浅析智能变电站过程层组网模式
智能变电站过程层应用技术探析
智能变电站过程层应用技术探析【摘要】智能变电站是我国社会经济发展中的重要内容，不同于常规变电站，具有一项重要的内容就是过程层。
但是，在设计过程层时，存在一定的问题。
本文对智能变电站过程层的概念、组成和基本要求进行阐述，分析过程层组网方案的优缺点，同时对智能变电站过程层的设计方案进行测试，提出有效的应用技术，提高了通信网络的可用度，具有重要的作用。
【关键词】智能变电站；过程层；应用技术智能变电站自动化系统主要由三个不同的结构组成，分别是站控层、间隔层和过程层。
相对于常规变电站来说，智能变电站具有的一项最大的区别就是过程层。
但是，智能变电站过程层的实现具有较大的难度。
相对于传统的变电站，智能变电站设置过程层可以有效解决设备容易受到干扰、信息资源不能实现共享、高低压不能实现有效隔离等问题。
1 简述智能变电站的过程层1.1 过程层的定义智能变电站自动化系统三层之间，实现连接的主要方式是应用分层、分布和开放式网络系统。
其中，智能变电站的过程层是最底层的，属于一次设备和二次设备的结合面，主要的作用是实现对运行设备的状态监测、实时运行电气量的采集和操作控制命令的执行等功能。
同时，智能变电站的过程层还能实现基本状态量和模拟量的数字化输入或者输出。
详细地说，智能变电站把间隔层的一些功能下放到了过程层。
例如，智能变电站开关量的输入和输出、模拟量的A/D转换。
相应的信息可以通过过程层网络实现传输，对智能变电站的信息采集方式、实时性和准确度等据具有直接的影响。
过程层的信息传输主要是利用光纤通信方式，服务的方式主要分为2类，是GOOSE信息传输和分采样值传输（SMV）。
1.2 过程层的组成智能变电站中过程层的基本构成包括很多内容。
例如，变压器、电流/电压互感器、断路器和隔离开关等一次设备以及与这些一次设备所属的智能组件和独立的智能电子装置等。
相对于传统的变电站来说，智能变电站的一次设备和二次设备产生了比较大的变化。
例如，一次设备中电子互感器取代了原来的电磁式互感器，智能化开关取代了传统开关设备。
智能变电站几种过程层组网方案及在实际工程中的应用
智能变电站几种过程层组网方案及在实际工程中的应用摘要：智能变电站引入过程层的概念，本文根据作者实际从事的工程以及设计专业出发，总结了几种典型的过程层组网方案以及它们在不同工程中的应用，重点针对过程层goose组网、smv点对点直采以及混合型组网方式进行对比，为工程实施以及设计方案的确定提供一些参考。
关键词：智能变电站；过程层组网；iec61850；vlanseveral process level networking schemes of digital substation and application in practical engineeringsu zhantao，zhan zhongguan(nari technology development co., ltd., nanjing 210061, jiangsu province, china)abstract:the digital substation is introduced to the process level concept. this artical is based on the authors who working on the engineering and designing, summarizing several typical networking schemes of digital substation and the application in different practical engineering, especially focus on the contrasting of goose networking, smv point-to-point directly acquisition and mixed type of networking in the process level. providing some reference resources for the engineering and designingkey word: digital substation, process level networkingschemes,iec61850, vlan中图分类号：tm63文献标识码： a 文章编号：0 引言一般认为，智能变电站的系统架构分为站控层、间隔层和过程层，站控层和间隔层之间的网络为制造报文规范网(rnanufacmringmessagespecification,mms)，间隔层和过程层之间的网络为过程层网，过程层网络包括采样值网(sampledmeasuredvalue,smv)和面向对象的变电站通用事件网(genericobjectorienwasubstationevent,goose) 。
