智能变电站网络结构一.
智能变电站通信网络技术方案
智能变电站通信网络技术方案1 智能变电站通信网络总体结构智能变电站通信网络采用IEC 61850国际标准，IEC 61850标准将变电站在结构上划分为变电站层、间隔层和过程层，并通过分层、分布、开放式网络系统实现连接。
变电站层与间隔层之间的网络称为变电站层网络，间隔层与过程层之间的网络称为过程层网络。
变电站层网络和过程层网络承载的业务功能截然不同。
为了保证过程层网络的实时性、安全性，在现有的技术条件下，变电站层网络应与过程层网络物理分开，并采用100M及以上高速以太网构建。
通讯在线保护及故障系统服务器系统服务器GOOSE视频监视终端信息管理兼操作员站2兼操作员站1远动远动联动服务器子站工作站1工作站2变电站层MMS/GOOSE网变电站层网络超五类屏蔽双绞线其他智能电能保护故障间隔层设备计量测控录波SMV网光缆过程层网络GOOSE网合并智能单元单元过程层光缆电缆电子式开关设备互感器(主变、断路器、刀闸)智能变电站通信网络基本构架示意图2 变电站层网络技术方案功能:变电站层网络功能和结构与传统变电站的计算机监控系统网络基本类似,全站信息的汇总功能(包括防误闭锁)可依靠MMS/GOOSE网络实现。
拓扑结构选择:环形和星形拓扑结构相比，其网络可用率有所提高(单故障时两者均不损失功能，少数的复故障环形网可以保留更多的设备通信)，但是支持环网的交换机和普通星型交换机相比价格大大提高。
国内经过多年的技术积累，装置普遍具备2~3个独立以太网口, 星型网络在变电站实际应用有着更加丰富的使用经验。
国内220kV及以上变电站层网络一般采用双星型拓扑结构;110kV及以下变电站层网络一般采用单星型拓扑结构。
变电站层双星型网络结构示意图系统服务器兼操作员站远动工作站变电站层变电站层网络变电站层交换机2变电站层交换机1保护测控保护测控保护测控保护测控间隔层变电站层双环型网络结构示意图3 过程层网络技术方案功能:过程层网络分为SMV采样值网络和GOOSE信息传输网络。
智能变电站网络通信技术
智能变电站网络通信技术A 组网方案结合国家电网公司关于智能变电站的技术导则规范，考虑南方电网公司对于数字化变电站的规划，当前智能变电站网络通信的结构主要有以下四种：（1）采用光纤点对点与GOOSE网络相结合的方式，其中，国网智能变电站中的保护装置是“直采直跳”，即点对点采样、点对点跳闸，亦存在“直采网调”的保护构架，集中在南网的数字化变电站；（2）采用光纤点对点、采样值网络与GOOSE网络相结合的方式，对于保护装置是光纤点对点的模式，而就测控、计量、故障滤波则是从采样值网络获取相关信息；（3）采用过程总线方式，即采用交流采样（SMV）和GOOSE组网的方式，其中又分为共网或分网模式；（4）采用完全过程总线方式，即交流采样9-2、IEEE 1588 和GOOSE 统一组网。
方案四与方案三实际的运行方式相似，方案三用IEEE1588进行对时处理，而方案二是用国际流行的B码对时。
现对上述三种方案做简要阐述及评价：方案一的结构与现行常规变电站的网络结构模式是一致的，只是规约由IEC60870 改为IEC 61850，在这一点上3个方案是一致的。
在方案一中，过程层采用光纤点对点与过程总线相结合的方式，即交流采样合并单元采用点对点的方式，将交流实时数据用光纤传输至保护、测控、计量、录波，这样采样数据独立传输，跳合闸等开关量信息采用GOOSE网络方式，为保证动作的可靠性，GOOSE 网必须保证一定冗余，即按照双网方式组建，且必须同时工作于主机方式。
在目前100 M以太网技术成熟的条件下，采样数据独立传输虽然有需要敷设大量光缆的缺点，但其优点是能够保证数据响应实时性。
方案二的结构同方案一类似，不同之处则在于测控、计量、录波等二次设备是通过采样值网络获取相关信息，该方案可一定程度上减少光缆的铺设，并促进数据信息的共享互用。
方案三的特征点在于采样值和GOOSE信号均组网传输，有利于信息的共享化。
在采样值和GOOSE共同组网的情况下，为了保证GOOSE报文的实时性，可以利用VLAN技术将过程层划分为一些功能子网，启用交换机分级服务质量提供优先传输机制，保证重要报文优先传输，减少重要帧的排队延时。
智能变电站题库(修改)
智能变电站题库（修改）2022年7月9日一、网络基础知识（一）填空题1、站控层由主机/和操作员站、工程师站、远动接口设备、保护及故障信息子站、网络记录分析系统等装置构成，面向全变电所进行运行管理的中心控制层，并完成与远方控制中心、工程师站及人机界面的通信功能。
