数字化变电站过程层传输标准的应用探讨
数字化变电站研究报告
目前的状况
▪ 适合于数字化变电站的自动化装置 ▪ 数字化变电站的通信网络 ▪ 变电站自动化系统的形态（进步缓慢）
数字化变电站特征
站 控 层
间 隔 层 过 程 层
数字化变电站特征
与传统的变电站相比，数字化变电站具有的特点
Tx1
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ห้องสมุดไป่ตู้
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Interbay bus
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ABB PowerAut omati onAG
500SC5M00SCM500SCM 0Tx11 0Tx11 0Tx11 Rx1 Rx1 Rx1
Tx2 Tx2 Tx2 Rx2 Rx2 Rx2 Tx3 Tx3 Tx3 Rx3 Rx3 Rx3
500SC5M00SCM 0Tx11 T0x11 Rx1 Rx1
技术进步提供的条件和带来的挑战?通信技术和网络技术的发展?基于全面的信息共享和信息交换的变电站自动化系统目前的状况?适合于数字化变电站的自动化装臵?数字化变电站的通信网络?变电站自动化系统的形态进步缓慢变电站的发展数字化变电站研究报告29162020过程层间隔层站控层数字化变电站特征数字化变电站研究报告39162020与传统的变电站相比数字化变电站具有的特点?采用新型互感器通过过程总线实现测量信息的全面共享?间隔层甚至站控层自动化功能突破智能装置的边界实现自由分布和应用集成?取消传统的硬接线自动化功能之间的逻辑配合关系建立在信息交换的基础上?变电站作为电力自动化系统的信息源和控制终端通过信息传输为控制中心系统提供更加完整和丰富的信息例如一次设备监测信息二次设备监测信息电网运行状态信息电网故障信息计量信息等?变电站自动化系统成为整体电力自动化系统的有机组成部分通过变电站信息传输可以实现如区域无功优化策略区域防误策略区域备自投策略电网故障分析系统等控制中心功能
数字变电站技术的探讨研究
数字变电站技术的探讨研究摘要:本文通过对数字化变电站、常规变电站技术进行了分析并对其提出所存在的问题，并对数字变电站建设中出现的新问题进行了研究探讨。
关键词：数字化变电站；继电保护；iec61850变电站；abstract: based on digital substation technology, conventional substations are analyzed and put forward the existing problems, and the digital substation construction in the emergence of new problems were discussed. keywords: digital substation; relay protection; iec61850 substation;中图分类号：tm411+.4 文献标识码：a文章编码：引言目前,在国内变电环节有常规变电站和数字化变电站2大模式。
常规变电站存在着采集资源重复、多套系统并存、厂站设计和调试复杂、互操作性差、标准化规范化不足等问题;数字化变电站存在着缺乏相关标准规范、过程层设备稳定性和可靠性有待验证、缺乏相关评估体系和手段等问题。
另外,随着特高压电网建设进入实用化阶段,风电、光伏发电等新能源也将陆续接入系统,因此对系统的安全稳定性要求就会更高,同时也对作为智能电网支撑节点的变电站提出了新的要求。
所有这些都影响了变电站生产运行的效率,不利于电网安全运行水平的进一步提高,迫切需要一种新的变电站模式。
智能变电站是科技进步的必然趋势.正如继电保护和安全自动装置的实现原理由最初的电磁型、晶体管型、集成电路型逐渐发展到现在的微机型原理一样,体现了一个从能量型逐步向低功耗非能量型的发展过程。
智能变电站相关技术的应用与推广,进一步证实和延续了这一发展规律。
