎng)傳輸。設(shè)備裝置則按照自身的一些功能和需求，依靠在網(wǎng)絡(luò)中訂閱相關(guān)信息來交互信息和數(shù)據(jù)，使信息的共享保持在比較高的程度。同時，變電站電壓的相對重要性以及電壓的等級，“一層網(wǎng)絡(luò)”能夠根據(jù)A，B雙網(wǎng)來進行組網(wǎng)，使其可靠性以及容災(zāi)性都得到相應(yīng)的提升。

2.3.3 過渡方案方面

在“一層網(wǎng)絡(luò)”終期方案展開以前，由于受到智能化設(shè)備的運行管理制度和集成度方面的制約，可以暫時選擇在等級110kV及以下的變電站里面，采取“三層設(shè)備、一層網(wǎng)絡(luò)”的方案來進行過渡。與此同時，由于相關(guān)設(shè)備的端口數(shù)量決定著交換機在實際應(yīng)用中所需要配置的數(shù)量，所以提議在這套用來過渡的方案里面，在間隔層的設(shè)備里采取保護、計量、測控等裝置部分或者全部集成，過程層相關(guān)設(shè)備采取合并單元等，使之能夠減少交換機的數(shù)量，并且還能高度共享信息資源。endprint

3 系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用技術(shù)分析

3.1 中低壓接入網(wǎng)通信技術(shù)

當(dāng)智能變電站在針對配用電方面時，需要將它的一些應(yīng)

用系統(tǒng)業(yè)務(wù)匯聚起來，轉(zhuǎn)發(fā)到主站端。這些系統(tǒng)業(yè)務(wù)主要包括采集用電信息、配電自動化等。對于這些信息源來說，其來源點比較多，分布的范圍比較大，而且集中程度不高。這就要求在接入方式方面，應(yīng)當(dāng)更加快捷、靈活。因此，可采用依靠電力線纜的電力線載波技術(shù)進行數(shù)據(jù)信號等的傳輸。目前，該技術(shù)己普遍應(yīng)用在35kV及以上等級的高壓輸電線路中。

3.2 骨干通信網(wǎng)技術(shù)

3.2.1 PNT技術(shù)

對于PNT而言，其實就是一種傳送技術(shù)。它有能力承載以太網(wǎng)方面的業(yè)務(wù)。同時，它具有一些基本屬性，包括可靠性比較高、擴展性比較靈活、管理維護比較完善等。

3.2.2OTN技術(shù)

在光傳送網(wǎng)（OpticalTransportNetwork，OTN）技術(shù)中，它將波分多路復(fù)用（WavelengthDivisionMultiplex，WDM）作為基礎(chǔ)。依靠SDH方面的幀結(jié)構(gòu)和開銷處理，使得管理維護和保護方面的能力得到應(yīng)有的保證。對于OTN結(jié)構(gòu)而言，主要由電層與光層共同構(gòu)成。對于這兩種網(wǎng)絡(luò)，有其自身的管理和監(jiān)控功能。同時，OTN能夠?qū)收线M行很好的監(jiān)測。在與同步數(shù)據(jù)系列（SynchronousDigitalHierarchy，SDH）等技術(shù)相比較中可以發(fā)現(xiàn)，OTN具有比較明顯的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在維護管理與開銷方面的能力非常強，組網(wǎng)及保護能力得到增強等。

4 結(jié)語

智能變電站是智能電網(wǎng)的重要節(jié)點，它為各環(huán)節(jié)信息交互提供了支持，是整個電網(wǎng)體系中不可缺少的重要部分。文章研究分析了其通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的現(xiàn)狀、站內(nèi)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)化、系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用技術(shù)等，提出了站內(nèi)信息網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行簡化處理的相關(guān)技術(shù)路線等，對今后的研宄及工程實施具有一定的借鑒意義。

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