試析數字化變電站中通信解決方案的分析

論文關(guān)鍵詞IEC61850數字化變電站通信方案 論文摘要數字化變電站是電力業(yè)的發(fā)展方向，在過(guò)去一段時(shí)期，因為統一的通信保準缺乏，數字化變電站的發(fā)展受到了一定的制約，近年來(lái)，在多項新技術(shù)的合力推動(dòng)下，數字變電站通信解決方案得到了長(cháng)足的發(fā)展，本文基于IEC61850數字變電站，對其通信關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，對分層網(wǎng)絡(luò )的數據交換標準、數字化變電站模式等進(jìn)行了分析。 1通信是數字化變電站的顯著(zhù)特征 通信是數字化變電站的特征之一，所有數字化變電站均以先進(jìn)的計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)構建變電站的通信網(wǎng)絡(luò )為基礎，從而實(shí)現信息可靠傳輸。數字化變電站IED大多基于IEC61850標準構建，并以此作為信息交互的標準。此外，輸變電設備的在線(xiàn)監測信息也作為變電站信息的一部分被處理和分析?？梢?jiàn)，數字化變電站設備通過(guò)需要通過(guò)數字化信息交互以及IED之間互操作性功能，實(shí)現高、低壓電氣設備的電氣隔離。 2IEC6P 850標準及其技術(shù)要點(diǎn) IEC61850標準在通信解決方案中占有極重要的作用，IEC61850國際標準是以美國的UCA2．0標準為基礎的，是數字化變電站的首個(gè)比較完備的通信標準，該標準的推行為數字化變電站的通信網(wǎng)的建設提供了堅實(shí)的理論和技術(shù)基礎，IEC61850國際也被引入到國家標準GB／T 860之中。該標準的技術(shù)要點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：能夠提供符合電力系統特征的相關(guān)通信服務(wù)，信息對象在所處的信息源位置惟一定義，相應數據對象建模是統一的。能夠實(shí)現面向設備和對象的建模，能夠實(shí)現面向應用的自我描述。采取抽象通信的服務(wù)接口，在網(wǎng)絡(luò )的應用層中的協(xié)議和網(wǎng)絡(luò )傳輸層的協(xié)議都是獨立的。與傳統通信協(xié)議相比具有以下特點(diǎn)L1)：采用分層體系；信息傳輸采用與網(wǎng)絡(luò )獨立的抽象通信服務(wù)接口(ACSI)和特定通信服務(wù)接口(SCSI)；信息模型采用面向對象、面向應用的自描述；具有互操作性。 3數字化變電站的網(wǎng)絡(luò )結構 過(guò)去由于通信的不確定，使以太網(wǎng)進(jìn)入控制領(lǐng)域有著(zhù)一定的障礙，然而今年來(lái)以太網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)變得不斷成熟，這就使嵌入式的以太網(wǎng)在控制領(lǐng)域有了更加廣泛的應用，技術(shù)成熟的以太網(wǎng)完全能夠滿(mǎn)足數字化變電站的通信需求。 3.1應用層 選擇MMS規范作為應用層協(xié)議完成和變電站控制系統之間的通信?；贗EC61850建立的對象以及服務(wù)模型全部被映射為通用的服務(wù)，比如數據對象的創(chuàng )建、讀寫(xiě)、定義等。MMS支持面向對象數據，這就使數據自描述完全能夠實(shí)現，徹底改變了過(guò)去面向點(diǎn)的描述方法。由于數據本身有著(zhù)說(shuō)明，所以傳輸可以不受其限制，使數據管理和維護工作得到了簡(jiǎn)化。以太網(wǎng)通信與MMS的有機結合，再加入IEC61850的應用，這些都使數字化變電站成為了更加開(kāi)放的系統。 