变电站通信网设计要求
变电站通讯基础-通讯网及设备
2014-3-19
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营销中心技术支持部基础培训
——变电站通讯基础
变电站通信系统 主要包括变电站间的通信光缆、站内通信主设备、通信辅助设备、通信机房等设施。 通信主设备 包括光通信设备、交换设备、电源设备、载波设备等。 通信辅助设备 包括配线设备、监控设备、机柜等。 光通信设备 本规范中的光通信设备包括了光传输设备和PCM设备。 OPGW光缆 光纤复合架空地线（Optical fiber composite overhead ground wires） 地区调度交换汇接点 负责地区调度电话的汇接与交换的节点。第一汇接点设在地调机房，第二汇接点设 在500kV变电站内。
• 电力生产专业业务有保护、安全自动装置和电力市场化所需
的宽带数据等。
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——变电站通讯基础
通信网按功能大体可划分为传输网、业务网和支撑网三部分。
传输网是“信息”广域交互的基础平台。 业务网可以更灵活地适应小颗粒业务的接 入、交换等。 支撑网用于满足系统同步运行，并实时监 控设备状态、电路调度等。
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光纤收发器一端是接光传输系统，另一端 （用户端）出来的是10/100M以太网接口。 光纤收发器都是实现光电信号转换作用的。 光纤收发器的主要原理是通过光电耦合来 实现的 基本特点 1．提供超低时延的数据传输。 2．对网络协议完全透明。 3．多采用专用ASIC芯片实现数据线速转 发。可编程ASIC将多项功能集中到一个芯 片上，具有设计简单、可靠性高、电源消 耗少等优点，能使设备得到更高的性能和 更低的成本。 4．设备多采用1+1的电源设计，支持超宽 电源电压，实现电源保护和自动切换。 5．支持超宽的工作温度范围。 6．支持齐全的传输距离 （0～120公里）
变电站通信线布线规范标准
变电站通信总线布线规范文档一．现场通信总线分类1.1 串行通信串行通信中的每帧数据（7位或8位）都包含一个低电平的起始位，一个高电平的停止位和一个校验位，数据的传输波特率可从300bps～115200bps。
设备间通信的前提是必须首先对通信串口设置相同的数据位，起始位，停止位，波特率和奇偶校验。
串行通信一般包括RS232、RS485、RS422三种常用方式，三类通信总线方式的技术参数比较如下表：表1 RS232、RS422与RS485三种总线方式技术性能比较1.2 以太网通信以太网是一种利用四线制传输的通信方式，每个以太网节点都有一个隔离脉冲变压器作为驱动和物理接口。
技术性能如下：表2 以太网总线技术性能二．工程现场应用与布线规范2.1 RS232 通信总线2.1.1 应用场合通信工作站与PC机之间的通信连接，如用CDT，DISA送后台；现场RS232通信接口设备与通信工作站连接，如管理机通GPS时钟；现场RS232通信接口设备与PC机之间的通信连接，如后台通GPS时钟；2.1.2 布线规范1、RS232通信线路的拓扑结构为1对1方式。
2、在工程无特殊要求下，通信电缆采用8芯超五类屏蔽双绞线。
3、通信电缆应铺设在专用电缆通道内，距离高电压（大于48V）、大电流（大于10A）电缆垂直距离大于1m，且不能与之平行。
在不可避免的强干扰环境（距离高压、大电流设备和线路过近）下，通信线路应在专用钢管内走线，且钢管可靠接地。
4、布放的线缆应平直，不得产生扭绞、打圈等现象，不能受到外力挤压和损伤。
5、布放线缆应有冗余。
通信端口接线两端应预留0.3-06m。
6、通信电缆长度不超过15米。
7、通信线路TXD、RXD必须使用同一对双绞线的2芯，这里规定使用橙白、橙这一对双绞线，GND线规定使用棕色线。
线芯剥取长度15cm左右，待通信测试完成后，确定能够正常通信后将多余的线芯减掉，然后反拉通讯线外皮，使多余的线芯必须包裹在外皮中。
变电站通信网络和系统(IEC 61850)标准概述
变电站通信网络和系统（IEC 61850）标准概述由于现有的规约五花八门、缺乏统一性，数字化（智能化）变电站成为发展方向，性能和速度已不再是问题，因此产生了IEC 61850标准。
IEC 61850系列标准吸收国际先进新技术，并且大量引用了目前正在使用的多个领域内的其它国际标准作为61850系列标准的一部分。
所以它是一个十分庞大的标准体系，确切地说，它是一种新的变电站自动化的设计、工程、维护、运行方法准则。
