数字化变电站通信网络的组建与冗余方案

  本文关键词：数字化变电站通信网络的组建与冗余方案，由笔耕文化传播整理发布。

第２８卷第１期

电力自动化设备

ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＥｑｕｉｐｍｅｎｔ

Ｖ０１．２８Ｎｏ．１

固２００８年１月

Ｊａｎ．２００８

数字化变电站通信网络的组建与冗余方案

窦晓波１，胡敏强１，，吴在军１，杜炎森１，闵

涛２

（１．东南大学电气工程学院，江苏南京２１００９６；２．国电南瑞科技股份有限公司，江苏南京２１０００３）

摘要：根据站级网络与过程网络是否联通，提出了独立过程网络和全站唯一网络２种数字化变电站通信网络的组建方案。通过分析各自优缺点．指出独立过程网络目前较易实现．而全站唯一网络可先在规模不大、节点数目较少的新建中低压变电站中尝试，待积累一定组网和运行管理经验后．全站唯一网络将凭借信息高度共享等优势成为数字化变电站通信网络的最终形态。详细分析并比较了各种网络冗余技术在数字化变电站通信网络中的应用方法．包括由交换机实现环网冗余协议、快速生成树协议和链路聚合控制协议，由智能电子设备（ＩＥＤ）实现双网口热备用和双网口独立工作等：最后提出了当前实施网络冗余可能存在的问题。

关键词：数字化变电站；通信网络：站级网络：过程网络：网络冗余中图分类号：ＴＭ

７３；ＴＭ７６４

文献标识码：Ａ文章编号：１００６—６０４７（２００８）０１—００３８—０５

数字化变电站中的绝大部分自动化功能的实施都依赖于通信．构建高速、可靠和开放的通信网络是数字化变电站的前提条件和核心技术之一：由于过程网络的出现．数字化变电站通信网络（ＣＮＤＳ）与传统变电站自动化系统中的通信网络在结构、功能和性能要求等方面存在较大差异。因此．对ＣＮＤＳ进行专门研究具有现实意义。

网络的合理组建和冗余是网络高效、可靠运行的关键。就ＣＮＤＳ而言．在实现各项自动化功能并满足性能要求的基础上．需要对网络进行优化．以便促进变电站自动化系统的可靠性、安全性及整体信息化水平的提高．最大程度的体现数字化变电站的建设意义。

文中对ＣＮＤＳ的组建和冗余方案及相关网络技术展开了研究。

者满足保护双重化配置的要求．亦可分别采用双环

型或双星型拓扑。１．１独立过程网络

ＣＮＤＳ由２层物理网络构成。由交换机将所有的保护测控装置（即间隔层智能电子设备（ＩＥＤ））与变电站层设备连成站级网络．并由路由器将远动网络接入．远动网络能够直接访问到间隔层ＩＥＤ：间隔

层ＩＥＤ与过程层设备之间根据不同间隔或功能划分为多个子网．当间隔具有唯一的间隔层ＩＥＤ和过程层设备时．可直接采用点对点的连接方式：如图ｌ所示（图中，ＭＵ为合并单元；ＥＭＵ为带扩展功能的合

并单元；ＳＧ为开关控制器；ＩＳＧ为智能开关控制器；

ＥＶＴ／ＥＣＴ为光电式互感器：ＴＶ／ＴＡ为电磁式互感器；Ｐｒｏｘｖ为网关代理；Ｓｗｉｔｃｈ为交换机；Ｒｏｕｔｅｒ为路

由器：一为光纤，…．为冗余光纤，…一为信息电缆；

下同）。

独立过程网络的优点在于：

１数字化变电站通信网络组建方案

ＩＥＣ６１８５０将变电站自动化系统划分为变电站层、间隔层和过程层，而变电站层与间隔层之间的站级网络、间隔层与过程层之间的过程网络的组建方法并无明确规定。通常有２种组建方案ｎ。］。

ａ．根据站级网络与过程网络是否联通．ＣＮＤＳ可以有独立过程网络和全站唯一网络２种基本组建方案。前者，站级网络与过程网络相互独立。ＣＮＤＳ为２层物理网络：后者。站级网络与过程网络相互联通．ＣＮＤＳ为一个物理网络。

ｂ．中、低压变电站的站级网络采用星型拓扑，高压变电站的站级网络采用环型拓扑：过程网络一般根据不同间隔或功能划分为多个子网．各子网采用星型拓扑。为了提高网络容错能力、避免单点故障或

收稿日期：２００７—０８—１７：修回日期：２００７—０９一１４

ａ．与常规变电站通信网络相比．ＣＮＤＳ的整体格局未发生根本变化．只是间隔层ＩＥＤ与过程层设备之间的模拟电缆变成了光纤以太网．不必过多关心“数字化”给变电站自动化系统整体运行机制带来

的影响：

ｂ．按照不同的间隔或功能．数字化变电站的建

设可以分阶段进行：

ｃ．过程子网的节点数目少。网络负荷有限．网络

性能易于保障．为兼容原有设备或节约投资．甚至可适当降低网络规格（如采用１０Ｍｂｉｔ／ｓ以太网．用集线器代替交换机等）。

独立过程网络的缺点在于：

ａ．虽然采样值等过程层数据已经数字化了．但只能被间隔内的设备获得．间隔之间无法共享．这会影响到将来涉及过程层数据的集成应用或分布式自

动化功能的实施：

ｂ．网络设备较多，设备投资增加：

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