国际电工委员会提出的变电站通信网络与系统的国际标准iec61850为智能变电站和电力系统信息化提供了全面的建设规范.以下以iec61850 为基础,提出了智能变电站建设方案。
数字化变电站浅谈
数字化变电站浅谈[摘要] 近年来，随着“两网”改造的深入和电网运行水平的提高，大量中低压变电站按“无人值班，少人值守”原则设计，系统具有完整的监控保护功能。
大量采用方集中控制、操作等自动化技术的变电站投入运行，既提高了劳动生产率，又减少了人为误操作。
本文主要对数字化变电站的基本特征和网络结构做简要介绍。
[关键词] 变电站数字化网络化我国变电站综合自动化技术经过十多年的发展已经达到一定的水平。
并且在变电站已部分实现自动化和网络化，如今新建变电站，无论电压等级高低，基本采用综合变电站自动化系统，许多老变电站也通过改造实现变电站综合自动化。
变电站综合自动化技术的广泛采用对提高电网建设的现代化水平，增强了输配电和电网调度的能力起到了积极的作用。
1 数字化变电站的的基本特征数字化变电站就是使变电站的所有信息采集、传输、处理、输出过程由过去的模拟信息全部转换为数字信息，并建立与之相适应的通信网络和系统。
它的基本特征体现在设备智能化、通信网络化、模型和通信协议统一化、运行管理自动化等方面。
数字化变电站包括变电站当地监控、继电保护、通信服务器、测控装置、五防、VQC和小电流接地选线等二次设备，以及光电互感器等部分智能一次设备。
采用分层分布结构，分为变电站层、间隔层和过程层。
过程层包括光电互感器和智能开关设备等智能一次设备。
智能一次设备和二次设备间用光纤以太网交换信息，具有节省控制和信号电缆、无电磁兼容问题、测量准确度高和可靠性高等优点。
间隔层在站内按分布式配置。
间隔层的设备根据需要采用集中布置或直接下放至开关场，各间隔设备相对独立，仅通过通讯网互联，并同变电站层的设备通信。
变电站层设备也采用分布式、开放式设计，组态完成站内监控功能，全面提供设备状态监视与控制、保护信息记录与分析、站级五防、站级VQC等功能。
变电站层采用此配置模式，一方面保证了系统整体的可靠性，另一方面，也使得功能选择、配置更灵活、更合理。
2 数字变电站的系统结构1）智能化的一次设备智能化的一次设备包括光电/电子式互感器，智能化断路器等。
探究数字变电站的自动化技术应用
探究数字变电站的自动化技术应用摘要随着社会的日益进步，科学技术发展的日新月异，变电站的系统控制技术也在不断转变。
本文主要针对数字变电站自动化技术研究的重要性进行了一系列的分析，并对自动化技术在数字变电站的应用和设计进行了详细的研究。
关键词数字变电站；自动化技术；应用；探究在现代化技术迅速发展的今天，人们对电的需求量也在不断增加。
变电站作为电力系统中最核心的部分，在整个供电系统中起着至关重要的作用。
数字变电站的建造使得变电站的运行机制更加的高效、便捷、安全。
本文主要介绍了数字变电站的结构、特点、优点和数字变电站自动化技术研究的重要性及其应用。
1 数字变电站概述1.1 数字变电站的结构数字变电站的体系结构一般趋向于分层分布式，其中包括设备层（过程层）、间隔层、站控层（变电站层）三层，如图1所示。
设备层一般通过采集电力系统中的实时电气量，来对电力系统的母线、变压器、断路器等设备的状况进行检测。
数字变电站的间隔层则一般包括很多保护和测控装置，比如安全自动装置、测控装置、电能计量装置、保护装置和故障录波器等，因此，间隔层不仅能够及时对设备进行一次保护，还能够实现变电站的实时信息数据的传输工作。
站控层一般包括操作员站、运动装置、主机以及五防工作站等，它不仅要对全站的实时数据进行汇总并向调度中心发送数据信息和接收数据信息，还要在接受到任务后及时执行设备层，实现变电站内的人机联系，并对设备层和间隔层的变电设备进行参数修改工作和线上维护工作。
1.2 数字变电站的特点（1）一次设备更加智能化随着科技的进一步发展，传统的各种变电设备也越来越智能化，比如利用数字输出的电子式互感器和智能高压电器等，电子式互感器改变了传统利用铁芯加线圈的模式，去掉了铁芯结构，进而消除了磁饱和，更加的适应变电厂的电的生产。
