摘要：新型通信网络基于以太无源光网络和面向连接的交换方式，采用时延可测、业务隔离等技术；搭建实验网络，测试了不同网络负载情况下通信业务的实时性及可靠性指标。测试结果表明，新一代智能变电站通信网络架构能满足变电站业务对通信网络的技术要求，验证了该技术方案的可行性。
关键词：新一代；智能变电站；通信网络
一、智能变电站通信网络架构
1.1IEC61850标准结构
IEC61850为变电站通信网络和系统标准，由国际电工委员会第57技术委员会制定的规范需求，并能够适应未来技术发展的国际统一标准。IEC61850从变电站的信息源头到各个调度中心都进行统一规定，旨在规范设备之间的互操作性以及实现变电站自动化系统的无缝连接。由于IEC61850具有良好的架构标准和可扩展性，使得IEC61850在全世界范围内的电力相关行业的信息共享、调度等方面具有非常重要的影响。
在IEC61850标准制定之初，由于智能电网的概念还没有完全清晰，IEC61850标准没有考虑到智能电网的应用需求，根据当前行业标准，IEC61850中面向对象的建模方法能够为智能电网中的应用提供一定程度的支持。为了实现智能电网中信息的共享，需要将IEC61850标准与建模过程中的体系统一到一起，使IEC61850标准适用于智能电网的应用。IEC61850在不断的发展，制定了多种策略来应对智能电网的发展，并在其他领域进行扩展，目前，在风能、水电等领域也有了一定的应用。
1.2智能变电站通信网络现状分析
当前环境下，智能变电站通信网络系统大部分通过IEC61850标准定义的数据接口模型，采用“三层设备，两层网络”的结构：按照完成功能的差异性将设备装置划分为站控层设备、间隔层设备和过程层设备，按照层与层之间的设备互相进行通信将两层网络划分为站控层网络、过程层网络。
站控层设备与间隔层设备进行通信主要通过站控层网络来实现，利用抽象通信服务接口对MMS报文与TCP/IP协议栈进行映射，来完成数据信息的传输。站控层允许电网的自动调节与控制，可以实现设备之间的交互、智能决策。过程层设备主要包括智能组件等智能终端设备，过程层的出现替代了传统变电站的电缆，使得变电站网络更加简洁，也更加智能。过程层网络主要完成过程层设备与间隔层设备之间的通信，包括以SV报文为载体的SV子网、以GOOSE报文为载体的GOOSE子网和以时钟同步信息流为主的时钟同步子网。
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二、智能变电站系统通信网络技术应用研究
2.1PON技术
无源光网络（PON）是一种点到多点结构的单纤双向光接入网络，由网络侧的光线路终端（opticallineterminal，OLT）､光分配网络（opticaldistributionnetwork，ODN）和用户侧的光网络单元（opticalnetworkunit，ONU）组成｡OLT放在中心机房，是1个多业务平台，提供面向无源光网络的光纤接口｡ONU放在用户设备端附近或与其合为一体，提供面向用户的多种业务接入｡ODN完成光信号功率的分配，为OLT与ONU之间提供光传输通道，ODN全部为无源光器件，无需租用机房和配备电源，维护简单｡PON系统下行传输数据采用广播的方式，上行数据采用时分多址技术｡
2.2TD-LTE（230MHz）技术
分时长期演进（timedivision-longtermevolution，TD-LTE）230MHz无线通信系统以第4代（4G）分时长期演进通信技术为基础，采用传统电力230MHz无线专网的频谱资源，利用离散频谱聚合､频谱感知等无线通信技术，提高230MHz频率资源的利用效率，在窄带频谱上实现宽带数据传输｡
