基于IEC61850的智能變電站光信息網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

黃巍 竇増 楊光

摘 要：為了適應(yīng)智能變電站的要求，該文設(shè)計(jì)了一種基于IEC61850協(xié)議的智能變電站信息網(wǎng)絡(luò)，整個(gè)系統(tǒng)全部采用光纖作為傳輸介質(zhì)。文中分析了系統(tǒng)的組成原理，最后詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng) IEC61850協(xié)議 信息網(wǎng)絡(luò) 光纖

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）02（c）-00-02

IEC61850是國(guó)際電工組織為新一代智能變電站編寫的通信與接口協(xié)議[1-2]。該標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)電力系統(tǒng)特點(diǎn)，制定了滿足信息通信要求的基本協(xié)議；采用抽象通信服務(wù)接口、特定通信服務(wù)映射，以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)為電力系統(tǒng)自動(dòng)化產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)即插即用奠定了基礎(chǔ)，使變電站信息網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化成為可能[3-4]。

但目前變電站內(nèi)信息網(wǎng)絡(luò)大部分采用電纜作為通信介質(zhì)，其穩(wěn)定性差，易受干擾。因此該文提出了一種全部采用光纖通信的信息網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案。此信息網(wǎng)絡(luò)依照IEC61850標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，使各種智能設(shè)備即插即用，維護(hù)簡(jiǎn)單，同時(shí)具有抗干擾能力強(qiáng)和傳輸距離遠(yuǎn)的優(yōu)點(diǎn)[5]。

1 智能變電站光信息網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

1.1 智能變電站系統(tǒng)介紹

智能變電站包括系統(tǒng)控制總機(jī)、檢測(cè)裝置、保護(hù)裝置、同步裝置等。這些裝置之間需要互相通信，因此建立一個(gè)實(shí)時(shí)性好的信息網(wǎng)絡(luò)十分必要。隨著光纖技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù)的成熟，借助于變電站原有通信資源和以太網(wǎng)成功地對(duì)信息網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了改造，建成了全光纖信息網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

1.2 光信息網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)計(jì)

變電站中，如檢測(cè)裝置等設(shè)備的輸出信號(hào)需要傳輸至多路控制與保護(hù)單元，而很多報(bào)警裝置則只需要與控制主機(jī)連接，因此根據(jù)變電站內(nèi)不同設(shè)備的特點(diǎn)，將信息網(wǎng)絡(luò)分為兩種模式：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信和以太網(wǎng)通信。

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光通信采用光纖發(fā)送器與光纖接收器作為核心器件，在此采用HFBR1414與HFBR2412，其通信頻率最高為5 MHz，傳送距離可達(dá)到2.7 km，波長(zhǎng)為820 nm。其光通信的原理圖如圖2所示。

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信息網(wǎng)絡(luò)由于其硬件的限制，無法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模組網(wǎng)，因此光纖以太網(wǎng)信息網(wǎng)絡(luò)引起了人們?cè)絹碓蕉嗟闹匾?，是智能變電站信息網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向。該文各種檢測(cè)設(shè)備均采用DSP等數(shù)字處理器，通過光纖發(fā)送器/接收器實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)通訊。具體接口電路如圖3所示。此外，光纖以太網(wǎng)在施工中需要注意光纖的彎曲半徑，以防止對(duì)光路的損傷。同時(shí)需要根據(jù)通信距離的大小，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)光纖發(fā)射器的發(fā)光強(qiáng)度，以免因光強(qiáng)過弱導(dǎo)致誤差甚至無法接收。

1.3 光信息網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議

光信息網(wǎng)絡(luò)依據(jù)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)采用GB/T15629.3 幀格式。以太網(wǎng)默認(rèn)為0x88BA，以太網(wǎng)類型協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU應(yīng)用標(biāo)識(shí)APPID默認(rèn)為0x4000。

GB/T15629.3幀格式的示意圖如圖4所示。

2 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)變電站電磁干擾強(qiáng)、通信距離長(zhǎng)的特點(diǎn)，提出了全光纖信息網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)方案，系統(tǒng)按照IEC61850協(xié)議進(jìn)行搭建，可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、以太網(wǎng)多種通信模式，具有抗干擾能力強(qiáng)和傳輸距離遠(yuǎn)的優(yōu)點(diǎn)，是智能變電站信息網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)

[1] 廖澤友，郭赟，楊恢宏.數(shù)字化變電站采樣值傳輸規(guī)約的綜述與對(duì)比分析[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2010，38（4）：113-115.

[2] 竇曉波，吳在軍，胡敏強(qiáng)，等.IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)下合并單元的信息模型與映射實(shí)現(xiàn)[J].電網(wǎng)技術(shù)，2006，30（2）：80-86.

[3] 鄢志平，聶一雄，鄧忠華.基于IEC61850 的合并單元與二次設(shè)備通信研究[J].高壓電器，2009，45（2）：27-30.

[4] 胡春江.基于IEC61850-9-2標(biāo)準(zhǔn)的電子式互感器方案研究[D].西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院，2009.

[5] 鐘天成.基于IEC61850的電子式互感器的研究與實(shí)現(xiàn)[D].東南大學(xué)電氣工程學(xué)院，2010.