而智能高压电器则可以实现变电设备的自动调节与控制、自动的检测自身的故障情况、实现远距离控制中心通信等。
智能化的组合电器可以实现变电设备的自动控制功能，一次设备排雷器则可以将绝缘污秽、动作次数、泄漏电流以及避雷器所对应的电压互感器的电压信号等信息发送给测量单元。
网络通信技术中数字化变电站应用
网络通信技术中数字化变电站应用摘要:通过对数字化变电站网络通信的特征以及应用优势分析，以及对数字化变电站网络通信结构和要求的分析，就能有助于理论的进一步丰盛.关键词:数字化;变电站;网络通信技术电站的自动化开展目标已经实现，数字化变电站网络通信技术的广泛应用下，大大提高了网络通信的效率和质量，对变电站的智能化目标实现打下了根底。
1数字化变电站网络通信的特征以及应用优势1.1数字化变电站网络通信的特征体现数字化变电站网络通信有着鲜明的特征，主要体现在一次设备数字和智能化上，变电站的传统电磁式互感器已经通过电子式互感器进行替代，这样就能向外提供数字式光线以太网接口。
而在站内那么是通过对数字通信智能变压器以及断路器的应用，对实际一次设备应用的要求能到达。
数字化变电站网络通信的特征还体现在二次设备的数字和网络化层面，通过二次信号传输在光线以太网技术的应用下得以实现。
变电站通信网以及系统能实现规范化的目标，这样就能有效保证变电站设备互操作性性能的提高，同时在运行管理系统自动化的特征上也比拟突出，实现了自动化管理的目标。
1.2数字化变电站网络通信技术应用优势数字化变电站网络通信技术的应用广泛，正是因为其技术优势比拟突出，体现在对信号传送的抗干扰能力比拟强，信号传输需要多个环节，这就受到电缆损耗以及电磁兼容等工艺因素的影响。
数字化变电站网络通信技术的应用，就使得信号在光缆的使用下进行以数字形式传输，这样就大大提高了信号传输的抗干扰能力。
数字化的网络通信技术的应用对信号量测进度和互感器动态性能能有效提高，这样就防止了传统电磁式互感器采用铁芯造成的饱和，以及铁磁谐振因素带来的影响，能有效爱护自动装置，为电气暂态的特性准确性起到了保证作用。
另外，数字化变电站网络通信技术的应用优势，还体现在网络化信号传输共享效率的提高方面。
数字化变电站通过光纤以及以太网的应用能实现设备连接，这就对信号传输的整体效率得到了有效提高，对站内爱护以及运动就能共享网络信息平台，对设备重复设置能进行有效防止。
数字化变电站技术及方案
数字化变电站技术及方案目录一、数字化变电站技术概述 (2)二、数字化变电站技术基础 (2)1. 数字化变电站定义及特点 (4)2. 关键技术原理 (5)3. 数字化变电站系统架构 (6)三、数字化变电站主要技术内容 (8)1. 智能化电气设备技术 (9)2. 互感器数字化技术 (11)3. 测控与保护技术 (12)4. 自动化监控系统技术 (13)5. 数据采集与处理技术 (15)6. 通信网络技术 (16)四、数字化变电站实施方案 (17)1. 设计原则与目标 (19)2. 系统规划与设计流程 (20)3. 设备选型与配置方案 (21)4. 系统安装与调试流程 (22)5. 工程实施案例分享 (24)五、数字化变电站的优势分析 (25)1. 提高工作效率与质量 (26)2. 降低运营成本及风险 (27)3. 增强系统可靠性与稳定性 (28)4. 提升设备智能化水平 (29)5. 促进信息化管理发展 (30)六、数字化变电站的挑战与对策建议 (31)1. 技术挑战分析 (33)2. 安全风险挑战与对策建议 (34)3. 管理挑战与对策建议 (36)4. 人员培训与技能提升策略 (37)5. 未来发展趋势预测与建议 (38)七、总结与展望 (40)1. 项目成果总结评价 (41)2. 经验教训分享与反思 (42)3. 未来发展趋势预测及展望 (44)一、数字化变电站技术概述实时监测：通过数字化的采样和处理技术，能够实现对电网状态信息的实时监测和获取，提高了电网监控的准确性和实时性。
自动化控制：利用先进的自动化控制技术，对电网设备进行自动调节和控制，提高电网运行的自动化水平。
