隨著我國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展，特高壓750kV電網(wǎng)將成為西北電網(wǎng)的主網(wǎng)架；1000kV級(jí)交流和±800kV級(jí)直流輸電示范工程也已開(kāi)工。特高壓電力系統(tǒng)的特點(diǎn)將對(duì)繼電保護(hù)、變電站自動(dòng)化系統(tǒng)、電網(wǎng)安全穩(wěn)定等提出更高的要求。 　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、總線(xiàn)、以太網(wǎng)等技術(shù)的飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，變電站自動(dòng)化技術(shù)已成為電網(wǎng)運(yùn)行管理的重點(diǎn)。隨著高電壓等級(jí)電網(wǎng)運(yùn)行管理系統(tǒng)所需的信息量越來(lái)越大，各種應(yīng)用和服務(wù)對(duì)信息質(zhì)量提出了越來(lái)越高的要求，如實(shí)時(shí)性、可靠性、數(shù)據(jù)完整性、通信容量等，因此對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)的要求也日益提高。電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及其通信協(xié)議也正在發(fā)生深刻的變化，傳統(tǒng)的集中、低速、專(zhuān)用封閉式的自動(dòng)化系統(tǒng)將向開(kāi)放、高速、綜合的網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，通過(guò)局域網(wǎng)互聯(lián)和廣域網(wǎng)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)信息資源的共享利用。同時(shí)，在變電站內(nèi)，不同廠家的各種設(shè)備要聯(lián)到監(jiān)控、遠(yuǎn)動(dòng)等信息處理主站，而目前還做不到所有廠家都按照同一種標(biāo)準(zhǔn)互聯(lián)，還需要通過(guò)協(xié)議轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)不同介質(zhì)、不同協(xié)議設(shè)備間的信息交換。因此采用統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，提高變電站內(nèi)設(shè)備的互操作性，是今后電力系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展的方向，也是我們?cè)O(shè)計(jì)新的特高壓變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的基本出發(fā)點(diǎn)。以太網(wǎng)（Ethernet）網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)已經(jīng)成為不可阻擋的潮流，電力系統(tǒng)自動(dòng)化同樣受其影響，國(guó)際上很多的電力系統(tǒng)自動(dòng)化廠家已經(jīng)研制出基于以太網(wǎng)的廠站自動(dòng)化系統(tǒng)。對(duì)于特高壓變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，由于設(shè)備和信息量的大量增加，采用快速以太網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信息共享，則顯得更為重要。 　　特高壓變電站自動(dòng)化系統(tǒng)將充分體現(xiàn)的發(fā)展趨勢(shì)是：分布式結(jié)構(gòu)和采用并遵循尹：放式的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 一、750kV變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 　　750kV變電站自動(dòng)化系統(tǒng)宜采用分層分布式設(shè)計(jì)，即縱向分兩層：變電站層和間隔層。 　　變電站層由網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接的“監(jiān)控后臺(tái)”系統(tǒng)（通常包括主機(jī)和／或操作員站）、維護(hù)工程師站、遠(yuǎn)動(dòng)通信主站及故障信息系統(tǒng)、遙視系統(tǒng)、五防上作站、網(wǎng)絡(luò)略由等功能性主站組成。 　　間隔層設(shè)備分散布置至就近的繼電器室，并以分布式開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)與變電站層聯(lián)接，其功能設(shè)置上遵循“可以下放的就盡量下放”的原則，凡是可以在本間隔完成的功能不依賴(lài)于通訊網(wǎng)。 　　變電站自動(dòng)化系統(tǒng)采用“分層分布式”結(jié)構(gòu)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的選擇主要應(yīng)考慮以下問(wèn)題： 　　1．信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和可靠性。 　　2．網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的合理性。 　　3．技術(shù)的先進(jìn)性、開(kāi)放性和經(jīng)濟(jì)性。 　　