IEC 61850系列标准的全称：变电站通信网络和系统（Communication Networks and Systems in Substations），它规范了变电站内智能电子设备（IED）之间的通信行为和相关的系列要求。
IEC 61850的关键技术：1)变电站三层接口2)采用模型思想进行对变电站统一建模3)抽象通信服务和特定通信服务4)统一的配置描述语言5)IEC 61850标准包括10个部分：6)IEC 61850-1基本原则，包括了适用范围和目的，定义了变电站内IED（电子式互感器Intelligent Electronic Device）之间的通信和相关系统要求，并论述了制定一个适合标准的途径和如何对待通信技术革新等问题。
7)IEC 61850-2术语，给出了IEC 61850文档中涉及的关于变电站自动化系统特定术语及其定义。
8)IEC 61850-3总体要求，详细说明系统通信网络的总体要求，重点是质量要求（可靠性、可用性、可维护性、安全性、数据完整性以及总的网络要求），还涉及了环境条件（温度、湿度、大气压力、机械振动、电磁干扰等）和供电要求的指导方针，并根据其他标准和规范对相关的特定要求提出了建议。
9)IEC 61850-4系统和项目管理，描述了对系统和项目管理过程的要求以及对工程和试验所用的专用调度要求。
主要包括：工程过程及其支持工具，，整个系统及其IED的生命周期，系统生命期内的质量保证供三个方面。
变电站现场通信网络架构及其关键技术研究
变电站现场通信网络架构及其关键技术研究随着电力系统的发展，变电站作为电力系统的重要组成部分，其自动化程度也逐渐提高，通信网络在变电站中的作用变得越来越重要。
本文对变电站现场通信网络架构及其关键技术进行研究，旨在提高变电站的通信网络性能和可靠性。
变电站现场通信网络架构主要由以下几个部分组成：终端设备、通信网络、数据中心和监控终端。
终端设备包括保护设备、测量设备、自动化设备等，其作用是数据的采集和传输。
通信网络用于连接不同的终端设备，实现数据的传输和控制。
数据中心负责数据的管理、存储和处理，监控终端用于监控变电站运行状态。
在变电站现场通信网络架构中，关键技术主要包括网络拓扑结构设计、通信协议选择和网络安全保护等。
首先是网络拓扑结构设计。
变电站通信网络的拓扑结构应满足可靠性和实时性的要求。
常见的网络拓扑结构有星形、环形、总线形和树形等。
在变电站中，一般采用冗余的网络拓扑结构，以提高网络的可靠性和抗干扰能力。
其次是通信协议选择。
通信协议是保证数据传输正常和可靠的基础。
常见的通信协议有Modbus、IEC 61850、DNP3等。
选择合适的通信协议可以确保数据的传输速度和稳定性。
最后是网络安全保护。
由于变电站通信网络涉及到实时数据的传输和控制，其安全性尤为重要。
网络安全保护主要包括物理安全措施、网络防火墙、数据加密等。
物理安全措施主要是通过限制物理访问和保护设备的安全来防止未经授权的访问。
网络防火墙用于监控和过滤网络流量，防止恶意攻击和非法访问。
数据加密是通过对数据进行加密和解密操作来保护数据的安全。
变电站现场通信网络架构及其关键技术的研究对于提高变电站的通信网络性能和可靠性具有重要意义。
通过合理设计网络拓扑结构、选择合适的通信协议和加强网络安全保护，可以实现变电站的智能化管理和远程监控。
未来随着5G技术的发展，变电站现场通信网络架构和关键技术研究将进一步提升变电站的通信网络性能和可靠性。
变电站现场通信网络架构及其关键技术研究
变电站现场通信网络架构及其关键技术研究变电站作为能源传输和分配的关键设施，承担着重要的作用。
为了保障变电站的运行和安全，现场通信网络的建设和运行显得尤为重要。
本文将对变电站现场通信网络架构及其关键技术进行研究探讨。
一、变电站现场通信网络架构变电站现场通信网络是指用于变电站现场监控、维护和保护的通信系统。
根据实际需求和技术条件，变电站现场通信网络通常由多个子系统组成，包括监控系统、保护系统、通信系统和辅助系统等。
这些子系统之间需要进行数据交换和互联，以便实现变电站的自动化、信息化和智能化。
1. 监控系统监控系统是用于对变电站设备和电气参数进行实时监测和管理的系统。
其主要功能包括实时数据采集、数据处理和存储、远程控制和人机界面等。
监控系统通常由一组监控终端、工作站和服务器组成，它们之间通过网络互联，并与其他子系统进行数据交换和共享。
2. 保护系统3. 通信系统4. 辅助系统1. 数据传输技术数据传输技术是变电站现场通信网络的基础。