数据集成与共享：数字化变电站技术实现了数据的集成与共享，便于不同系统间的数据交互和信息共享，提高了数据的利用效率和电网的管理水平。
提高供电质量：通过对电网运行状态的实时监控和控制调整，能有效保障电网的稳定运行和供电质量。
同时能够快速地识别和排除电网故障，减小电网的停电范围和停电时间。
浅议数字化变电站设计、运行中面临的问题
浅议数字化变电站设计、运行中面临的问题摘要：数字化变电站的建设，一方面使电力设计人员掌握了关键技术，积累了丰富经验，另一方面也让电力企业认识到现阶段数字化变电站存在的不足和问题。
只有在实践中不断积累经验，不断改进和完善相关设计，把自动化、保护、调度和通信等多个专业综合起来，才能最终实现数字化电网的战略目标。
关键词：数字化变电站；设计；运行；问题一、数字化变电站的概念数字化变电站，主要由网络化二次设备以及智能化一次设备两部分构成，其实数字化变电站是整个电网设计中，比较重要的一个环节。
相比较原来传统的变电站，数字化变电站自身的优势是不言而喻的，严谨的管理、有序的运转、高效的建设、科学的设计等等一系列都为它自身创造了十足的优势。
在2006年的时候，云南省验收了110kV是数字变电站，而这所变电站的建成对于中国来说是有划时代的意义的，因为这是中国真正意义上的数字化变电站。
这也就说明了中国现在在变电站数字化的领域，开始向国际先进水平靠拢，它在很大一方面填补了中国数字化的空缺，而对于中国自身的发展也也具有十分深远的影响。
二、数字化变电站的特点2.1数据采集趋于数字化对于数字化变电站，其电气测量系统也属于数字化系统，变电站的整个电气量采集、输送、处理和输出过程均是把模拟信号变成数字化信号，从而电气隔离一次系统以及二次系统。
2.2系统结构层次化由于数字化变电站所依据的建设标准为IEC61850，所以其结构体系具有一定的层次，其逻辑结构本身有三个层次，即：站控层、过程层及间隔层。
不同层次之间利用光纤信号实现通讯，和以前的电缆进行比较，其具有比较高的抗电磁干扰性，并且接线比较简单，信号传输速度非常快。
2.3采用智能化电气设备数字化变电站的构建基础就是智能电气设备，其中主要有新型断路器以及电子式互感器等，其可以有效结合电子技术以及微机技术，从而精准控制各个电气设备。
2.4系统结构非常紧凑因为数字化变电站使用了很多智能电气设备，所以其测量控制系统本身重量比较轻，并且体积相对较小，能够将其集成于相应智能控制柜里面，从而优化组合其所具有的功能。
浅析数字化变电站发展及应用
我 国变 电站 自动 化 技 术 经 过 二 十 多 年 的 发 展 已 经 达 到 一 定 的水 平 ， 变 电站 综 合 自动 化 化 技 术 的广 泛 采 用 提 高 了 电 网建 设 的 现 代 化 水 平 ，增 强 了 电 网输 配 电能 力 和 电 网 调 度 的 能 力 ，降 低 了 变 电站 建 设 的 总 造 价 。 随 着 智 能 化 开 关 、 光 电式 电流 电压 互 感 器 、 一 次 运 行 设 备 在 线 状 态 检 测 、 变 电站 运 行 操 作 培 训 仿 真 等 技 术 日趋 成 熟 ， 以及 计 算 机 高 速 网 络在 实时系 统中的开发应 用，变 电站中所有 信 息的采集 、传输和处理 全部数字化 将成为 变 电站 自动 化 建 设 的 必 然 趋 势 。 １ ． 数 字 化 变 电站 国 内外 发 展 情 况 数 字 化 变 电站 是 基 于 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ 标准， 其工 作方 向是：追求现代 技术水平 的通信体