國(guó)內(nèi)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，歸納起來(lái)主要有三種方式： 　　1．間隔層設(shè)備直接接入變電站主網(wǎng)。 　　2．就地布置的保護(hù)小室內(nèi)的設(shè)備先聯(lián)網(wǎng)后再接入變電站主網(wǎng)。 　　3．通過(guò)前置單元接人變電站主網(wǎng)。 　　以上三種方式中，方式一（間隔設(shè)備直接上網(wǎng)）的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更為合理。 　　考慮故障信息系統(tǒng)要求的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖所示。 　　1．在750kV變電站中，考慮到技術(shù)的發(fā)展，變電站層網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該選擇10／100M適應(yīng)以太網(wǎng)，間隔層設(shè)備則應(yīng)要求能直接提供10／100M以太網(wǎng)接口，考慮到電磁兼容和傳輸距離的要求，一般宜直接提供光纖接口。 　　2．從圖中可見(jiàn)，對(duì)帶分散錄波的保護(hù)裝置來(lái)說(shuō)，雙監(jiān)控網(wǎng)再加錄波網(wǎng)接口，要求保護(hù)提供3個(gè)以太網(wǎng)接口，這對(duì)絕大多數(shù)保護(hù)來(lái)說(shuō)要求過(guò)高，因此，分散錄波數(shù)據(jù)可以從監(jiān)控網(wǎng)上傳輸，由于其數(shù)據(jù)量小，對(duì)監(jiān)控信息的實(shí)時(shí)性影響不大。 　　3．如果保護(hù)或其它IED設(shè)備不具備直接接人以太網(wǎng)的條件，可在小室內(nèi)配置一個(gè)通信管理裝置。 　　4．保護(hù)信息與監(jiān)控信息分別組網(wǎng)，以利于運(yùn)行管理和設(shè)備維護(hù)。由于保護(hù)裝置直接上網(wǎng)，故障信息系統(tǒng)從網(wǎng)上直接獲取信息并不與監(jiān)控發(fā)生矛盾，最多只是共用網(wǎng)絡(luò)線(xiàn)纜和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，這樣既提高了設(shè)備的利用率，提高了投資的經(jīng)濟(jì)性，也兼顧到了部分用戶(hù)對(duì)保護(hù)錄波單獨(dú)組網(wǎng)。 二、變電站綜合自動(dòng)化通信體系 　　智能電子設(shè)備（IED）是構(gòu)成變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的基本設(shè)備元素。變電站內(nèi)的間隔層設(shè)備，比如數(shù)字式繼電保護(hù)設(shè)備、測(cè)控設(shè)備、信息管理設(shè)備、智能電度表等等，都屬于IED。IED設(shè)備最重要的外部行為就是信息的交換，也就是通信。兩臺(tái)設(shè)備想要成功地通信，必須具備同樣的通信接口和通信協(xié)議。開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議是開(kāi)放系統(tǒng)所共用的通信語(yǔ)言，主要來(lái)自于兩個(gè)方面：一種是由各種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織定義的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，比如IEC60870、UCA、IEC61850等等；另一種則是事實(shí)存在的、被廣泛應(yīng)用的協(xié)議，比如DNP3.0、Modbus、LonTalk等。本設(shè)計(jì)采用IEC61850通信協(xié)議體系軟件，它將提高特高壓變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)水平和管理水平。 　　IEC61850是在1994年，由德國(guó)國(guó)家委員會(huì)提出建議，由IEC相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)工作組起草，在和CIGRE IEEE、EPRI等國(guó)際組織的充分合作下形成的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)是歐洲較廣泛采用的IEC60870-5-103標(biāo)準(zhǔn)和北美的UCA2.0部分子集的結(jié)合。該標(biāo)準(zhǔn)涉及變電站層總線(xiàn)和過(guò)程層總線(xiàn)，目的在于為各個(gè)SAS廠商提供一個(gè)具有互操作性的標(biāo)準(zhǔn)。目前，IEC61850國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的14個(gè)部分已經(jīng)正式出版，國(guó)內(nèi)有關(guān)的電力通信標(biāo)準(zhǔn)組織也正在積極地進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的翻譯工作。 　　IEC61850通信標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)對(duì)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的對(duì)象進(jìn)行統(tǒng)一建模，采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)和獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的抽象通信服務(wù)接口（ACSI），增強(qiáng)了設(shè)備間的互操作性，可以在不同廠家的設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)在世界范圍內(nèi)被廣泛認(rèn)可，代表了變電站自動(dòng)化技術(shù)未來(lái)的發(fā)展方向。