淺析智能變電站過程層組網(wǎng)模式摘要：智能變電站是智能電網(wǎng)建設的重要環(huán)節(jié)，過程層網(wǎng)絡則是智能變電站的重要基礎，直接關系到全站數(shù)據(jù)采集和開關控制的可靠性和實時性。本文通過淺析智能變電站中過程層組網(wǎng)模式中直采直跳、網(wǎng)采網(wǎng)跳、直采網(wǎng)跳的模式，對繼電保護直采直跳方案、網(wǎng)跳網(wǎng)跳和直采網(wǎng)跳三種方案的優(yōu)點缺點對比，對延時、可靠性、經(jīng)濟性等方面進行分析。通過比較建議智能變電站繼電保護采用直跳與網(wǎng)跳兩種方案相結(jié)合的模式即可保證網(wǎng)絡跳閘的可靠性，也可驗證網(wǎng)絡跳閘的可行性，推動智能變電站技術(shù)的發(fā)展。

關鍵詞：智能變電站；組網(wǎng)模式；；直采直跳；網(wǎng)采網(wǎng)跳；直采網(wǎng)跳

1、智能變電站過程層的組網(wǎng)模式

所謂智能變電站，就是采用先進、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡化、信息共享標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監(jiān)測等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實時自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動等高級功能的變電站。過程層網(wǎng)絡，是一種用來連接間隔層設備與過程層設備的中樞網(wǎng)絡。過程層網(wǎng)在智能變電站系統(tǒng)中，有十分重要的作用。在過程層網(wǎng)絡上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，主要包括傳輸采樣值、面向?qū)ο蟮淖冸娬就ㄓ檬录鹊?。其模式是總線型、環(huán)形和星形這三種。首先，總線形的網(wǎng)絡連線方式相比較來說十分簡單，以便于日后的施工。但是其缺點是傳輸時間和網(wǎng)絡延時比較長，由于是總線型的連接方式，所以總線中的任何線路出現(xiàn)連接故障，都會影響整個總線的信息傳輸使用。其次是環(huán)形結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的成本投資高，但是其硬件傳輸?shù)目煽啃詮?。最后是星形連接方式，主要是將各子交換機之間都直接接入到主干網(wǎng)的交換機中，以便于減少交換機流量，提高了網(wǎng)絡可靠性。綜上所述，星形網(wǎng)是過程層網(wǎng)絡模式中的最佳選擇。

2、組網(wǎng)方式

GOOSE：主要包括開關/刀閘位置，控制開關位置，異常/告警信號，閉鎖信號等。GOOSE鏈路相當于傳統(tǒng)站中的直流控制和信號電纜，傳輸?shù)氖强刂浦噶詈托盘枴?/p>

SV：包括互感器二次側(cè)的電壓、電流瞬時值。SV鏈路相當于傳統(tǒng)站中的二次交流電纜，傳輸?shù)氖请妷骸㈦娏鞯牟蓸铀矔r值。

過程層網(wǎng)絡的組網(wǎng)方式主要有三種種:一種是SV按間隔獨立接入,GOOSE統(tǒng)一組網(wǎng)的“直采網(wǎng)跳”方式；另一種則是SV與GOOSE分別組網(wǎng)傳輸?shù)摹熬W(wǎng)采網(wǎng)跳”方式，還有一種是SV和GOOSE分別獨立按照間隔直連的“直采直跳”。

2.1、直采直跳模式：對于單間隔要直接跳閘，保護裝置和智能終端采用點對點的光纖，對于跨間隔的保護功能，跳閘命令要通過GOOSE光纖網(wǎng)絡。直接采樣是指智能電子設備(IED)間不經(jīng)過以太網(wǎng)交換機而以點對點連接方式直接進行采樣值傳輸，直接跳閘是指IED間不經(jīng)過以太網(wǎng)交換機而以點對點連接方式直接進行跳合閘信號的傳輸。

2.2、網(wǎng)采網(wǎng)跳模式：通過配置交換機,同時將SV、GOOSE、IEEE1588獨立組網(wǎng)或者共網(wǎng)組建，網(wǎng)絡冗余配置。保護裝置通過交換機網(wǎng)絡，從合并單元獲取采樣信號，并通過交換機獲取下發(fā)控制信號到智能終端?；陔p套保護配置網(wǎng)絡，獨立配置了兩套網(wǎng)絡基礎，在兩套網(wǎng)絡之間宜配置流量交換機，以作為兩套保護之間相互傳遞信息用途。