果 确 需 使 用 传 统 非 智 能 设 备 ，应 通 过 配 置 智 能 终 端 将 其 改 造 为 智 能 设 备 。设 备 间 信 息 传 输 的方式为 网络通信或 串行通信 ，取代传统 的控 制 电 缆 、Ｃ Ｔ 电 缆 和Ｐ Ｔ 电缆等硬接线 。 数字 化 变 电站 的 设备 状 态信 息 应包 括 其 自身 健 康 状 态 。设 备 根 据 需 要 设 计 相 应 的 在 线 检 测 功 能 ， 实 时 提 供 设 备 的健 康 状 态 信 息 ， 变 电站 自动 化 系 统 可 根 据 设 备 健 康 状 态 提 出 检 修 要 求 ， 实 现 计 划 检 修 向状 态 检 修 的 转 变。 数 字 化 变 电站 不 需 解 决 不 同制 造 商 设 备 信 息 代 码 表 不 统 一 的 问 题 。 数 字 化 变 电站 的 设 备 信 息 应 符 合 标 准 的 信 息 模 型 ， 具 有 “自 我 描 述 ”机 制 。 采 用 面 向 对 象 自我 描 述 的方 系 ，实现完全 的互操作性 ，体系 向下兼容 ， 法 ， 传 输 到 自动 化 系 统 的 数 据 都 带 说 明 ， 马 基 于 现 代 技 术 水 平 的标 准 信 息 和 通 信 技 术 平 上 建 立 数 据 库 ，使 得 现 场 验 收 的验 证 工 作 大 台，在Ｉ Ｔ 系 统 和 软 件 应 用 通 过 数 据 交 换 接 口 大 简 化 ，数 据 库 的维 护 工 作 量 大 大 减 少 ，实 标 准 化 实现 开 放 式 系 统 。 现 设备的 “ 即插即用 ”。 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ 标 准 提 供 了变 电 站 自 动 化 系 按照Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ 标 准 ，变 电 站 的 功 能 应 分 统 功 能 建 模 、 数 据 建 模 、 通 信 协 议 、 通 信 系 为 站 控 层 、 间 隔 层 和 过 程 层 。变 电 站 通 信 系 统 的 项 目管 理 和 一 致 性 检 测 等 一 系 列 标 准 。 统 应 有 满 足 以下 需 求 的 直 接 通 信 接 口 ： 按照 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ 标 准 建 设 变 电站 的通 信 网 络 和 ① 间 隔 层 和 变 电站 层 之 间 的数 据 交 换 ： 系 统 ，是 建 设 数字 化 变 电站 的有 效 途 径 。 ② 间隔层和远 方保护之 间的保护数据交 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ 标 准 的 发 布 和 符 合 其 标 准 的 设 备 的 换 ； 推 出，为建 设数字化变 电站提供 了坚实的基 ③ 间 隔 层 内数 据 交 换 ； 础。 ④ 过 程 层 和 间 隔 层 之 间Ｔ Ｖ 和Ｔ Ａ 暂态数据 国外针对 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ 标 准 的 应 用 和 研 究 交 换 ； 开 始 较 早 ，相 应 的示 范 工 程 在 制 定 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ ⑤ 过程层和间隔层之间控制数据交换 ； 的过 程 中就 开 始 实 施 。 美 国、 德 国 、 荷 兰 等 ⑥ 间隔 层 和变 电站层 之 问 控制 数据 交 国都 有 示 范 工 程 ， 用 以验 证 标 准 ，通 过 实 践 换 ； 来 促 进 标 准 的 进 一 步 完 善 。在 德 国 有 一 个 示 ⑦ 变 电站 层 与 远 方 工 程 师 站 数 据 交 换 ； 范 工 程 ，参 加 这 个 工 程 的 有 Ｓ Ｉ Ｅ Ｍ Ｅ Ｎ Ｓ ，Ａ Ｂ Ｂ ， ⑧ 间隔层之间直接数据交换 ； Ａ Ｌ Ｓ Ｔ Ｏ Ｍ 等 公 司 ， 用 一 个 公 司 的 变 电 站 主 站 和 ⑨ 变 电站 层 内数 据 交 换 ； 其他 公 司的 Ｉ Ｅ Ｄ 相 联 ， 然 后 用 另 一 个 公 司 的 ⑩ 变 电站 装 置 和 远 方 控 制 中 心 之 间 的控 变 电站 主站和 其他 公 司的Ｉ Ｅ Ｄ 相 联 ，示 范 工 制 数 据 交 换 。 程 的总 结 己在 ２ ０ ０ ０ 年Ｃ Ｉ Ｇ Ｒ Ｅ 会议上发表 。 