在变电站现场通信网络中，数据传输技术需要满足高速、可靠和安全的要求。
常用的数据传输技术包括光纤通信、微波通信和有线网络等。
光纤通信具有带宽大、抗干扰性强和安全可靠等优点，适合于变电站内部设备之间的数据传输；而微波通信具有传输距离远、覆盖范围广和抗干扰性强等优点，适合于变电站内部和外部设备之间的数据传输；有线网络则适合于变电站内部各子系统之间的数据传输。
数据处理技术是变电站现场通信网络的关键。
在变电站现场通信网络中，大量的数据需要进行采集、处理和存储，因此需要采用先进的数据处理技术来满足实时性、准确性和可靠性的要求。
常用的数据处理技术包括实时数据库、分布式计算和云计算等。
实时数据库能够实现数据的高效存储和快速检索，满足实时监测和控制的要求；分布式计算能够实现数据的高速处理和分布式存储，满足大规模数据处理和分析的要求；云计算能够实现数据的统一管理和智能分析，满足复杂系统的智能化运行和管理的要求。
变电站自动化系统的通信网络及传输规约选择
数据通信网是构成变电站自动化系统的关键环节，内部通信网络的标准化是使变电站自动化迈向标准化的难点之一，受性能、价格、硬件、软件、用户策略等诸多因素的影响，目前在选择什么 “接口网络”上很难达成一致。
网络特性主要由拓扑结构、传输媒体、媒体存取方式来决定。网络的选择应符合国际国内的有关标准；应选择当前的主流产品，应得到实力雄厚的软硬件商的支持；产品应满足变电站运行要求；具有较高的性能价格比[2]。
（1）35kV变电站通信网络
在小规模的35kV变电站和110kV终端变电站，可考虑使用RS422和RS485组成的网络；当变电站规模较大时应考虑选择现场总线网络。RS422和RS485串口传输速率指标是不错的，在1000m内传输速率可达100kb （2）110kV变电站通信网络
中型枢纽110kV变电站节点数一般为40个左右，多主冗余要求和节点数量增加使RS422和 RS485难以胜任。现场总线却能得心应手，总线网将网上所有节点连接在一起，可以方便的增减节点；具有点对点、一点对多点和全网广播传送数据的功能；常用的有LonWorks网、CAN网。两个网络均为中速网络，500m时LonWorks网传输速率可达1Mb/s，CAN网在小于40m时达1Mb/s，CAN网在节点出错时可自动切除与总线的联系，LonWorks网在监测网络节点异常时可使该节点自动脱网，媒介访问方式CAN网为问答式，LonWorks网为载波监听多路访问/冲撞检测（CSMA/CD）方式，内部通信遵循Lon Talk协议。
6 结论
不同类型的变电站对自动化系统的通信网络有不同的要求，在35kV的变电站可以采用RS-485 或现场总线作为站内系统网络；在110kV变电站可以采用现场总线网络实现间隔层设备数据通信，当站控层设备较多时，变电站层可采用以太网连接；在220~500kV的超高压变电站，由于站内节点数目多，应考虑使用以太网或profibus网。目前变电站自动化系统中使用的传输规约种类较多，各个公司的产品使用的标准尚不统一，系统互联和互操作性差，在变电站和控制中心之间应使用 101规约，在变电站内部应使用103规约，电能量计量计费系统应使用102规约。新的国际标准 IEC61850颁布实施之后，变电站自动化系统从过程层到控制中心将使用统一的通信协议。
220kv变电站通信部分初步设计
220kv变电站通信部分初步设计220kV变电站通信部分初步设计一、引言该文档旨在对220kV变电站的通信部分进行初步设计。
电力变电站的通信系统是保障电力系统运行的重要组成部分，其设计必须符合相关技术标准和规范，同时考虑到实际应用的可行性。
二、系统概述220kV变电站通信系统主要包括以下几个部分：1. 电力监控通信系统：用于实时监测和控制变电站内各设备运行状态的通信系统。
2. 保护通信系统：用于实现变电设备保护功能的通信系统，确保变电站设备在故障时能够及时切除故障区域。
3. 辅助通信系统：用于变电站内部各部门之间的通信，如语音通信、数据传输等。
三、通信网络设计针对220kV变电站的通信系统，拟设计一个兼具可靠性和高效性的通信网络，包括以下基本要素：1. 传输介质：采用光纤作为主要的传输介质，以保证高速、低延迟的数据传输。
2. 网络拓扑结构：建议采用星型拓扑结构，以实现各设备之间的直接通信。
3. 网络设备：引入路由器、交换机等网络设备，以提供可靠的数据传输和交换功能。
4. 安全保护机制：采用防火墙、入侵检测系统等安全设备，以保护通信系统的安全性和可靠性。
四、系统集成与测试在设计完成后，应进行系统集成与测试，以验证通信系统的性能和可靠性。