浅谈智能变电站组网方案
浅谈智能变电站组网方案摘要：变电站作为电力系统中一个重要的环节，是连接发电站与电力用户之间的一个关键所在。
目前智能电网技术的发展已经日趋成熟，国内变电站自动化、数字化、智能化也得到了相应的发展，由此产生了智能变电站。
文章首先介绍我国智能变电站发展现状，同时对智能变电站架构体系进行分析，并着重阐述智能变电站组网优化方案。
关键词：智能变电站；组网方案；电力系统；发电站；电力用户文献标识码：A中图分类号：TM76 文章编号：1009-2374（2016）05-0117-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.05.059 常规变电站主要指的是变电站具有全站统一的数据模型和通信平台，变电站内一次电气设备和二次电子设备间均实现数字化通信，并在此平台基础上实现智能装置间的相互操作。
而智能变电站具有一次设备数字化、智能设备网络化、基础数据完备化、信息交换标准化、运行控制自动化、信息展示可视化、分析决策在线化、保护控制协同化、设备安装就地化等特点。
与常规变电站相比，智能变电站能实现很好的低碳环保效果，具有良好的交互性和可靠性等优点。
智能变电站的运行使用不但提高了电网体系运行质量与效率，而且对于保证电网运行的安全稳定性具有显著作用。
1 我国智能变电站发展现状我国智能变电站相对于国外发达国家研究与开发起步较晚，2009年我国的智能电网建设开始试点规划，到2010年底我国就已建成110～750千伏智能变电站18座，在建56座，同时在23个城市核心区建设智能配电网。
2011年我国智能电网建设在全国范围内全面起步，计划在“十二五”期间建成智能变电站5000座。
到2015年为止，我国的智能电网建设已经初见成效，国家电网将能够支撑9000万千瓦风电和800万千瓦太阳能发电的接入和消纳。
同时对于大家关心的智能电网的安全性问题，国家电网建立了系统的特高压与智能电网技术标准体系，发布企业级标准267项、行业标准39项、国家标准20项、国际标准7项。
220kV龙泉智能变电站组网方式分析
220kV龙泉智能变电站组网方式分析220kV龙泉智能变电站组网方式分析【摘要】根据智能变电站与传统综合自动化变电站的不同，介绍了智能变电站的技术特点和系统结构;结合220kV龙泉智能变电站实际，分析了智能变电站过程层组网方式和技术方案，以使这些智能化设备更好地得到利用、维护，达到更高的运行水平。
【关键词】智能变电站;过程层;组网方式1.引言随着220kV龙泉智能化变电站的投产，开启了保定供电公司智能化变电站时代。
智能变电站定义为采用先进、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。
本文旨在以龙泉站为例，介绍和分析其三层两网的组网方式，重点分析过程层结构和技术方案。
2.龙泉站总体介绍220kV龙泉变电站是保定地区第一座智能变电站，本期不上主变，为开关站。
终期建设3台480MV A主变，220kV规划出线10回，本期7回。
220kV为双母单分段接线形式。
220kV二次设备采用三层两网组网形式，实现了智能化。
一次设备采用山东泰开公司的GIS设备，为常规设备，与普通综自站相同。
10kV一次和二次设备均为常规的综自设备，出线2回，为本站提供站变电源。
线路主保护1采用国电南自公司生产的PSL603U型光纤电流纵差保护装置，采用专用光纤通道传输保护信号;线路主保护2采用南瑞继保公司生产的PCS-931型光纤电流纵差保护装置，采用MUX-2MC型2M数字接口复用光纤通道传输保护信号，安装在通信接口柜上。
每回220kV线路配置一台测控装置，采用北京四方公司生产的CSI-200EA 型测控装置，两套保护装置和测控装置采用同屏布置。