数 字 化 变 电 站 的 物 理 设 备 间应 能 实 时 、 我 国 引进 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ 的工 作于 ２ ０ ０ １ 年 开 高 效 、可 靠 的 交 换 信 息 ， 以太 网通 信 技 术 是 始 ，２ ０ ０ ５ 年 完 成 我 国 的 各 主 要 电 力 设 备 制 满 足 这 种 要 求 的 最 佳 选 择 。 根 据 Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ 及Ｅ Ｐ Ｒ Ｉ 造 商也积极研 究符合 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ 标 准 的 变 电站 的 实 验 报 告 表 明 ，现 有 的 以太 网通 讯 技 术 能 次 和二次设 备， 已有 不少产 品通 过 了鉴定 够 满 足 变 电 站 自动 化 的 通 讯 要 求 。 以太 网技 和 投 入 运 行 。 同 时 ，一 些 研 究 机 构和 试 验 仪 术 是 主 流 的 通 信 技 术 ， 具 有 极 佳 的 经 济 性 ， 器 制 造 商 也 正 在 研 制 数 字 接 口 的 一 次 和 二 次 并且还在快 速发展 中，为变 电站 自动化系统 设 备 的测 试 仪 器 。 提 供了广阔的发展空间 。 ２ ． 理 想 数 字化 变 电 站 数 字 化 变 电 站所 有 设 备 的 功 能 和 数 据 按 数 字 化 变 电 站 的 基 本 概 念 为 变 电 站 的 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ 建 模 ， 采 用 映 射 到 删 ｓ（ 制 造报文规 信 息 采 集 、传 输 、 处 理 、 输 出过 程 全 部 数 字 范 ） 的Ａ Ｃ Ｓ Ｉ （ 抽 象 通 信 服 务 接 口） 、Ｇ Ｏ Ｏ Ｓ Ｅ（ 面 化 ，基本特征 为设备智 能化、通信 网络化 、 向变 电站事件 的通用对 象） 、Ｓ Ｖ（ 采样 值） 、 模 型 和通 信 协 议统 一 化 、运 行 管理 自动化 Ｓ Ｎ Ｔ Ｐ （ 时 间同步） 等通信 协议实现各 种通信功 等 。 数 字 化 变 电 站 建 设 的 关 键 是 实 现 能 满 足 能 。 由于 所 有 设 备 使 用 统 一 的功 能 模 型 、数 上 述 特 征 的通 信 网 络 和 系 统 。 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ 标 准 据 模型和通 信协议 ，实现 了不 同厂 家设备 间 包括 变 电站通 信网络和 系统的总体 要求、功 的可互操作性。 能 建 模 、数 据 建 模 、通 信 协 议 、 项 目管 理 和 数字化变 电站的信息充分 共享，满足功 致 性检测等 一系列标 准。按照 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ 标 能 分 布 实 现 的 要 求 。变 电站 中所 有 设 备 均 从 准 建 设 通 信 网 络 和 系 统 的 变 电站 ， 可 符 合 数 通 信 系 统 中 获 取 所 需要 的 其 他 设 备 的 信 息 ， 字 化 变 电站 的 要 求 。 并 通 过 通 信 系 统 向其 他 设 备 传 输 输 出 信 息 和 数 字 化 变 电站 的 主 要 一 次 设 备 和 二 次 设 控 制 命 令 。 按 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ 通信协议 ，可传输设 备 都 应 为 智 能 设 备 ，这 是 变 电站 实 现 数 字 化 备 的 完 整 信 息 ， 包 括 状 态 、 配 置 参 数 、 工 作 的基 础 。智 能 设 备 具 备 可 与 其 他 设 备 交 互 参 参 数 、与 其 他 设 备 的逻 辑 关 系 、软 硬 件 版 本 数 、 状 态 和 控 制 命 令 等 信 息 的 通 信 接 口 。如 等 。 变 电 站 的 功 能 可 分 布 在 多 个 物 理 设 备
