智能变电站过程层组网优化配置倪思远

智能变电站过程层组网优化配置倪思远

倪思远

（内蒙古电力勘测设计院有限公司内蒙古呼和浩特010020）

摘要：随着社会经济的不断发展，国民生活水平不断提高，对用电需求和用电质量都提出了更高的要求，基于这种大环境，智能变电站正在全面的进行推广建设，过程层组网是智能变电站中的重要环节，而过程层的设计结构其是否具有合理性，则在很大程度上决定了智能变电站的运行是否稳定和可靠，，因此对现阶段过程层组网进行优化，使其合理化，能充分发挥智能变电站进行站内信息共享的优势，并有效避免投资成本大幅增加及直连光纤和光接收模块的大量消耗，促进变电站智能化建设的完善。由此，本文将通过对智能变电站过程层的线路连接方式、组网结构进行分析，并提出相应的优化配置。

关键词：智能变电站；过程层；组网；优化

一、智能变电站过程层组网优化的重要性

智能变电站是运用较为先进的智能设备，这些智能设备具有有可靠、环保、低碳、集成的特点，并以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化做为基本要求，对数据进行自动采集、测量、保护、计量和监测，同时支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的一种变电站，建设好安全可靠的智能变电站对智能电网的发展至关重要。而过程层作为智能变电站３层结构的最底层，涉及变电站一次设备的数据传输和设备的实时控制，主要是对运行设备的状态进行监测、控制命令的执行和进行运行电气量的采集，实现基本状态量和模拟量的数字化输入和输出，并具有信息流量大、共享程度高、实时性高的特点，过程层网络结构设计的合理性在很大程度上决定了变电站全站运行的稳定性和可靠性，意义重大。

二、过程层组网的线路连接方式

过程层网络是连接间隔层设备和过程层设备的中枢网络，在智能变电站自动化系统中的地位尤为突出。常见的组网线路连线方式有以下几种：

（一）、总线形

总线形网络具有连线操作简单、易于施工的特点，安装成本相对较低。但其的缺点在于，在传输过程中产生的网络延时较长，并且当总线中的任一环节出现连接故障时，整个线路的信息传输都会受到影响，整体的运行稳定性和可靠性较低。

（二）、环形

环形结构是一种投资成本偏高的组网模式，并且从理论上来说很容易产生网络风暴，其与星形网结构相比，在硬件传输回路上的可靠性更强。

（三）、星形

智能变电站中的星形结构，在线路连接中，各子交换机是直接接入主干网的交换机的，这种连接方式能减少总线连接时位于中间位置的交换机流量，并且还能将网络的可靠性和实时性的优势发挥到最大。通过对比这几种组网模式，我们可以看出，星形网是其中最实用和最有效的，这种组网结构不仅能有效提高智能变电站的整体性能，同时也很大程度上降低了资金投入，使得经济效益最大化。

三、智能变电站过程层组网结构

智能变电站过程层的主要设备包括电子式互感器、合并单元、智能终端、交换机等，该层传输的信息主要有GOOSE报文MSV信息，目前、过程层进行信息传输主要有以下几种形式：

（一）、GOOSE组网与MSV组网

GOOSE组网与MSV组网方式可以使过程层组网共享全站数据以及达到组网网络跳闸的目的，所以这种组网方式与变电站自动化发展方向比较一致，贴近智能变电站建设的要求。但这种网络连接方式结构相对复杂，对交换机质量、性能及数量的要求较高，导致投资成本显著提升。

（二）、GOOSE网络结构和MSV直接连接型

GOOSE网络结构和MSV直线连接的网络连接方式，与过去传统变电站电缆的连接方式有着较多相同之处，而最大的不同在于，GOOSE网络结构和MSV直线连接是点对点的形式，像跳闸采用的点对点设备一样，更加的自动化，并使用光缆进行连接，连接过程中不再需要经过网络交换机，简化了线路，降低了施工难度，并且从变电站运行的效果来看，，这种连接方式能实现可靠跳闸。但这种网络连接方式需要同时使用多个网络电接口，增大了光缆的需求，导致投入的资金增加，并且使用这种连接方式，设备容易发热，产生较大的热量，严重影响到采样值数据的共享。

（三）、MSV和GOOSE独立网络结构型

MSV网和GOOSE独立网络是MSV网和GOOSE网依据IEC61850规约要求进行分别组网，这种方式能有效满足智能变电站需求，但是该网络结构复杂、需要大量交换设备和特殊网络冗余，并且采用传输设备价格较高，采用该网络结构会加大变电站的资金投入。

四、过程层组网的优化

（一）、对数据优先级划分

在保证保护直流直跳数据最快传输的前提下，对组网的GOOSE网和SMV报文，进行数据属性分析，通过充分的分析之后，将数据根据重要程度来进行优先级划分，将跳闸数据、保护装置之间闭锁和联锁数据、开关量数据、模拟量数据这些比较重要的数据仍进行先后之分。当变电站发生故障时，通过过程网的数据会大量增加，过多的数据很有可能造成堵塞，出现信息传输不及时的现象，此时，就应通过采用IEEE802.1p优先级技术对上述重要数据进行优先级划分，分出轻重缓急，保证重要的数据实时可靠的传输。

（二）、引用流量分类控制技术

当GOOSE和SMV数据处于单独组网的情况时，，可以对两组网路依据共享关系以及流向进行分别划分，这种分别划分主要是为了避免出现网络风暴，降低网络阻塞的可能性，达到提高报文传输的可靠性和实时性的目的。而对于GOOSE和SMV共网传输的情况，此时过程层各种网络报文形式都有存在，9则需要利用报文过滤技术，对各种形式的网络报文进行中有效过滤，减小不同形式的网络报文之间相互干扰情况的发生，保障网络信息有序传输。

（三）、推广VLAN技术

当网络中出现大量的广播数据时，会严重影响到网络的传输效率，并且很容易造成网络堵塞，引发广播风暴的发生，在这种情况下，采用VLAN标签技术，借助VLAN的数据帧的ID标识符，指明各网路所属的逻辑组，在交换式局域网的基础上，进行可跨越不同网段网络的构建，把数据传输限制在其内部，这样可以使数据只在需要的网段上进行传输，可以大大减少网络中的广播数据，使带宽得到有效的利用。

（四）、GMRP的应用

GMRP主要用于交换机维护中的多播注册信息，这种信息注册机制有效的保障了同一交换网络中所有支持GMRP的设备保持一致性，而与VLAN技术相比较，GMRP不需要对交换机进行复杂配置，只需交换机支持GMRP功能，GMRP的应用有利于变电站进行扩建、改造，能有效降低智能变电站运行维护的难度。

总结：智能变电站的建立和推广，极大的满足了人们的日常用电以及社会生产用电的需求，而对过程层组网进行优化对智能变电站的运行安全性、经济性都有积极作用，电力部门应紧跟时代发展的步伐，对智能变电站发展过程中存在的不足积极改进，并能加强对过程层组网优化的重视，不断引进新的专业技术来促进智能变电站的持续发展。

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