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基于 IEC61850的变电站无缝通信网络研究 赵成 朱永利 袁建刚 杨建 (华北电力大学 电力工程系，河北省 保定市 071003) 摘要：数字化变电站是一个各领域技术综合的系统，要实现 史数据库，并接收调度或控制中心有关控制命令， 变电站的数字化必须要求变电站的各部分技术条件都比较 转间隔层、过程层执行。 成熟，例如符合 IEC61850标准的数字化过程层设备、间隔 间隔层：间隔层主要包括一些继电保护控制单 层设备、SAS 及协同操作、智能化管理系统以及集成应用的 元间隔，它汇总本间隔内的数据、采集过程层的数 自动化功能。而变电站功能信息交换必须实现无缝连接，因 据并上传至变电站层，即同时高速完成与过程层及 此对基于 IEC61850 的变电站通信网络的研究对实现变电站 变电站层的网络通信。 的数字化有重要的指导作用。 过程层：包括开关、变压器等一次设备以及各 种互感器、传感器和执行机构等接口设备； 关键词：IEC61850；通信网络；数字化变电站；信息交换 0 引言 在变电站自动化系统内部，必须通过内部数据 通信，实现各子系统内部和各子系统之间的信息交 换和信息共享，以减少变电站二次设备的重复配置 并简化各子系统的互连。在 IEC61850 之前，由于 缺乏统一的标准，变电站通信网络的类型和协议并 不统一（类型有RS-485、CAN、LonWorks、Profibus 和以太网等，协议有CDT、DNP3.0、IEC60870-5-101 /103/104 等），因而造成变电站通信网络的性能研 究相对分散, 不同类型网络传输控制机制和协议 的显著差异，研究成果的适用性受到限制。 IEC61850 的提出统一了变电站通信网络的基本结 图 1 早期的变电站网络结构 构和特性，因此，对基于 EIC61850 的变电站通信 早期的变电站通信网络如图1 所示，在此结构 [1][2] 网络进行性能分析将具有更普遍的指导意义 ； 中很少应用变电站自动化（Substation Automation, 同时，数字式过程层设备的应不仅使变电站通信网 SA)技术，各类微机智能装置，如保护、故障录波 络的流量特性发生了较大变化，对网络实时性的要 等，基本上是单独设置的，只不过是通过 RTU 数据 求也变得更高(甚至是“硬实时”的要求)，对网络 转发接口或者是专用的通信处理机，实现与调度中 性能进行准确分析也十分必要。 心的通信联系，没有做到真正意义上的系统集成与 1 变电站网络结构 优化设计。在变电站层与间隔层之间、变电站层与 变电站综合自动化（SA）技术，指的是利用现 过程层之间以及间隔层与过程层之间都采用点对 代微电子、计算机、通信及网络技术，将变电所的 点的通信或通过现场总线相连。通信时“专线专 继电保护、测量仪表、自动装置、远动、信号系统 用”，设备之间交互能力很差。导致大量数据无法 等二次设备的功能进行组合和优化设计，实现变电 共享，增加了总线数据传输压力，容易形成网络阻 所的保护、监视、控制及协调，以提高变电所运行、 塞；设备间的接线不仅消耗了大量的铜线电缆，而 管理水平。根据IEC61850 标准，SA 系统的结构可 且接线方式复杂，安装维护困难；互感器有限的二 [3][4] 分成变电站层、间隔层、过程层三个层次 。 次输出功率，也限制了其驱动二次设备的数量。为 变电站层：按照IEC61850 对变电站的分层原理， 了实现变电站的数字化，首先就要实现变电站层、 变电站层主要包括一些工程师站、培训站、信息处