数字化变电站过程层组网技术的研究及应用.docVIP

数字化变电站过程层组网技术研究及应用 刘永华，张春峰，魏勇，李志超 （许继电气股份有限公司, 河南 许昌 461000） 摘要：随着IEC61850规约在电力系统的引入，国内对数字化变电站技术的研究蓬勃兴起，并已逐步进入应用阶段。过程层组网技术是数字化变电站技术的关键点之一，本文根据一些实际的工程经验就其研究和应用进行初步的阐述。 关键词：数字化变电站 过程层组网 交换机 VLAN 9-1方式 9-2方式 Study and application of network technology on process level in digital substations LIU Yong-hua, ZHANG Chun-feng, WEI Yong, LI Zhi-chao (XJ Electric Company Limited, Xuchang Henan, China 461000) Abstract：WithThe network technology of process level is a core technology of digital substations, so some study and application about that will be analysed based on some experience of actual projects. Key Words：Digital substation, network of process level, switch, VLAN, mode of 9-1, mode of 9-2  0 引言 传统的综合自动化变电站的过程层存在许多问题：例如互感器的投资大、占地多、与二次系统配合复杂；信息交互以二次电缆的硬接线为基础，电缆具有电磁干扰，可靠性差，经常发生由于电缆遭受电磁干扰而引起二次设备运行异常；过程层设备采集到的信息不能共享等。 采用数字化变电站以后，过程层发生了很大的变化。传送模拟量和开关量的大量错综复杂的电缆被一些交换机和网线所代替(这些交换机和网线组成的网络叫做过程层网络)，信息的交互由基于硬接线的方式，变为了基于网络的方式。常规的电压互感器和电流互感器被电子互感器所取代。 由传统到数字化的关键是网络化，那么如何对过程层设备进行组网就成了我们要面临的主要任务。数字化变电站对过程层网络是有特殊要求的，那么现有的交换机在性能上能否满足这些要求，如何将这些交换机进行组网，数字化变电站对VLAN设置又有什么特殊要求等，我们将就这些问题进行初步的阐述。 过程层设备传统接入方案 如图1所示，过程层设备传统的接入方案中，间隔层和过程层之间的信息交互，都是通过大量的二次电缆连接来实现的，这种基于硬接线的信息传输方式，存在很多缺点： 电缆二次接线复杂 抗干扰能力差 系统扩展性差 不能实现信息共享 图1过程层设备传统接入方案 Fig.1 Connection Scheme of convertional devices in process level 过程层设备数字化接入方案 从前面提到的过程层设备传统接入方案中可以看出，传统的综合自动化变电站中，只有站控层和间隔层之间的信息传输实现了数字化，间隔层与过程层之间的信息传输仍然是通过硬接线实现的。 随着新技术的发展，新型的电子式互感器和智能断路器产生，常规互感器和常规断路器被取代。高速交换式以太网的出现，取代了大量的二次电缆布线，使得间隔层和过程层之间的信息传输、间隔层内部的信息传输也实现了网络化，变电站内一个新的网络—过程层网络就此出现，二次系统的通信结构随之发生了根本性的变化。 技术的进步日新月异，但是考虑到旧产品的兼容、新方案的探索，实际的应用总是要滞于其后的，全数字化的变电站不可能一筹而就，而是分阶段逐步实现的，这个过程大致可分为三个阶段，分别对应如下三种接线方式：点对点方式，过程层网络方式、过程层网络和站控层网络合并方式。 1）点对点方式 如图2所示，在这种方式下，测量数据通过直连到保护设备的点对点连接进行发送，采样值信息不走过程层网络；GOOSE信息和控制通信息通过过程层网络来完成。这样过程层网络上的信息流量就比较小，基于10Mbit/s的常规交换机既能满足要求。这种方式对于过程层来说只能算是半数字化，间隔之间的接线仍然比较复杂。 点对点方式是和IEC61850-9-1协议对应的，它的主要特点是保护的测量数据和控制的通信数据严格分离。 图2 点对点方式 Fig.2 Mode of Peer-to-Peer 2）过程层网络方式 如图3所示，在这种方式下，由于通信模块的使用，测量和控制数据共用一个网络得以实现。这种方式减少了间隔接线的复杂性，但是每个间隔层IED需要两个以太网接