2、间隔层由保护、测控、计量、PMU等装置构成，利用本间隔数据完成对本间隔设备保护、测量、控制和计量等功能。
3、过程层是一次设备与二次设备的结合面，主要由电子式互感器、合并单元、智能终端等自动化设备构成。
4、站控层、间隔层网络是连接站控层设备和间隔层设备、站控层内以及间隔层内不同设备的网络，并实现站控层和间隔层之间、站控层内以及间隔层内不同设备之间的信息交互。
5、过程层网络是连接间隔层设备和过程层设备、间隔层内以及过程层内不同设备的网络，并实现间隔层和过程层之间、间隔层内以及过程层内不同设备之间的信息交互。
6、智能变电站的网络应采用传输速率为100Mbp或更高的以太网，满足变电站数据交互的实时性和可靠性要求。
7、智能变电站自动化系统网络在逻辑结构上可分成站控层网络、间隔层网络和过程层网络，物理结构上宜分成站控层/间隔层网络和过程层网络。
8、智能变电站的站控层、间隔层网络和过程层网络宜独立组网，不同网络之间应在物理上相互独立。
9、智能变电站网络应具备网络风暴抑制功能、具备“故障弱化”的特性，即具有一定的容错能力，单点故障不能影响整个网络的正常工作。
10、智能变电站网络应具备通信工况、网络流量等指标的监视功能。
12、过程层网络设计必须满足GB/T14285继电保护选择性、速动性、灵敏性、可靠性的要求。
13、站控层、间隔层MMS信息主要用于间隔层设备与站控层设备间通信，应具备间隔层设备支持的全部功能，其内容应包含四遥信息及故障录波报告信息。
14、MMS报文采用请求/响应、总召、周期报告上送、突发报告上送、文件传输等服务形式；站控层MMS信息应在站控层、间隔层网络传输。
智能变电站的结构及特点
智能变电站的结构及特点作者：宋宏雷来源：《科学与财富》2018年第25期摘要：本文阐述了智能变电站的功能特点，对比了智能变电站与常规变电站在功能上的差异化，以常规变电站的技术为前提，结合当前智能变电站试点工程的研究与建设情况，分析研究了智能变电站的系统架构，针对与电气一次设备进行接口的智能组件、合并单元进行了技术与应用方面的研究，并详细阐述了高级应用功能，对一体化防误系统等高级应用功能的实现方式进行了分析研究，并结合国内智能变电站的建设情况提出了工程应用的方案。
一、智能变电站的结构智能变电站的基本概念为变电站的信息采集、传输、处理、输出过程全部数字化，基本特征为设备智能化、通信网络化、模型和通信协议统一化、运行管理自动化等。
智能变电站建设的关键是实现满足上述要求的通信网络和系统。
IEC61850标准包括变电站通信网络和系统的总体要求、功能建模、数据建模、通信协议、项目管理和一致性检测等一系列标准。
按照IEC61850 标准建设通信网络和系统的变电站，符合智能变电站的要求。
智能变电站的主要一次设备和二次设备按照要求应为智能设备，这是变电站实现数字化的基础。
这些智能设备具有设备之间交互参数、状态和控制命令等信息的通信接口。
设备间信息传输的方式主要为网络通信方式，取代传统的二次电缆等硬接线。
如果使用传统非智能一次设备，则应通过配置智能终端将其改造为智能设备。
智能变电站内的信息交互从逻辑上看分为三个层次及两个网络：过程层、间隔层、站控层及站控层网络、过程层网络，即所谓的“三层两网”。
目前利用现场总线技术实现过程层的通信己经得到了广泛应用，随着过程层设备信息量的不断增加，间隔层及站控层对过程层数据要求不断提高，如何合理构建通信网络是智能变电站应用技术的重要内容。
二、智能变电站的特点智能变电站是伴随着智能电网的概念而出现的，作为电网中的节点，变电站智能化是建设智能电网的重要基础和支撑。
其定义是：由先进、可靠、节能、环保、集成的智能设备组合而成，以高速网络通信平台为信息传输基础，自动完成信息、采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能一调节、在线分析决策、协同互动等高级应用功能的变电站。
智能变电站概述及通讯结构图
电气设备监测与故障诊断作业智能变电站学院：电子信息专业：电气工程及其自动化班级：13级01班姓名：苗增学号：134智能化变电站建设苗增西安工程大学电气工程及其自动化系，临潼，710600摘要：智能变电站是由智能化一次设备、网络化二次设备在IEC61850通信协议基础上分层构建，能够实现智能设备间信息共享和互操作的现代化变电站。