3.2傳輸層 站內IED的高層接口選擇了標準的TCP／IP協(xié)議，完成了站內IED的網(wǎng)絡(luò )化，讓站內IED的數據收發(fā)全部能夠通過(guò)丁CP／／P方式進(jìn)行。監控主站以及遠方調度中心通過(guò)丁CP／IP協(xié)議就能夠通過(guò)WAN得到變電站內的相關(guān)數據。使用標準的數據訪(fǎng)問(wèn)方式就能夠實(shí)現站內IED較好的互操作性。 3.3物理層 選擇以太網(wǎng)作為通信系統的物理層和數據鏈路層的主要原因是以太網(wǎng)在技術(shù)和市場(chǎng)上已處于主流地位。構建站級網(wǎng)絡(luò )的過(guò)程中應該對變電站層的數據流量進(jìn)行分析。以減少網(wǎng)絡(luò )內的交換量，從而減輕網(wǎng)絡(luò )的相關(guān)負擔，同時(shí)要考慮使用多個(gè)網(wǎng)段。也就是把需要及時(shí)交換數據的IED置于同一網(wǎng)段之中，最大限度地減少網(wǎng)段之間的流量，規避數據沖突，從而提升各網(wǎng)段的利用效率。應用中也可以根據電壓等級等因素統籌考慮對網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行分段。此時(shí)要注意，過(guò)多的網(wǎng)段可能會(huì )造成網(wǎng)絡(luò )結構變得更加復雜以及相應網(wǎng)絡(luò )設備的增加。

4組網(wǎng)的幾個(gè)原則 原則一：依據電氣間隔組網(wǎng)。這條原則在電網(wǎng)中是十分重要的，在可靠性以及實(shí)時(shí)性要求較高的電氣間隔，例如110 kV的線(xiàn)路以及母聯(lián)等間隔全部要按照電氣間隔來(lái)進(jìn)行組網(wǎng)。對于需要配置雙重化保護的間隔的，通常要采取雙網(wǎng)冗余結構或者兩套相對獨立的設備。 原則二：在滿(mǎn)足數據傳輸各項要求的情況下，應盡量使網(wǎng)絡(luò )結構做到簡(jiǎn)化。對于35 kV以下等級的各間隔應該按母線(xiàn)位置分別設置一或者兩段網(wǎng)絡(luò )，對于分布在該段網(wǎng)絡(luò )上的IED能夠通過(guò)交換機直接完成信息交換過(guò)程。 原則三：針對母線(xiàn)保護以及主變差動(dòng)保護等要采集更多的間隔交流量裝置，需要采取面向功能的原則組網(wǎng)。比如給雙重化的母線(xiàn)保護需要兩臺交換機，單母線(xiàn)配置一臺；同時(shí)分別收集各個(gè)間隔交流電氣量。這種模式的關(guān)鍵在于保證母線(xiàn)保護設備和交換機通信接口處理的時(shí)間一致性。 5IEC6P850標準的應用 SCADA是數字化變電站的基本功能，包括開(kāi)關(guān)控制，遙信采集，報警處理等。該類(lèi)應用的數據通信通常是垂直的，IEC61850中采取客戶(hù)到服務(wù)器的方式實(shí)現。在服務(wù)器端控制映射到MMS的讀寫(xiě)服務(wù)時(shí)，遙信被映射到MMS的讀寫(xiě)服務(wù)。報警以及事件的處理在SCADA中具有十分重要的意義，能夠通過(guò)IEC61850報告服務(wù)實(shí)現。報告服務(wù)訪(fǎng)問(wèn)是數據集而并非單個(gè)的數據屬性。觸發(fā)報告的原因能夠包括數據遙信變化，遙測越限以及數據刷新等。此外，數字化變電站系統的一些功能單元間要進(jìn)行高精度的信息交換，這些功能單元能夠處于相同或者不同的間隔。 6結論 通信如數字化變電站的神經(jīng)一般重要，選擇更加合適的站內通信對數字化變電站具有十分重要的作用。因為數字化變電站網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展是收到多項技術(shù)的影響，為此，在實(shí)際網(wǎng)絡(luò )結構選擇中，要充分考慮各種因素，確保通信傳輸的可靠性和實(shí)時(shí)性統籌兼顧，簡(jiǎn)化結構，減少投資，提高效率。