每回220kV线路配置2台北京四方公司生产的CSN-15B型合并单元和JFZ-600型智能终端，合并单元通过电缆接受常规互感器输出的模拟信号，智能终端通过电缆与开关机构箱相连，合并单元和智能终端均布置于220kV线路智能组件柜上。
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。
浅析智能变电站网络结构
浅析智能变电站网络结构摘要：智能变电站网络建设是国家智能电网的最重要、不可或缺的核心组成部分，直接关系到整个电网的可靠性和安全性。
随着智能变电站的建设，网络在智能变电站中的地位越来越重要，文章在能变电站网络特点的基础上，对常见网络结构及其优缺点进行了比较，并理清了变电站总线网络和过程层网络的组网方案及网络结构之间的关系，对于建设高效、可靠的变电站网络结构具有重要意义。
关键词：智能变电站；网络结构；分析随着智能变电站的大规模建设和快速发展，采用网络技术代替传统变电站的电缆传输，解决了很多固有缺陷，加速了信息采集速度，增强了信息抗干扰能力，提高了系统的操作性。
为了增强系统运行的安全性和可靠性，以太网技术在变电站自动化系统中的应用日益广泛，通信网络通常采用不同的网络拓扑结构来提高系统运行的可靠性。
因此，在智能变电站建设初期有必要对各种网络结构进行分析研究，以便在智能变电站网络系统建设中进行正确的网络选型。
1 智能变电站系统基本结构智能变电站自动化系统的基本结构继承了原传统数字化变电站的层次划分，从功能实现上也划分为3层，分别是站控层，间隔层和过程层。
这三层之间的关系如下：站控层位于智能变电站的顶层，包括主机与操作员站、远动通信系统，对时系统等，其主要功能是汇总实时数据，实现全站设备的监视、告警、控制等交互功能，同时执行调度下达的操作命令。
间隔层位置是站控层与过程层中间，其主要任务是汇总过程层实时数据信息，实施对一次设备进行保护和控制功能，实现本间隔操作闭锁，并进行一次电气量的运算和计算。
过程层是智能变电站的最底层，是智能化电气设备的智能化部分。
设备主要包括互感器、执行单元、合并单元等，其功能主要是电气量采集检测、执行操控命令和运行设备状态检测。
2 智能变电站网络特点智能变电站的三个层次共有10类逻辑接口，从逻辑上可并入两个网络总线，即变电站总线网络和过程层总线网络。
其中，变电站总线网络连接了站控层设备与间隔层设备，主要是传输站控层和间隔层内部以及层之间的数据通信，变电站总线网络主要传输MMS 和对时报文。
高电压等级智能变电站过程层组网探讨(1)
高电压等级智能变电站过程层组网探讨作者：乔永亮来源：《华中电力》2013年第05期摘要：智能站内网络系统的运行状况对智能变电站的可靠、安全运行影响尤为重要。
过程层网络作为智能变电站的基础网络，直接关系到全站数据采集和保护运行的可靠性和实时性。
在数字化变电站发展过程中，独立组网到全站共网再到直采直跳模式等网络结构在GOOSE组网应用中各存优缺点，文章针对不同电压等级变电站配置情况，利用网络记录分析对网络数据流量及延时等重要因素进行了详细的对比分析，比较了各组网模式下的适用情况。
关键词：智能变电站直采直跳组网模式一引言智能变电站由智能化一次设备和网络化二次设备分层构建，一、二次设备的互联、互通是以集成通信技术为基础的，而要实现集成通信，必须使用通用的标准。
以IEC61850标准为基础的通信体系，具有突出的技术特点：使用面向对象建模技术，使用分布、分层体系，使用ACSI、SCSM技术，使用MMS技术，具有互操作性，具有面向未来的开放的体系结构，因此能够实现数字化变电站内智能电气设备间信息共享和互操作。
在实际工程应用时，应根据电压等级、网络负载量、网络通信介质、经济性、安全性等因素确定GOOSE 的组网方式[1，2]。
二简介常见组网形式1.“多网融合”模式全站三层设备设置一层网络，单网结构，并按照IEC61850协议进行系统建模及信息传输，通信介质采用光纤。
站控层设备、智能组件及主变保护测控装置均接入该层网络。
采用MMS、GOOSE、SV和IEEE1588四网合一方式。
MMS、GOOSE、SV和1588全部在一个以太网中传输，简化了网络及交换机配置。
保护仍然采用直采直跳方式，即保护所需模拟量、开关量和跳闸信息均通过专用光纤直联，通信规约采用IEC61850-9-2。
闭锁信息、母线保护所需数据通过网络方式传输。
GOOSE是一种突发式的高实时低带宽流量，在间隔内和最大情况下只有10%负载，与采样值交换机共网运行完全不会影响GOOSE的实时性。