与常规变电站相比，智能化变电站间隔层和站控层的设备及网络接口仅接口和通信模型发生了变化，但过程层却由传统的电流、电压互感器、一次设备以及一次设备与二次设备之间的电缆连接，改变为电子式互感器、智能化一次设备、合并单元、光纤连接等内容。
1.智能化变电站的体系结构与通讯网络IEC61850将智能变电站分为过程层、间隔层和站控层，各层内部及各层之间采用高速网络通信。
整个系统的通讯网络可以分为：站控层和间隔层之间的站控层通讯网、以及间隔层和过程层之间的过程层通讯网。
站控层通信全面采用IEC61850标准，监控后台、远动通信管理机和保护信息子站均可直接接入IEC61850装置。
同时提供了完备的IEC61850工程工具，用以生成符合IEC61850-6规范的SCL文件，可在不同厂家的工程工具之间进行数据信息交互。
2.间隔层通讯网采用星型网络架构，在该网络上同时实现跨间隔的横向联锁功能。
110kV及以下电压等级的变电站自动化系统可采用单以太网，110kV以上电压等级的变电站自动化系统需采用双以太网。
智能化变电站通讯结构见如下示意图：变电站自动化系统.技术特点采用分层分布、面向对象的设计思想;支持IEC61850标准，间隔层测控/保护装置全面通过中国电科院RTU 检测中心的一致性测试和荷兰KEMA公司IEC61850一致性测试及认证;当地监控系统适用于多操作系统(Windows/UNIX/Linux),多硬件系统(32位/64位)的混合平台;当地监控系统采用图库一体化设计，并内嵌了操作票和一体化五防等功能;采用嵌入式软/硬件设计技术，实现了变电站层通信平台的通用化和装置化，可以方便地满足不同应用场合的需要;间隔层测控/保护装置采用了网络化硬件平台，实现了硬件的标准化、模块化，方便配置和扩展。
智能变电站
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控室内。
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优点:有利于观察信号，方便调试，结构简单，价格相对较低。
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缺点：耗费大量的二次电缆,容易产生数据传输瓶颈问题,其可扩性
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及维护性较差。
• (2)分布式自动化系统硬件结构，如图8-23所示
•
分散分布式就是将变电所分为两个层次，即变电站层和间隔层。分
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散分布式布置是以间隔为单元划分的，每一个间隔的测量、信号、
• 图8-24变电所自动化的软件系统框图
8.8.2智能变电站 • 智能变电站（smart substation）采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全 站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测 量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要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变电站。 • 1．智能变电站的主要技术特征 • 智能变电站的主要技术特征体现在： • （1）一次设备智能化 • （2）二次设备网络化 • （3） 通信规约标准化 • （4）运行管理自动化 • 2．智能变电站的功能 • 顺序控制功能 • ②设备状态可视化功能 • ③设备状态在线监测功能 • ④设备状态检修功能 • ⑤智能告警及分析决策功能
• ⑥故障信息综合分析决策功能
• ⑦经济运行与优化控制功能
• ⑧站域控制功能
• ⑨站域保护功能
• 3．智能变电站的结构
• 智能变电站采用三层设备两层网络结构，简称“三层两 网”。“三层”是指站控层、间隔层、过程层三层设备， “两网”是指站控层网络，过程层网络构成的分层、分布、 开放式网络。其结构如图8-25所示。
• （2）微机保护功能
• 在变电站自动化系统中，微机保护应保持与通信、测量的独立性，即通信与测量方面的 故障不影响保护正常工作。微机保护还要求其CPU及电源均保持独立。微机保护子系统 还综合了部分自动装置的功能，如综合重合闸和低频减载功能。这种综合是为了提高保 护性能，减少变电站的电缆数量。