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《工业控制计算机｝２０１３年第２６卷第６期
数字化变电站过程层传输标准的应用探讨
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｏｆ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｌｅｖｅ
徐春霞’ 张艳霞 葛跃田 李 莹。
（１克拉玛依职业技术学院电子与电气工程系，新疆独山子８３３６００；
２天津大学智能电网教育部重点实验室，天津３０００７２；３鸟鲁木齐电业局调度中心，新疆鸟鲁木齐８３００１ １）
摘要
在ＩＥＣ６１８５０标准下有四种采样值传输标准：Ｆ．ｒ３规约、ＩＥＣ ６１８５０—９—１规约、ＩＥＣ ６１８５０—９—２及ＩＥＣ ６１８５０—９～２
ＬＥ版规约。对四种规约在传输的格式、通信方式、工程应用等方面进行了对比分析，研究了它们各自特性和用于工程实施
中的优缺点。深入了解这些规约，对于研发符合ＩＥＣ６１８０５０标准的数字化变电站、过程层网络规约的选择以及现场工程应
用有一定的现实意义。
关键词：ＦＴ３，ＩＥＣ６１８５０—９—１，ＩＥＣ６１８５０—９—２，ＩＥＣ ６１８５０—９－２ ＬＥ，采样值
Ａｂｓｔｒａｃｔ
ＦＴ３，ＩＥＣ６１８５０—９—１．ｆＥＣ６１８５Ｏ一９—２１ａｎｄ ＩＥＣ ６１８５０－９－２ ＬＥ ｄｅｆｉｎｅｄ ｔｈｅ ｓａｍｐｌｉｎｇ ｖａｌｕｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ ｂｅｌｏｎｇｓ ｔｏ
ｔａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｉｎ ｔｈｅ ＩＥＣ６１ ８５０ ｓｔａｎｄａｒｄｓ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｆｏｕｒ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｆｏｒｍａｔｓ，
ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ａ ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅｉｒ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．ａｎｄ
ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｆｏｒ ｐｒｏｊｅｃｔ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ．Ａ ｔｈｏｒｏｕｇｈ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ，
ｆｏｒ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｉｎ ｌｉｎｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ＩＥＣ６１ ８０５０ ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ ｄｉｇｉｔａｌ ｓｕｂｓｔ￣ｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｌｅｖｅｌ ｎｅｔｗｏｒｋ ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＦＴ３，ＩＥＣ６１８５０—９—１，ＩＥＣ６１８５０—９—２，ＩＥＣ ６１８５０—９—２ＬＥ，ｓａｍｐｌｅｄ ｖａｌｕｅ
