摘要：随着经济不断发展，人们对于电力的需要日益加大，变电站综合自动化系统对智能化和网络化的要求也在不断提高。变电站系统中，拥有着不同的电力设备和网络通信设备，如何把这些不同的设备彼此相连，实现互操作是目前电力系统考虑的重点。通信系统是整个变电站自动化系统的核心，对于各种设备之间的关联起到了中介的作用，对于数据的收集转发和存储都有着至关重要的作用。
关键词：变电站智能设备；通信可靠性
随着我国电力建设事业的快速发展，智能变电站在我国快速发展。在人们生活水平不断提高的背景下，人们对电网的稳定性、可靠性、信息交互性以及安全性等方面提出了更高的要求。面对这些要求，只有智能变电站能够适应这些新要求，因而智能变电站成为今后电力发展的必然趋势。在智能变电站中通
信系统具有不可替代的作用，对于保证电力系统的正常运行具有重要意义。实时性和可靠性是通信系统的两大性能，这两大性能对通信系统的影响最大。电力形势的日益复杂迫切要求加强智能变电站通信系统实时性和可靠性的研究。
1.智能变电站自身的特点
智能变电站与传统变电站相比具有明显优势，智能变电站有其自身特点。加强对智能变电站特点的研究是深入研究通信系统可靠性和实时性的重要前提。智能化是智能变电站最典型的特征，同时也是最大的优势。具体而言智能变电站具有以下三个特点：① 一次设备实现了数字化。一次设备是智能变电站的重要组成部分。在智能变电站中的一次设备实现了数字化。互感器由原来的电磁式互感器换成了光电式互感器和电子式互感器。新型互感器可以提供数字式光纤以太网接口，通过这一接口能够实现同站内变压器以及智能断路器等设备的连接，最终满足一次设备数字化的要求。② 二次设备的网络化。智能变电站中的二次设备不再是以传统电缆作为媒介，而是通过加装对外光纤网络通信接口、以光纤以太网为基础来实现二次信号的传输。③ 通信系统自身实现了 IEC61850 标准化。传统变电站中由于厂家标准不同，从而导致设备信息描述以及网络通信协议标准存在一定差异。各种设备之间的协同性、相互操作性也就很差。新型智能变电站中采用的是国际上统一的 IEC61850 标准，采用这一标准能够有效增强变电站的相互操作性。
2.智能变电站网络的基本结构
智能变电站网络的基本物理结构是多种多样的，研究智能变电站不同类型的网络物理结构的特性有助于我们深入了解智能变电站自身的特性。通常情况下在智能变电站中网络的基本物理结构主要指的是星型结构和环形结构。
（1）星型结构通常是由一个主交换机来连接其他交换机的，这种结构的最大优点就是结构清晰简单，任意两点之间的通信能经过三级交换机。与其他结构相比等待时间更短。当然我们也要意识到这种网络架构本身也存在没有冗余度以及主交换机一旦发生故障之后就会所有其它交换机 IED 信息等缺点。
（2）环形结构最大的特点就是冗余度较高。在环中任意一点发生故障之后，都可由其它链路来进行传输，很少会引起通信中断。这是环形结构的一大优势，同时也要看到环形结构本身的通信是不能经过多级交换机的，需要延时增加，这对交换机性能的要求较高。
3.通信系统数据中断的原因分析
通过对宜昌地区近几年来经常出现的通讯中断问题进行归纳、总结，对于影响变电站智能设备通讯效率的因素从各个环节进行全面分析得出主要原因有以下几点：
3.1 设计不合理
设计不合理表现在通讯系统构架设计不合理和技术手段不到位两
个方面。
（1）通讯系统构架设计。在平时工作中我们往往发现以往的通讯系统构架设计会出现某一个通讯单元的信息量过大，以至于造成该通讯单元时不时通讯中断的现象，此外还有通讯系统架构层次不清的现象，使得缺陷处理时复杂化，造成通讯中断恢复时间延长。
