智能变电站通信网络的研究(2)
1.1 课题研究的背景和意义
近年来，通信、计算机、测控保护等技术不断飞速发展，电网电力电子化、智能化的趋势越来越明显。智能电网在电能安全性和稳定性上的优势使它取代传统电网成为了必然。在电网结构中，变电站是连接发电和用户的枢纽，是电力系统的重要组成部分[1]。如今，变电站向着能源节约型、环境友好型、安全可靠型的目标不停发展。而与常规变电站相比，智能变电站不仅实现了能源的高效利用，而且实现了设备的智能化与电网的自动化。
然而随着智能电网的不断发展，大容量、超大系统智能电网逐步形成，电网需要更为完善的系统来运行和管理。智能变电站通信网络作为智能电网的基础，电网系统的性能便建立在通信网络的可靠性和高效性之上[2]。2004年，IEC 61850标准的提出使变电站设备具备了统一的通信标准。在此基础上，不同于传统“点对点”的数据传输，智能变电站通信网络通过交换机实现了各个设备之间的信息共享，这不仅降低了资源的消耗，节约了成本，而且优化了变电站的结构，提高了数据传输效率，使变电站更为方便管理[3]。
因此，研究基于IEC 61850标准的智能变电站通信网络，具有十分重要的理论和现实意义。
1.2 国内外研究现状
1.3 本课题的主要工作
本文从实际出发，对基于IEC 61850标准的智能变电站通信网络进行了分析与研究。首先，完成了智能变电站过程层通信网络的设计，然后通过南京南瑞继保有限公司提供的实验平台进行过程层通信网络的实际搭建，最后设计一个报文分析软件，实现对采集的报文进行处理和分析。
本文余下部分将做以下安排：
第二章首先将分析智能变电站与传统变电站的区别，然后介绍智能变电站通信协议——IEC 61850标准的相关内容。最后根据智能变电站的要求，作出通信网络的构建方案。
第三章首先将在南京南瑞继保有限公司提供的条件下，结合相关设备完成智能变电站过程层网络的设计，然后通过软件对设备进行设置，实现过程层通信网络的实际运行。
第四章首先介绍了过程层网络中GOOSE和SV报文的结构，然后设计完成了一个能够过滤出GOOSE和SV报文的软件，并对第三章采集的报文进行处理和分析。
2 智能变电站通信网络方案设计
2.1 智能变电站
智能电网在传统输、配电基础上，运用信息技术与通信技术实现了电网的数字化、智能化与一体化。智能变电站作为电网中的重要连接点，对整个电网起到了巨大的支撑作用。其主要作用体现在如下方面：
（1）加强智能电网信息化与智能化。智能变电站在数字化的基础上对数据进行采集处理，并以高速以太网为媒介，确保数据高效、可靠、安全的传输。其中IEC 61850的应用使各智能设备之间具备互操作性，为数据信息共享提供了基础和前提。此外，随着智能变电站一次设备中非常规互感器技术与智能断路器技术的不断完善，以及二次系统中合并单元与智能终端的运用，智能电网实现了从数据收集到信息处理整个流程的自动化控制和智能化应用[7]。
（2）实现智能电网电能分配与转换。为了满足电能传输和用户供电需求，长距离输电和短距离输电需要不同电压等级、不同电压层次的电网耦合连接。智能变电站作为中转枢纽，对全网的合理调度分配，解决电能传输问题发挥了重要作用[8]。
（3）实施智能电网数据在线监控与操作。智能电网中每时每刻都有大量数据相互传输，为了提高系统的安全性和可靠性，就需要智能变电站对数据进行实时监控，实现数据的文护和收集，潮流的调整和控制，突发事件的预防和处理，并对调度员的操作指令能及时反应[9]。