集成测试应包括以下方面：1. 通信设备互联测试：测试各设备之间的互联情况，确保通信链路畅通。
2. 通信速率测试：测试通信系统的数据传输速率，确保满足实际需求。
3. 安全性测试：对通信系统的安全性进行测试，发现并修复潜在的漏洞和安全隐患。
4. 故障恢复测试：模拟故障情况，测试通信系统的故障恢复能力。
五、系统运维与管理为确保通信系统的正常运行，应建立完善的运维与管理机制，包括以下几个方面：1. 定期巡检与维护：定期对通信设备进行巡检和维护，保证其正常工作。
2. 故障处理与排除：及时响应通信设备故障，在最短的时间内排除故障。
3. 日志记录与备份：记录通信系统的运行日志，并定期进行备份，以便追溯和故障恢复。
简述220kV变电站线路保护通道的要求(一)
今天想和各位分享一下220kV线路继电保护设备2M光接口与通信设备的接线方式。
线路保护通道可以分为专线通道（光纤专用通道）及复用通道（2M光口或者2M电口）。
现在变电站的线路保护设计多采用双通道保护。
例如220kV （XX）甲线，需要占用四条通道：主一保护占用2个通道，主二保护占用2个通道。
在以往的变电站设计中，有采用一专三复和两专两复的形式，按照最新的变电站业务开通指引，目前建议使用一专三复的形式，可节省站外的纤芯资源。
如下图所示：
在这个设计中，传输A网已配置2M光接口板，传输B网设备无法配置2M光接口板，因此需要使用MUX机完成光电转换。
以上便是线路保护一专三复的应用，今天先写到这，谢谢，下班啦~。
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4．6．4 变电站通信网的基本设计原则
变电站通信的内容包括变电站综合自动化系统当地采集控制单元与变电站或电厂主控室监控管理层之间的通信，变电站综合自动化系统与远方调度中心之间的通信。
系统通信网架的设计是十分关键的，可从以下方面考虑：
1)电力系统的连续性和重要性，通信网的可靠性是第一位的。
2)系统通信网应能使通信负荷合理分配，保证不出现“瓶颈”现象，保证通信负荷不过载，应采用分层分布式通信结构。
此外应对站内通信网的信息性能合理划分，根据数据的特征是要求实时的，还是没有实时性要求以及实时性指标的高低进行处理。
另外，系统通信网设计应满足组合灵活、可扩展性好、维修调试方便的要求。
3)应尽量采用国际标难的通信接口，技术上设计原则是兼容目前各种标准的通信接口，并考虑系统升级的方便。
4)应考虑针对不同类型的变电所的实际情况和具体特点，系统通信网络的拓扑结构是灵活多样的且具有延续性。
5)系统通信网络应采用符合国际标准的通信协议和通信规约。
6)对于通信媒介的选用、设计原则是在技术要求上支持采用光纤，但实际工程中也考虑以屏蔽电缆为主要的通信媒介。
7)为加速产品的开发，保持对用户持续的软件支持，对用户提出的建议及要求的快速响应，就要求摆脱小作坊式的软件开发模式，使软件开发从“小作坊阶段”进入“大生产阶段”，采用先进的通信处理器软件开发平台实时多任务操作系统RTOS，并开发应用于其之上的通信软件平台。
4．6．5 通信网的软硬件实现
1．硬件的选择
为了保证通信网的可靠性，通信网构成芯片必须保证在工业级以上，以满足湿度、温度和电磁干扰等环境要求。
通信CPU可采用摩托罗拉公司或西门子公司的工控级芯片，通信介质选择屏蔽电缆或光纤。
2．接口程序
采用国际标准的通信接口，技术上设计原则是兼容目前各种标准的通信接口，并考虑系统升级的方便。
装置通信CPU除保留标淮的RS-232/485接口用于系统调试维护外，其他各种接口采用插板式结构，设计支持以下三类共七种方式：标准RS-485接口，考虑双绞线总线型和光纤星形耦合型；标准Profibus MMS
接口，考虑双绞线总线型、光纤环网、光纤冗余双环网；标难Ethernet，考虑双绞线星形和光纤星形(通信管理单元考虑以上两种类型的双冗余配置)。
3．通信协议和通信规约
系统通信网络应采用符合国际标准的通信协议和通信规约，应建立符合变电站综合自动化系统结构的计算机间的网络通信，根据变电站自动化系统的实际要求，在保证可靠性及功能要求的基础上，尽量注意开放性及可扩充性，并且所选择的网络应具有一定的技术先进性和通用性，尽量与国际标准接轨。
长期以来，不同的变电站综合自动化系统采用不同的通信协议和通信规约，如何实现不同系统的互联和信息共享成为一个棘手的问题，应采用规范化、符合国际标准的通信协议和规约。
例如选用应用于RS-485网络的IEC60870-5-103规约、应用于Profibus的MMS行规以及应用于TCP/IP上的MMS行规。
它们都具有高可靠性、可互操作性、安全性、灵活性等特点。