（2）技术手段。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆以往的通讯系统设计没有全面考虑保证通讯系统正常运行的技术手段，造成通讯系统抗干扰能力小以及在数据交换量太大时造成通讯瘫痪的现象；例如在 220kV 长阳变和 220kV 郭家岗变都曾发生过由于后台机重启，数据交换量太大致使全站数据中断的事故。
3.2 现场施工及验调试质量差
在现场施工时，施工时间紧，施工质量差，导致现场调试时通讯正常，投运一段时间后却由于通讯线和网线的接线不牢靠致通讯中断；验收调试时，也往往由于调试不全面，检验不到位从而使问题遗漏导致投运后才发现问题进行整改。
4.解决方案
针对以上分析得出的造成变电站通讯系统数据中断的主要原因，本文提出了以下解决方案
4.1 针对设计不合理
（1）通讯系统构架设计方面。本文认为要设计合理优化的变电站智能设备通讯系统，应针对不同厂家的设备，进行分级、分层处理即对主变保护和测控装置这样信息量较大的设备应单独分配通讯单元；某一个通讯单元上挂的设备应合理优化，不仅要考虑信息量，还有考虑装置型号是有匹配；采用网关进行数据交换时应按电压等级分设网关，这样便于查找和维护；对于配备双保护的间隔，其两套装置的通讯连接应设在不同的管理机上；采用主备用远动机双机运行模式；各个通讯装置设置专用、可靠的直流电源。
（2）技术手段方面。一是给通讯系统加装了二次防雷设施，以提高通讯系统的抗干扰性能。二是对后台机监控程序进行升级，后台机重新启动时，使 CPU 进行批处理程序，避免了由于数据交换量太大而至使整个通讯系统瘫痪。
4.2 针对现场施工及验调试质量差
（1）在工程实施过程中，应认真严格监督检查施工质量；小到一个水晶头或一根通讯线也应做细致的测试，严格按照设计施工，保证施工质量。
（2）在验收调试阶段，认真落实验收检验规程，每一个信号都从源头进行试验，严格按照试验项目进行，做到通信的实时、可靠、准确。
5.通信系统的可靠性
可靠性和实时性是智能变电站通信网络系统的最为重要的两个指标，这两个指标对通信系统的影响较大。可靠性主要指的是电力生产存在的连续性，智能变电站对可靠性的要求较高。可靠性是通信系统的第一位要求。在通信网络中我们又可以把网络连续无故障能力叫做网络可靠性，网络可靠性主要取决于网络拓扑结构、设备链路等因素。针对智能变电站中通信网络的可靠性分析主要是采用贝叶斯分析法来进行专业性的分析。这种方法能够实现在元器件故障模式下专业地进行系统分析、能够科学评估故障发生的概率以及可能性影响。概率分析、推理模型和图论的不确定性表达是贝叶斯网络方法理论基础。在对通信网络系统的可靠性进行深入分析的过程中，贝叶斯网络不仅能够由原因推出结果，同时还能够从结果分析出原因来。在实际应用过程中，工程人员首先是要运用贝叶斯网络模型和已知的网络节点信息子集以及条件概率的计算方法计算出决策节点自己的条件分布概率，再把结果应用到决策分析中。通过专业性地分析，我们就可以发现环形网络的可靠性是要高于星形网络结构的。环形网络的自愈性、可靠性都要比星形拓扑结构更好。星型网络结构的可靠性可以通过网络双重化的方式来提升。通过这种方式能够有效满足数字化变电站的要求。
6.结论
在智能变电站成为电力发展的必然趋势的背景下，加强智能变电站的研究具有重要意义。本文重点分析了当前智能变电站通信系统的可靠性和实时性。在今后应该不断加强这方面的研究，不断提升通信系统的实时性和可靠性。
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论文作者:勇俊岩
论文发表刊物:《基层建设》2019年第15期
论文发表时间:2019/8/7
标签：变电站论文; 智能论文; 可靠性论文; 通讯论文; 设备论文; 结构论文; 网络论文; 《基层建设》2019年第15期论文;