李維健

（國網(wǎng)哈爾濱供電公司運(yùn)維檢修部，黑龍江 哈爾濱 150000）

由于用戶對電能質(zhì)量要求越來越高，因此需要智能變電站具備更加快速、更加可靠的控制功能。跨間隔信息應(yīng)該具備高度的共享性，這樣智能變電站才能夠具備更加優(yōu)良的測控性能。只是在總線站域傳遞交換信息的過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)延時(shí)的情況，這就對其進(jìn)行改進(jìn)。以此真正的實(shí)現(xiàn)智能配電變電站集成保護(hù)控制信息共享。

一、智能配電變電站站域保護(hù)控制通信需求分析

1 基于IEC 61850的數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)應(yīng)用的是分層分布式的結(jié)構(gòu)，可分為三個(gè)層次。

第一層變電站層，該層次針對的對象是智能變電站事件，主要功能是對采集數(shù)據(jù)信息，第二層是間隔層，第三層是過程層，該層次應(yīng)用的是電子式互感器或者是智能操作箱。變電站中各個(gè)裝置都應(yīng)用借助合并單元來進(jìn)行信息數(shù)據(jù)的采集。過程層網(wǎng)絡(luò)要想實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)傳輸，智能化系統(tǒng)的跳合閘信號(hào)與保護(hù)間信號(hào)應(yīng)該進(jìn)行有效的配合，整個(gè)變電站都應(yīng)用選擇應(yīng)用IEC 61850，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)信息交互。

任意一個(gè)智能操作箱，要想能夠?qū)崿F(xiàn)操作完全的智能化，則電子設(shè)備應(yīng)用與智能操作箱有機(jī)聯(lián)系起來。電子設(shè)備與智能操作箱、以及與之相關(guān)的合并單元的連接方式有很多種，可以點(diǎn)對點(diǎn)，也可以借助總線方式來完成各自的連接，本文筆者選擇應(yīng)用的是點(diǎn)對點(diǎn)的方式。

IEC 61850的數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)有一個(gè)非常重要的組成部分，即通訊網(wǎng)。其直接關(guān)系到系統(tǒng)信息傳輸?shù)哪芰Α６渲械耐ㄓ嵕W(wǎng)絡(luò)與報(bào)文網(wǎng)絡(luò)兩者并立存在。過程層網(wǎng)絡(luò)和采樣值系統(tǒng)具有非常多的優(yōu)勢，比如數(shù)據(jù)量非常大，同時(shí)穩(wěn)定性也非常高，出現(xiàn)延時(shí)時(shí)，有關(guān)人員需要對其進(jìn)行有效控制。

2 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)功能以及需求分析

智能化的變電站中各個(gè)層次都不同程度的發(fā)生了變化，就間隔層而言，其網(wǎng)絡(luò)接口以及通信模型等都出現(xiàn)了變化，與間隔層相比，過程層出現(xiàn)了更大的變化，尤其是連接方式變化尤為明顯，過程層傳統(tǒng)方式應(yīng)用的是電纜連接，但是現(xiàn)如今已經(jīng)改變?yōu)楹喜卧?、電子式互感器。過程層與變電站層都具備信息共享的特點(diǎn)，但是過程層主要是通過跨間隔來實(shí)現(xiàn)信息共享，因此其具有高度的實(shí)時(shí)性，幾乎可以滿足保護(hù)工作的所有要求。但是現(xiàn)階段我國變電站只能夠?qū)崿F(xiàn)變電站層的數(shù)據(jù)共享，至于更高功能的站域后背保護(hù)等難以實(shí)現(xiàn)。

二、考慮SV數(shù)據(jù)共享的面向間隔組網(wǎng)的過程總線信息共享特性仿

研究人員應(yīng)用OPNET仿真軟件，同時(shí)遵循過程總線組網(wǎng)原則來進(jìn)行研究。利用仿真模型來對合并單元、測控單元等進(jìn)行模型仿真，合并單元發(fā)送長度是123字節(jié)。在這一過程中，受保護(hù)的測控單元都應(yīng)該接受合并單元以及智能化設(shè)備中的信息報(bào)文。

該模型中還包括了14個(gè)線路間隔子網(wǎng)，其中包含了進(jìn)線、饋線等?？偩€子網(wǎng)包含了合并單元、交換機(jī)等。其具體的仿真模式如圖1所示。

為了能夠確保網(wǎng)絡(luò)通信能夠暢通，研究人員必須要保證網(wǎng)絡(luò)端對端之間通信過程中所出現(xiàn)的延時(shí)要盡可能的小，最多不能大于4ms，同時(shí)其通信可靠性也有所保證，即丟包率為0。

經(jīng)過分析，當(dāng)采樣率位于1000-1533點(diǎn)/周波時(shí)，過程網(wǎng)絡(luò)也能夠進(jìn)行信息數(shù)據(jù)的傳輸，但是也能夠?qū)伍g隔數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，此時(shí)采樣率達(dá)到了最高程度，此時(shí)網(wǎng)絡(luò)性能將會(huì)受到阻塞，無法順利的進(jìn)行通信。

經(jīng)過研究表明，最大共享間隔數(shù)與很多因素有關(guān)，但是最為相關(guān)的就是交換機(jī)的數(shù)量以及各個(gè)交換機(jī)的質(zhì)量性能。

三、試驗(yàn)測試分析

通過觀察2次置高的時(shí)間間隔，可以得到交換機(jī)的來包間隔穩(wěn)定在34μs左右，比交換機(jī)理論計(jì)算得到的延時(shí)13.56μs要大很多。但是通過非同步合并單元發(fā)包試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)交換機(jī)來包間隔最小可以達(dá)到10μs左右的，驗(yàn)證了交換機(jī)原因?qū)е碌难訒r(shí)應(yīng)該在10μs左右，而剩余的20μs主要是由合并單元的同步誤差引起的；驗(yàn)證了OPNET通信仿真的正確性。

結(jié)語

綜上所述，可知研究人員利用OPNET軟件構(gòu)建了研究模型，同時(shí)利用集成保護(hù)試驗(yàn)平臺(tái)，對總線信息共享的特征進(jìn)行了測試，經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，總線傳輸過程中，交換機(jī)出現(xiàn)了延時(shí)，理論時(shí)間大約是10μs，但是實(shí)際經(jīng)過測量之后，是36μs，之所以會(huì)出現(xiàn)比較大的誤差，主要是因?yàn)楹喜卧獣r(shí)，出現(xiàn)了比較明顯的同步誤差。通過研究發(fā)現(xiàn)，之后跨間信息共享數(shù)達(dá)到相應(yīng)的要求，智能配電變電站集成保護(hù)控制信息共享才能夠真正的實(shí)現(xiàn)。

[1]趙江河，王立巖.智能配電網(wǎng)的信息架構(gòu)（英文）[J].電網(wǎng)技術(shù)，2009（15）.

[2]任雁銘，秦立軍，楊奇遜，孫竹森，張禹芳.變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中內(nèi)部通信網(wǎng)的研究[J].電網(wǎng)技術(shù)，2000（05）.