智能变电站的知识介绍
遥控操作 测控PCS9705
保护跳闸告 警
信号（位置、告警 等）
号 闸 信 跳 锁 闭 、 置
智能就地 PCS222
位置\保护 跳闸反校
位
保护PCS941
保护跳闸
录波器PCS997
GOOSE2 Addr:01-0C-CD-01-00-13 Vid:013 Priority:4 MinTime:10 MaxTime:2000
光纤电流传感器 一次导线 绝缘子
C相 光纤 B相 合 并 单 元 保护 测控 计量
光纤耦合器 光缆 光纤偏振器 光纤调制器
光源驱动 信号解调 A相
一次场
主控室或保护小室
有源电子式互感器
无源电子式互感器
智能化的一次设备
AIS
GIS
OCT/OVT
MU
远端模块和MU的连接
A相 相 相 相 相 1 B相 相 相 相 相 1 C相 相 相 相 相 1
IEC61850简介
间隔层装置与变电站监控系统之间交换控制数据——MMS
监控层与保护主站通信——MMS
间隔间交换快速数据——GOOSE
变电站层间交换数据——MMS
变电站与控制中心交换数据——不在标准范围，也有用户希 望采用61850
IEC61850简介
MMS实现：信号上送
遥信、开入等信号类数据 的上送功能通过BRCB（有缓冲 报告控制块）来实现，映射到 MMS的读写和报告服务。通过有 缓冲报告控制块，可以实现遥 信和开入的变化上送、周期上 送、总召、事件缓存。由于采 用了多可视的实现方案，使得 事件可以同时送到多个后台。 此外，单可视方式是可选 的。
11585（十进制） 463（十进制） 11585（十进制） - 电流测量额定值：2D41H - 电流保护额定值：01CFH - 电压额定值： 2D41H
智能变电站三网合一的网络架构与
2.3 IEC61588 同步对时网络
（3）经济性：因为在变电站内过程层一次设备的信息采集
IEC61588 对时原理利用的是偏差测量，其原理如图 2 所示。 与数据的传输都是通过合并单元经过光纤输送到过程层与间
主时钟
从时钟
隔层之间的中心交换机中，中心交换机汇集了来自各个间隔的
To
T1
同步
附加信息报文（T1）
关键词：智能化；变电站；三网合一
0 引言
GPS 对时主机 监控主机 1 监控主机 2 全景数据平台 各级调度中心 各级调度中心
随着电子式互感器、断路器技术以 及高速工业通信网络技术的发展和 IEC61850 标准的推广运用、高压设备 的智能化，加快了变电站智能化革新的
站控层
A网 IEC61588 B 网 对时网络
1 智能化变电站网络结构
2 智能化变电站网络传输分析
2.1 IEC61850－9－2 采样值网络化传输 智能变电站在过程层目前主流是采用 IEC61850－9－2 采样
值网络化传输方式和 GOOSE 网络，其中 IEC61850－9－2 采样值 网络化传输方式主要是将采样测量值实时地发送到间隔层的
1.1 智 能 化变 电 站 的概 念 智能变电站指由先进、可靠、节能、环保、集成的智能设备
SMV+GOOSE
点对点
点对点
点对点
A网 B网
过程层总线
换，无论是从安装还是运维方面都是
比较简单方便的。过程层传输的信息 除 了 SMV 采 样 值 和 GOOSE 信 息 外 ， 还 有 少 量 辅 助 信 息 ，如 对 时 信 息 、网 络 设 备 管 理信 息 等［ 1 ］，这 些 信 息 都 是 采 用独立的物理通道，数据获取和运行 维护方面都在一定程度上存在很多不 方便的地方。
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过程层设备
互感器 间隔1
开关 间隔1
互感器 间隔2
开关 间隔2
...
互感器 间隔N
开关 间隔N
黑色线：光纤以太网 绿色线：光纤（FT3协议）
重庆电力高等专科学校
智能变电站网络结构一
变电站综合自动化
智能变电站网络结构一
变电站层设备 站控间隔层网络 间隔层设备
变电站层设备
100M/1Biblioteka M交换 以太网间隔层设备 间隔1
间隔层设备 间隔2
...
间隔层设备 间隔N
母差等跨间隔的 间隔层设备
过程层网络
100M交换 以太网
100M交换 以太网
100M交换 以太网
100M交换 以太网 各种连线颜色示例 ： 蓝色线：双绞线以太网