摘要：在社会发展中电力能源需求不断上涨，变电站作为电力系统中非常重要的组成部分发挥了重要作用。随着人们生活水平的提高，对变电站通信网络也提出更高的要求，本文主要以此为基础进行分析。
关键词：变电站；自动化；通信网络；网络研究
引言
变电站自动化技术，就是充分利用现代的微机、通信以及自动化技术，通过采集电压、电流、开关状态及非电量等信息加以应用，并根据需要重新组合二次设备的功能，用以实现对设备的自动监视、测量、控制和保护，以及与调控中心通信等功能。变电站自动化系统，则是以计算机为依托，将变电站一、二次设备的各种功能进行优化组合，形成的一种标准化、模块化、网络化的计算机监控系统。
1智能变电站通信网络的特点
智能变电站中通信网络采用的是三层两网构造，即站控层、过程层与间隔层三层设备，站控层网络和过程层网络两层网络，通过输出跳闸信息并对保护装置进行采样。与以往的数据通信网络作比较，智能变电站采用的通信网络具有如下几个特点。第一，对安装方面而言，以往的数据通信网络一般是采用单星型组网，安装较为不便，且灵活性也不好，而智能变电站所采用的通信网络则是通过双星型或者是环网实现组网，其安装灵活方便。第二，对设备方面而言，传统的数据通信网络通常使用的是民用交换机，其在诸多方面均很繁杂，而智能变电站采用的交换机是工业以太网交换机，其具有安全可靠性更高以及采用无风扇设计等方面的优势。第三，对数据方面而言，智能变电站中的通信网络可以实现非常稳定的数据链接和传输，信息存储和传输量上均非常大，能够更好地进行数据通信，传统的数据通信是无法与之相比的。第四，对环境要求方面而言，部分原有数据通信网络有着非常高的环境要求，电磁、温度、灰尘以及湿度等均会对其造成影响，但是智能变电站所采用的通信网络可以对环境有着很好的适应能力，在相对恶劣的环境可以很好的运行。
2变电站自动化通信网络的要求
2.1无线通信网络
无线通信网络的构成主要就包括了：管理服务器、无线基站与终端。目前的电力自动化系统所应用到的无线通信技术主要有：WLAN、WPAN、WWAN、WMAN四种，与传统的有线通信形式所不同的是，无线通信技术的性能优势处于全面领先地位，特别是变电站的远程控制效果十分优异。针对这一情况需加强对防窃听技术的大力研究。在电力系统的自动化发展过程当中，可采用以下及类型是来实现对无线通信网络的建设，具体包括有：（1）以当前网络设施为基础；（2）架设无线通信网络。这一方式可以保障电力企业更好的掌控通信网络。但这一方式的缺点也较为明显，即前期成本投资较大，且后期维护的费用支出也不菲。而随着数字电子技术和无线通信技术的快速发展，混合式网络将很有可能成为现实，这一网络方式若能得以应用将会对电力自动化通信网络发展带来巨大的便利性。
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2.2数据实时传输
实时性要求对于数据网络通信在时间方面进行了严格的限定，变电站中的设备一般在网络流量方面都处于较小的水平，站内通信网络可以对数据做出及时有效的传输，但是，在有问题出现的情况下，信息量的快速增加对于通信网络在实时性要求方面进行了很大程度的提升。所以，一定要对接收数据在传输时延方面处于允许范围内做出保证，没有时间限制的报文能够在任何时候传输，但是对于重要的报文一定要及时做出传输，尤其是在时效性方面有着极高要求的快速报文以及同步时间报文，要确保任何环境下都可以对报文在响应时间方面做出有效遵循。
2.3智能变电站网络通信要求
智能变电站网络通信是极为复杂的，具体运用过程中的智能变电站网络关键是对应交换机和各个智能设备以及通信链路等各个方面。通常交换设备属于智能变电站网络的关键及核心，可以说是承担着整个系统大量数据的储存以及手机与交换过程等方面职责，因此电力企业务必要对交换机施以严格控制。不过通常在具体化操作过程中存在各方面影响因素，以至于不能对交换机方面施以非常有效的监督控制。近些年来，PRP/HSR/IEEE1588等各类有效精密时钟协议被电力企业广泛应用，以致智能化变电站总体运作水平充分提升。