2.3、直采網(wǎng)跳模式：SV采用點對點模式、GOOSE采用組網(wǎng)模式。IED通過光纖直連與MU之間交互采樣信息，在通過交換機單獨組建GOOSE網(wǎng)絡進行開入及跳閘信號傳遞。

3、過程層網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點

根據(jù)網(wǎng)絡傳輸?shù)膬?nèi)容，過程層和間隔層的網(wǎng)絡可以分為SV網(wǎng)、GOOSE網(wǎng)、SV和GOOSE共網(wǎng)。這對比三種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點如下表：

4、三種組網(wǎng)方式特點及優(yōu)缺點

4.1直采直跳模式

4.1.1直采直跳方案的特點：保護裝置以點對點通信模式和MU通信，獲取交流采樣數(shù)據(jù)；保護跳閘、保護開入量通過保護裝置和智能終端點對點通訊模式實現(xiàn)，用于測控的信號、告警、位置等信息，通過GOOSE網(wǎng)絡實現(xiàn)共享。

4.1.2直采直跳方案的優(yōu)點：裝置之間直接采用光纖連接，連接更可靠；交流采樣傳輸延時固定，交流采樣同步實現(xiàn)較容易；點對點模式應用工程較多，工程應用經(jīng)驗較豐富。

4.1.3直采直跳方案的缺點：光纖回路復雜且數(shù)據(jù)共享差，對于母線保護等跨間隔保護，更帶來通訊環(huán)節(jié)多，裝置發(fā)熱量大等問題，嚴重影響保護的安全穩(wěn)定運行；裝置光纖接口較多，光纖連線復雜，維護不方便，經(jīng)濟型較差。

4.2網(wǎng)采網(wǎng)跳模式

4.2.1網(wǎng)采網(wǎng)跳方案的特點：保護裝置以組網(wǎng)模式和MU通信，獲取交流采樣數(shù)據(jù)；保護跳閘、保護開入量、信號、告警、位置等信息通過GOOSE網(wǎng)絡實現(xiàn)共享。

4.2.2網(wǎng)采網(wǎng)跳方案的優(yōu)點：系統(tǒng)可擴展性好，符合二次網(wǎng)絡設備的方向；與直采直跳相比，節(jié)省大量光纖連接和光纖接口，成本降低。

4.2.3網(wǎng)采網(wǎng)跳方案的缺點：交流采樣同步依賴于外部時鐘，且交換機網(wǎng)絡傳輸延時不固定，對網(wǎng)絡采樣的同步及實時性影響較大；GOOSE傳輸依賴于GOOSE網(wǎng)，GOOSE網(wǎng)傳輸延時不固定，對跳閘出口時間有一定影響；目前光纖接口交換機成本較高，且交換機需留一定備用口，總體成本需綜合考慮。

4.3直采網(wǎng)跳模式

4.2.1直采網(wǎng)跳方案的特點：保護裝置以點對點通信模式和MU通信，獲取交流采樣數(shù)據(jù)；保護跳閘、保護開入量、信號、告警、位置等信息通過GOOSE網(wǎng)絡實現(xiàn)共享。

4.2.2直采網(wǎng)跳方案的優(yōu)點：與直采直跳相比，節(jié)省大量光纖連接和光纖接口，成本降低；與網(wǎng)采網(wǎng)跳相比，保證了交流采樣的可靠性，且采樣同步易實現(xiàn)。

結(jié)束語

綜上所述，智能變電站要求全站信息數(shù)字化，通信平臺網(wǎng)絡化，信息平臺共享化，相比目前智能站普遍采用的直采直跳方式，二次回路網(wǎng)絡化是必然的趨勢，將實現(xiàn)網(wǎng)絡信息的共享，并且大大簡化光纖接線，提高調(diào)試效率，節(jié)約建設成本。但要實現(xiàn)繼電保護的網(wǎng)采網(wǎng)跳，還需在數(shù)據(jù)傳輸、網(wǎng)采同步的可靠性方面進行深入的研究，在交換機數(shù)據(jù)交互時的延時判別處理上需要更進一步。智能變電站的過程層網(wǎng)絡化解決方案從過程層網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)及配置優(yōu)化提高過程層數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?；通過共網(wǎng)方案提高方案整體的經(jīng)濟性；通過不依賴于外部同步時鐘信號的新型同步方案解決智能站網(wǎng)絡采樣同步可靠性問題；根據(jù)不同間隔層設備數(shù)據(jù)流的特點設計集成方案，最終實現(xiàn)高可靠的全站過程層網(wǎng)絡化解決方案。

參考文獻