国际电工技术委员ＩＥＣ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＥｌｅｃｔｒｏＴｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ）在过程层采样值的传输标准上陆续推出了 ＩＥＣ６００４４—７／８、ＩＥＣ６１８５０—９ １、ＩＥＣ６１８５０—９—２规约，并且公 共通信体系ＵＣＡ（Ｕｔｉｌｉｔｙ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ）又在 ＩＥＣ６１８５０—９—２规约的基础上发布并使用了ＩＥＣ６１８５０—９－２的 实现指南，即ＩＥＣ６１８５０—９—２ ＬＥ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｄｉｔｉｏｎ）版，这些标准 都是数字化变电站过程层采样值的通信传输规约，这些规约被 不同的公司用于不同时期的工程实践中，其应用程度也不同。 １ 过程层及过程层网络 数字化变电站的结构通常是“三层两网”——逻辑上三层，物 理上两网。即过程层、间隔层和站控层，站控层网络和过程层网络， 如图１所示。过程层是一、二次侧设备的结合面，包含的组件有断 路器、隔离开关、ＣＴ／、，－ｒ互感器等一次设备及其所属的智能组件 以及一些智能电子设备ｌＥＤ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）。如 果是过程层组网，网络还应该包括交换机，交换机上面连接着间隔 层的ｌＥＤ，下面连 接着过程层的智能 终端和合并器，智 能终端是目前数字 化变电站解决与传 统开关、变压器接 口的较好途径。合 并器目前发送的数 据格式分别为 Ｆ１－３、ＩＥＣ ６１８５０— ９－１、ｌＥＣ ６１８５０— ９－２（ＩＥＣ６１８５０－ ９－２ ＬＥ）。 工作站１ 工作站２ 运动站 站控层｛殳备 站撞甚闷络 闩ｌ鬲层设备 过程届网络 过程层设备 电子式互毫鼍 智蕾一次设鲁 图１ 数宇化变电站的结构图 ２过程层数据传输标准的分析
２．１ ＦＴ３全光纤电流互感器数据通信协议传输规约
ＦＴ３规约是ｌＥＣ６００４４～８中定义的电子式互感器数字输出
接口的通信规约，标准中的链路层帧格式采用的是ＩＥＣ６０８７０—
５—１［． 定义的定长ＦＴ３，ＦＴ３帧格式如图２所示。在数字输出部分
ＩＥＣ６００４４—８规定的典型做法是将７个电流５个电压互感器的
二次变换器组成一个合并单元，将所有的测量量转换为数字量
串行输出，数字输出采用单相的点对点联接到ｌＥＤ，传输介质为
光纤。标准中数字输出采用曼彻斯特码进行编码，高位先传送，
数据帧的速率都为２．５Ｍｂｉ ｓ（国内扩展为１０ＭｂｉＶｓ），调制后的
传输速率为５Ｍｂｉｔ／ｓ。ＦＴ３规约链路层采用ＦＴ３定长格式，应用
层报文模型定义和通信格式与ＩＥＣ ６１ ８５０—９—１兼容。ＦＴ３帧格
式优点是数据具有完整性，传输延时确定，在高速数据处理中能
进行多点同步数据的链接，硬件、软件实现简单。缺点是串口方
式传输采样值，带宽较低，点对点连接时，同一模拟量多装置必
须引独立的多根光纤。光纤数目较多，共享性差，通道固定，扩展
不易。早期的数字变电站过程层多用此种传输方式传输数据。
ｌ字节卜２ 字节３一ｌＢ 字节ｌ９－２０ 字节２卜３６ 字节３７—３８ Ｉ字节３ ５４ 字节５５—５６ １
ｌ起始字节 用户数据１ ｃＲｃ校验数据１ 用户数据２ ｃ校验数据２ 用户数据３ ｃＲｃ校验数据
图２ Ｆｌ３帧擎式
２．２ ＩＥＣ６１８５０—９—１采样值点到点传输规约
ＩＥＣ６１８５０—９—１规约是ＩＥＣ为了适应数字化采样值传输方
案在数字化变电站建设初期，传输基于电子式互感器的标准
ＩＥＣ６００４４—８相一致的单向多路点对点串行通信链路的采样
值。该模式只提供报文传输一种服务，即通过合并单元撮供多个
光纤数据输出接１３，与间隔层设备之间通过光纤点对焦进行连
接。如图３所示阐述了该种接１３的原理。点对点传送方式只需考
虑传送介质的带宽和接受方ＣＰＵ处理数据的能力，而不用担心