TD-LTE230MHz系统在1MHz的离散带宽（40个25kHz）内，实现上行1.5Mbit/s､下行711kbit/s的传输速率，单基站覆盖半径最大可达30km，在频谱资源允许的情况下，通过频谱感知技术，可进一步实现上行15Mbit/s､下行6Mbit/s的传输速率，单基站理论上能够容纳6000个用户，可提供更完善的多业务支撑能力｡
2.3PTN技术
分组传送网PTN是基于分组的､面向连接的多业务统一传送技术，不仅能较好地承载电信级以太网业务，满足标准化业务､高可靠性､灵活扩展性､严格的服务质量和完善的操作管理维护等5个基本属性，而且利用端到端伪线仿真兼顾了传统的时分复用（time-divisionmultiplexing，TDM）和异步传输模式（asynchronoustransfermode，ATM）业务｡
2.4SDN技术
SDN是一个新颖的网络体系框架，其主要思想是把网络的控制/转发功能相解耦，具有软件可编程的特点。基于OpenFlow的SDN通过集中式的控制平台与分布式的转发平台相配合的模式，使控制平台的功能由统一的控制器集中完成，主要是对网络流量实施管理，并能够遵循相关的网络协议，数据转发平台根据OpenFlow交换机内的流表信息、组表信息来转发数据包。
SDN架构主要分为三层：基础设施层、控制层、应用层。基础设施层位于SDN架构最底层，主要提供网络设备中的硬件设备，利用控制平面提供的接口（南向接口）与上层控制层连接到一起，网络基础设施类似于现有网络中的数据转发平台，即SDN架构中的OpenFlow交换机的作用，主要负责处理流表信息以及收集流表状态。控制层位于中间层，以支持软件的控制器为基础，主要是维护网络的拓扑结构来完成集中控制，控制层向上为应用层提供可编程的API接口（北向接口）。应用层位于最高层，通过控制层网络拓扑结构和应用需求来调用控制器提供的API，灵活的对网络应用实施编程处理。
三、智能变电站通信安全技术
3.1智能变电站安全防护
随着计算机网络技术的发展和普遍应用，网络及系统安全问题也日益受到人们的重视。从信息安全问题的发展历程来看，经历了从注重技术到注重管理的转化，“三分技术、七分管理”成为安全策略设计的普遍共识。在电力二次系统的安全体系设计方面也是如此。电力监控系统及调度数据网的安全问题，特别是智能变电站二次系统安全防护已成为一个非常紧迫的问题。提出了智能变电站自动化系统中各业务系统的横向有效安全隔离和纵向加密认证的安全防护设计方案，以切实保障系统安全性，提高系统之间的安全可靠性。
3.2安全设备
二次系统安全是安全体系的核心技术，起着非常重要的作用。按功能划分为电力专用安全设备和通用安全设备两大类。通用安全设备是指与应用无关的基础性安全防御措施，如防病毒软件和防火墙。电力专用安全设备是针对二次系统应用特点开发的符合电力生产特点的专用安全防护产品，适应安全防护体系建设需要，比通用安全产品具备更加全面的安全防御能力。此类产品必须通过国家有关部门的安全监测和电力二次系统安全防护专家组的物资认证。
3.3安全拨号装置
电力系统远程拨号应用广泛，如能量管理系统、功角测量系统、电能量系统等实时、准实时系统的远程维护、调度生产管理系统厂站操作票应用及电厂数据传输等。但传统的远程拨号应用存在着很多安全问题，如认证强弱度、敏感数据明文传输、访问控制粒度较粗等一直缺乏有效的安全防护手段。电力安全拨号装置彻底解决了这类问题。
参考文献
[1]邵向潮.智能变电站通信网络建模仿真与性能分析[D].华南理工大学，2014.
[2]张立辉.智能变电站通信网络及其监测技术的应用研究[D].华北电力大学，2015.
论文作者:赵栋,蒋政,张凯
论文发表刊物:《电力设备》2017年第26期
论文发表时间:2018/1/6
标签：变电站论文; 智能论文; 网络论文; 系统论文; 设备论文; 通信网络论文; 技术论文; 《电力设备》2017年第26期论文;