智能变电站过程层组网方案分析
智能变电站过程层组网方案分析李冬梅;王铭【摘要】过程层组网方式是智能电网建设中不可或缺的组成模块之一，与全站开关控制、数据采集的实时性、可靠性有直接联系。
本文对智能变电站过程层组网不同的组网方式所形成的网络方案进行探讨，并对虚拟网络划分所涉及的组播注册协议（GMRP）技术与虚拟局域网（VLAN）技术进行介绍。
%The process layer network is an integral part of the smart grid construction , with the total station switch control , real-time data acquisition , the reliability of direct contact . The Smart Substation process level network in different network formed by network solutions are discussed , involved in partitioning virtual network and multicast registration protocol ( GMRP ) technology and virtual LAN (VLAN) technology is introduced in this paper .【期刊名称】《现代制造技术与装备》【年(卷),期】2016(000)006【总页数】2页(P122-123)【关键词】智能;变电站;过程层;组网【作者】李冬梅;王铭【作者单位】中国石油大学胜利学院，东营 257000;中国石油大学胜利学院，东营 257000【正文语种】中文智能变电站过程层网络拓扑的主要结构有总线形网络、环形网络以及星形网络等。
其中，总线形网络网络延迟较高，安装成本低，但是其运行的稳定性和可靠性最低；环形网络网络延时较高，安装成本最高，但是运行方面的可靠性和稳定性较高；相对以上两种结构而言，星形网络结构总体优点比较突出，虽然其运行中的可靠性和稳定性不高，但是网络延迟比以上两种结构小，安装运行成本也不高。
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浅析智能变电站过程层组网模式
发表时间：2018-01-07T20:20:13.213Z 来源：《基层建设》2017年第30期作者：邹婵[导读] 摘要：智能变电站是智能电网建设的重要环节，过程层网络则是智能变电站的重要基础，直接关系到全站数据采集和开关控制的可靠性和实时性。
广西博阳电力勘察设计有限公司广西南宁 530023 摘要：智能变电站是智能电网建设的重要环节，过程层网络则是智能变电站的重要基础，直接关系到全站数据采集和开关控制的可靠性和实时性。
本文通过浅析智能变电站中过程层组网模式中直采直跳、网采网跳、直采网跳的模式，对继电保护直采直跳方案、网跳网跳和直采网跳三种方案的优点缺点对比，对延时、可靠性、经济性等方面进行分析。
通过比较建议智能变电站继电保护采用直跳与网跳两种
方案相结合的模式即可保证网络跳闸的可靠性，也可验证网络跳闸的可行性，推动智能变电站技术的发展。
关键词：智能变电站；组网模式；；直采直跳；网采网跳；直采网跳 1、智能变电站过程层的组网模式
所谓智能变电站，就是采用先进、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。
过程层网络，是一种用来连接间隔层设备与过程层设备的中枢网络。
过程层网在智能变电站系统中，有十分重要的作用。
在过程层网络上传输的数据，主要包括传输采样值、面向对象的变电站通用事件等等。
其模式是总线型、环形和星形这三种。
首先，总线形的网络连线方式相比较来说十分简单，以便于日后的施工。
但是其缺点是传输时间和网络延时比较长，由于是总线型的连接方式，所以总线中的任何线路出现连接故障，都会影响整个总线的信息传输使用。
其次是环形结构，这种结构的成本投资高，但是其硬件传输的可靠性强。
最后是星形连接方式，主要是将各子交换机之间都直接接入到主干网的交换机中，以便于减少交换机流量，提高了网络可靠性。
综上所述，星形网是过程层网络模式中的最佳选择。
2、组网方式
GOOSE：主要包括开关/刀闸位置，控制开关位置，异常/告警信号，闭锁信号等。
