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220kV智能变电站一体化监控系统组网方案研究

2013-11-14 11:17来源:中南电力设计院 瞿蒙关键词:智能变电站监控系统自动化收藏点赞

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4.3 主要网络结构的技术方案比较

目前变电站自动化系统网络中常用的星形网络结构和环形网络结构,其性能对比详细见下表4.3.1。

表4.3.1 星形网络结构和环形网络结构性能比较

 

序号 比较项目 星形网络 环形网络
1 可靠性(冗余度) 单星形网冗余度较差,可靠性低,可通过双星形网来增加冗余度,提高可靠性 单环网具备一定的冗余度,比单星形网可靠性要高
2 网络结构 简单,易扩展 较复杂,可扩展性较差
3 安全性 安全性较好,发生网络风暴的可能性较低,没有复杂的网络恢复过程;中心交换机十分重要。 存在发生网络风暴、导致整个环网失效的可能,具有一定的安全隐患。
4 网络时延 经优化配置后,很短且确定。 存在不确定性。
5 网络恢复 不具可恢复性 具有可恢复性,但恢复过程较复杂,具有不确定性。
6 交换机的兼容性 网络架构简单,对交换机要求相对低一些。 存在交换机环网协议兼容性问题,扩建可选择性较差。
7 配置方式 可按间隔配置,优化效果明显,网络结构清晰。 也可按间隔配置,但优化效果不明显。
8 对接入设备的要求 对保护、监控等接入设备要求高,要达到类似于单环的冗余度,必须采用双星形网,每个接入设备必须提供两个网口,存在双通道监视、配合等问题。 对保护、监控等接入设备要求低,如采用单环,每个接入设备只需提供一个口,没有备用切换,双通道监视等问题。
9 应用合理性 经过合理配置,网络通信最长延时3跳。 根据应用的优化存在难度,跳数难以确定。

(注:序号9中的“3跳”指经过3级交换机。)

通过比较可以发现,星形网络结构简单,安全性好,与应用的契合度佳,可针对电力应用进行优化,但对接入设备要求高,达到同等冗余度费用较高;而环形网络结构和特性复杂,网络延时难以固定,且存在产生网络风暴的安全隐患,但其对接入设备要求低,费用也相对较低。

因此推荐220kV变电站站控层网络和过程层网络均采用星形网络结构,并通过双网方式实现冗余以增加网络的可靠性。站控层网络双网采用热备用方式,过程层网络双网采用独立运行方式。

4.4 站控层组网方案

全站统一设置站控层MMS网,推荐站控层网采用双星形网络结构,双网双工、热备用方式运行。

间隔层的各保护装置、测控装置,以及站控层设备的详细信息均通过MMS网传输。监控系统内各装置间相互传输的联闭锁信息以GOOSE报文的形式在MMS网上传输。

全站的站控层设备以及间隔层设备,均通过双网口接入站控层双星形MMS网络。

4.5 过程层组网方案

过程层网络同样推荐采用双星形结构双网独立运行方式,并按站内电压等级分列不同网段,例如对于220kV智能变电站,全站分成220kV过程层网、110kV过程层网,两个电压等级的过程层网完全独立,该组网方式增强了网络的可靠性,缩小了故障检修的影响范围;

过程层网络中主要传输GOOSE报文和SV报文,即开关量与采样值信息,此两类报文是十分重要的报文,对于间隔层设备,尤其保护装置而言,网络结构及网络设备必须从最大程度上保证GOOSE报文与SV报文传输的实时性与可靠性,此外跨间隔的保护对分散采样的合并单元同步性要求也十分苛刻。

如果过程层设备(主要是合并单元、智能终端)能够集成间隔层设备的保护、测控功能,构成真正意义上全功能的智能组件,就不存在上述信息传输问题,但这意味着保护、测控等重要功能需要下放,现阶段在户外站全面推广尚有困难,特别是高电压等级的户外站。另外,变压器和母线等间隔的一次设备物理位置必然是分散的,必须解决上述信息传输问题。

为实现开关量与采样值的实时、可靠传输,间隔层设备与过程层设置之间可以是点对点方式光纤连接,也可以是以太网络方式连接。考虑到变电站自动化系统通信网络的重要性,并结合当前阶段智能变电站应用技术(尤其是交换机网络技术)的成熟程度,对于过程层每个电压等级的GOOSE网和SV网,可以有三种不同的组网模式。

投稿与新闻线索:陈女士 微信/手机:13693626116 邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#改成@)

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