2.4骨干通信网技术
目前骨干通信网技术主要采用PTN技术和OTN技术两种，其中PTN技术即分组传送网，其能够支持众多基于分组交换业务形式的点对点通信通道，可以很好的对电力通信网业务进行承载，具有标准化业务、完善操作管理、高可靠性、好的服务质量以及灵活扩展性等诸多的基本属性，而且能够通过端到端伪线仿真对ATM与TDM技术实现兼容，上述优势是SDH与以太网技术不能相比。而OTN技术则是基于WDM技术发展而来的，其体系结构分为光层与电层，以上两层具有着自身的监控与管理能力，且网络生存性均非常好，此外OTN技术拥有着完备的OAM功能，以及很好的监控故障能力。
3变电站自动通信网络设计
3.1现场总线网设计
现场总线网在电力系统当中所采用的总线网络方案其功能性及作用价值有着巨大的差异性。监控网络更多是被应用在对多种不同，在网络状态控制阶段内，录波网络主要是进行故障信息的传输。而电力系统则基本是利用光纤来充当通信介质，通常情况下通信传输的距离大都在2km左右。因为变电站网络界都均能够和总线网络相链接，且具备较为良好的稳定性效果，因而可被广泛应用到中低压变电站系统内。而对于＞220kV的变电站，在实际应用过程当中由于节点数较多因此有可能会造成带宽量明显减少，导致网络冲突不断。在出现网络冲突后，通信效率自然也就无从谈起。因而，在高压变电站中进行通信网络布设一般不采取现场总线网布设方式。
3.2智能变电站结构设计
根据我国电网公司对智能电网出台的相关规定,在建立智能变电站时,要包括过程层、间隔层和站控层。在过程中包括变压器、断路器、隔离开关等一次设备;在间隔层中包括继电保护装置、系统测控装置等二次设备以及一些控制器和传感器通信系统;站控层中包括各种自动化监视控制系统,对通信系统中的实时情况进行监督,对智能变电站中的设备进行全方位的监视、控制以及信息交互,保证变电站数据采集、监视控制、电能量采集等多项工作的正常进行。
3.3优化变电站的通信网络
前文提到的变电站通信网络的网络结构，基于了当前网络技术、信息技术和变电站自动化技术，虽然该方案具备较高的可靠性，然而却有着较大的投资，复杂的网络结构。因为网络负荷是导致以太网通信实时性指标降低的关键原因。难以预计的网络负荷是在故障时产生的突发性数据，并且极有可能导致网络拥塞，因此决定网络性能指标的关键因素是传输可靠性。随着以太网技术的优化和完善，将极大的提升实时处理数据效率和网络速度。所以，变电站通信网络一定要能够基于技术的发展来对网络结构予以简化。可以把站层网络设置成1个网段，并把站级网络与过程层网络设置成同一网络，如此便使IED以太网口和交换机数量极大的降低，并大幅度的提升变电站通信网络的可靠性。
结语
总而言之，电力系统变电站的智能化水平，主要受制于通信网络本身的稳定性及优越性所影响。随着相关科技水平的快速发展和信息化程度的持续进步，对于电力自动化也有了更为严苛的要求，电力系统变电站的发展越来越趋向于智能化，这一发展趋势与通信网络的发展有着十分紧密的联系性。因此在开展变电站网络设计工作时，便应尽可能确立出较高的标准要求，选用稳定性更好的通信网络。
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论文作者:董伟,王红伟
论文发表刊物:《防护工程》2017年第32期
论文发表时间:2018/3/23
标签：变电站论文; 通信网络论文; 网络论文; 智能论文; 技术论文; 数据论文; 设备论文; 《防护工程》2017年第32期论文;