GOOSE链路相当于传统站中的直流控制和信号电缆，传输的是控制指令和信号。
SV：包括互感器二次侧的电压、电流瞬时值。
SV链路相当于传统站中的二次交流电缆，传输的是电压、电流的采样瞬时值。
过程层网络的组网方式主要有三种种:一种是SV按间隔独立接入,GOOSE统一组网的“直采网跳”方式；另一种则是SV与GOOSE分别组网传输的“网采网跳”方式，还有一种是SV和GOOSE分别独立按照间隔直连的“直采直跳”。
2.1、直采直跳模式：对于单间隔要直接跳闸，保护装置和智能终端采用点对点的光纤，对于跨间隔的保护功能，跳闸命令要通过GOOSE光纤网络。
直接采样是指智能电子设备(IED)间不经过以太网交换机而以点对点连接方式直接进行采样值传输，直接跳闸是指IED间不经过以太网交换机而以点对点连接方式直接进行跳合闸信号的传输。
2.2、网采网跳模式：通过配置交换机,同时将SV、GOOSE、IEEE1588独立组网或者共网组建，网络冗余配置。
保护装置通过交换机网络，从合并单元获取采样信号，并通过交换机获取下发控制信号到智能终端。
基于双套保护配置网络，独立配置了两套网络基础，在两套网络之间宜配置流量交换机，以作为两套保护之间相互传递信息用途。
2.3、直采网跳模式：SV采用点对点模式、 GOOSE采用组网模式。
IED通过光纤直连与MU之间交互采样信息，在通过交换机单独组建GOOSE网络进行开入及跳闸信号传递。
3、过程层网架结构优缺点
根据网络传输的内容，过程层和间隔层的网络可以分为SV网、GOOSE网、SV和GOOSE共网。
这对比三种网架结构的优缺点如下表：
4、三种组网方式特点及优缺点 4.1直采直跳模式 4.1.1直采直跳方案的特点：保护装置以点对点通信模式和MU通信，获取交流采样数据；保护跳闸、保护开入量通过保护装置和智能终端点对点通讯模式实现，用于测控的信号、告警、位置等信息，通过GOOSE网络实现共享。
4.1.2直采直跳方案的优点：装置之间直接采用光纤连接，连接更可靠；交流采样传输延时固定，交流采样同步实现较容易；点对点模式应用工程较多，工程应用经验较丰富。
4.1.3直采直跳方案的缺点：光纤回路复杂且数据共享差，对于母线保护等跨间隔保护，更带来通讯环节多，装置发热量大等问题，严重影响保护的安全稳定运行；装置光纤接口较多，光纤连线复杂，维护不方便，经济型较差。
4.2网采网跳模式 4.2.1网采网跳方案的特点：保护装置以组网模式和MU通信，获取交流采样数据；保护跳闸、保护开入量、信号、告警、位置等信息通过GOOSE网络实现共享。
4.2.2网采网跳方案的优点：系统可扩展性好，符合二次网络设备的方向；与直采直跳相比，节省大量光纤连接和光纤接口，成本降低。
4.2.3网采网跳方案的缺点：交流采样同步依赖于外部时钟，且交换机网络传输延时不固定，对网络采样的同步及实时性影响较大；GOOSE传输依赖于GOOSE网，GOOSE网传输延时不固定，对跳闸出口时间有一定影响；目前光纤接口交换机成本较高，且交换机需留一定备用口，总体成本需综合考虑。
4.3直采网跳模式
4.2.1直采网跳方案的特点：保护装置以点对点通信模式和MU通信，获取交流采样数据；保护跳闸、保护开入量、信号、告警、位置等信息通过GOOSE网络实现共享。
4.2.2直采网跳方案的优点：与直采直跳相比，节省大量光纤连接和光纤接口，成本降低；与网采网跳相比，保证了交流采样的可靠性，且采样同步易实现。
结束语
综上所述，智能变电站要求全站信息数字化，通信平台网络化，信息平台共享化，相比目前智能站普遍采用的直采直跳方式，二次回路网络化是必然的趋势，将实现网络信息的共享，并且大大简化光纤接线，提高调试效率，节约建设成本。
但要实现继电保护的网采网跳，还需在数据传输、网采同步的可靠性方面进行深入的研究，在交换机数据交互时的延时判别处理上需要更进一步。
智能变电站的过程层网络化解决方案从过程层网络拓扑结构及配置优化提高过程层数据传输的可靠性；通过共网方案提高方案整体的经济性；通过不依赖于外部同步时钟信号的新型同步方案解决智能站网络采样同步可靠性问题；根据不同间隔层设备数据流的特点设计集成方案，最终实现高可靠的全站过程层网络化解决方案。
参考文献
[1] Q/GDW 441-2009《智能变电站继电保护技术规范》.
[2] Q/GDW 383-2009《智能变电站技术导则》.
[3] Q/GDW 429-2009《智能变电站网络交换机技术规范》.
[4]王天锷.智能变电站体系结构变化.。