該標(biāo)準(zhǔn)具備配置靈活、可靠性高、安全性強(qiáng)的特點(diǎn)，應(yīng)用后將大大減少設(shè)備之間互相連接的難度，減輕變電站自動(dòng)化系統(tǒng)在應(yīng)用時(shí)的工程強(qiáng)度，降低系統(tǒng)的工程成本，避免系統(tǒng)升級(jí)帶來(lái)不必要的接口設(shè)備投資，提高變電站自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的模塊化程度，并將會(huì)因?yàn)榇罅康哪K復(fù)用而降低變電站自動(dòng)化系統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的成本。 　　IEC61850標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)了變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中信息的數(shù)字化，既包括在變電站層（包括監(jiān)控站、工程師站、五防站等）和間隔層（包括各種保護(hù)、控制設(shè)備）實(shí)現(xiàn)基于高速以太網(wǎng)的實(shí)時(shí)通信，也包括在過(guò)程層（包括數(shù)字化的電氣量采集裝置、合并單元等）實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)的通信。這種基于以太網(wǎng)的通信架構(gòu)的采用，統(tǒng)一了通信系統(tǒng)的物理介質(zhì)（現(xiàn)有的通信物理介質(zhì)包括RS485、Lon-Works、CAN、Profibus、以太網(wǎng)等），減少了因?yàn)椴煌锢斫橘|(zhì)而導(dǎo)致的互連問(wèn)題；采用10／100M甚至更高速率的以太網(wǎng)將極大地提高通信系統(tǒng)的通信帶寬，從而允許在通信過(guò)程中傳遞更加豐富的信息，為變電站自動(dòng)化的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)提供更多更快速的信息源。同時(shí)，在過(guò)程層采用以太網(wǎng)進(jìn)行二次電氣量（包括模擬量、開(kāi)關(guān)量）的數(shù)字化傳輸，將大大減少變電站的接線(xiàn)，方便工程設(shè)計(jì)和維護(hù)，也極大地降低了設(shè)備的投資。 　　IEC61850將變電站通信體系分為3層：變電站層（stauon level）、間隔層（bay level）、過(guò)程層（process lev-e1）。在變電站層和間隔層之間的網(wǎng)絡(luò)采用抽象通信服務(wù)接口映射到制造報(bào)文規(guī)范（MMS）、傳輸控制協(xié)議／網(wǎng)際協(xié)議（TCP／IP）、傳輸GSE／GOOSE信息的無(wú)連接網(wǎng)絡(luò)協(xié)議CNNP，傳輸網(wǎng)絡(luò)是冗余以太網(wǎng)或光纖環(huán)網(wǎng)。在間隔層和過(guò)程層之間的網(wǎng)絡(luò)采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的單向傳輸以太網(wǎng)或交換式實(shí)時(shí)以太網(wǎng)。 　　隨著技術(shù)的發(fā)展，幾年以后，光電數(shù)字式CT／VT將逐步取代傳統(tǒng)的電磁式CT／VT，數(shù)字化的過(guò)程層開(kāi)始出現(xiàn)，并得到廣泛應(yīng)用。變電站自動(dòng)化系統(tǒng)模式將逐漸和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨合理。過(guò)程層完成I／O、模擬量采集和控制命令的發(fā)送，并完成與一次設(shè)備有關(guān)的功能；間隔層利用本間隔數(shù)據(jù)對(duì)本間隔的一次設(shè)備產(chǎn)生作用，越來(lái)越多的間隔層功能將下放到過(guò)程層；替代傳統(tǒng)模擬保護(hù)原理的自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)型數(shù)字保護(hù)將出現(xiàn)；變電站功能將擴(kuò)展到設(shè)備在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、電能計(jì)費(fèi)系統(tǒng)、部分配電自動(dòng)化、無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償和遙視等，符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的變電站自動(dòng)化體系結(jié)構(gòu)將逐步建立。 　　利用成熟的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)以及計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)，設(shè)計(jì)出750kV特高壓變電站自動(dòng)化系統(tǒng)。此變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)符合最新的國(guó)際變電站自動(dòng)化通信體系標(biāo)準(zhǔn)IEC61850、是結(jié)構(gòu)及功能上完全分布的開(kāi)放式系統(tǒng)。