智能变电站的三层两网

智能变电站的三层两网

一、智能变电站smartsubstation

采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。

二、IEC61850标准简介

IEC61850是一个网络和计算机技术高度发展的产物。从2000年开始的嵌入式硬件技术、实时操作系统、通信技术的快速发展和广泛应用，为IEC61850在电力系统的应用创造了有利条件。

IEC61850不仅仅是一个通信规约，它指导了变电站自动化系统的设计、开发、工程、维护等各个领域。该标准通过对变电站自动化系统的面向对象统一建模，采用独立于网络结构的抽象通信服务接口，增强了设备之间的互操作性，可以在不同厂家的设备之间实现无缝连接。

作为未来智能电网领域的主要标准，凭借良好的可扩展性和体系结构，IEC61850将为全世界所有电力相关行业的信息共享、功能交互以及调度协调做出重大的、决定性的影响。同时，由于世界范围内能源变革和智能电网建设的兴起，IEC61850作为智能电网中连接电力生产和消费环节的纽带，将担当起越来越重要的角色。

三、三层两网

根据IEC 61850标准和智能变电站技术导则，智能变电站分为过程层、间隔层和站控层，各层的逻辑功能由相关物理设备实现，单一物理设备可以实现多个逻辑功能，智能变电站的“三层两网”框架中包含站控层、间隔层、过程层“三层”,以及站控层网络、过程层网络“两网”。

1、站控层用以采集全站设备信息的监控系统,并提供数据交互、存储等功能;

2、间隔层运行合并单元、测控装置、继电保护等二次设备;

3、过程层则包含互感器、断路器变压器等一次设备及智能组件;

4、“两网”则分别是站控层与间隔层、间隔层与过程层ED设备之间交互的网络,均以IC61850标准下的以太网为基础。

1、站控层

又称变电站层，包括站控系统、站监视系统、站工程师工作台与电网调控中心的通信网络。

设备：自动化站级监控系统、远动装置、对时系统、通信装置等。

功能：实现面向全站设备的监视、控制、告警及信息交互功能，完成数据采集和监视控制(SCADA)、操作闭锁以及同步相量采集、电能量采集、保护信息管理等相关功能。

2、间隔层

包括测量控制及继电保护组件，按照应用功能合理配置逻辑节点，完成相应的数据分析、处理和控制。

设备：继电保护装置、测控装置、故障录波装置、计量装置等二次设备。

功能：实现使用一个间隔的数据并且作用于该间隔一次设备的功能，即与各种远方输入/输出、传感器和控制器通讯。

3、过程层

又称为设备层，承担一次设备数字化、智能化，是整个智能变电站的基础。

设备：变压器、断路器、隔离开关、电流/电压互感器等一、 二次设备及其所属的合并单元、智能终端及独立的智能电子装置。

功能：为间隔层设备完成状态量和模拟量输入输出功能，如数据采集（采样）、执行间隔层设备发出的控制命令。

在智能站中,过程层的典型设备是合并单元和智能终端。

（1）合并单元根据所在开关柜的不同分为间隔合并单元和母线合并单元，间隔合并单元用于线路,变压器和电容器等间隔电气量采集,发送一个间隔的电气量数据，电气量数据典型值为三相电压、三相保护用电流、三相测量用电流、同期电压、零序电压、零序电流。母线合并单元用于采集母线电压或者同期电压、在需要电压并列时可实现各段母线电压的并列，并将处理后的数据发送至所需装置使用。

（2）智能终端又称智能组件，是一二次设备的数字接口，与一次设备采用电缆连接，与保护测控等二次设备采用光纤连接，能够接收保护动作信息、分合闸信号、控制信号，同时上传开关刀闸位置信号，实现对一次设备（如：断路器、刀闸、主变压器等）的测量、控制功能。

智能变电站各层之间通过分布、开放式网络系统实现连接，包括站控层网络、过程层网络。

4、站控层网络

站控层网络是间隔层设备和站控层设备之间的网络，实现站控层内部以及站控层和间隔层之间的数据传输。

一般对应站控层交换机屏、间隔层交换机屏中的交换机。站控层网络包含MMS信息和Goose信息，MMS信息主要用于间隔层设备与站控层设备间通信，应具备间隔层设备支持的全部功能，其内容应包含四遥信息及故障录波信息。Goose信息主要用于间隔层设备间通信，其内容应包含测控联闭锁信息等。

MMS网：站控层网络采用MMS协议，内容包含故障录波信息及四遥信息等。

交换机：站控层网络设备包括站控层中心交换机和间隔交换机。

中心交换机连接数据通信网关机、监控主机、综合应用服务器、数据服务器等设备。

间隔交换机连接间隔内的保护、测控和其他智能电子设备。间隔交换机与中心交换机通过光纤连成同一物理网络。

5、过程层网络

过程层网络是间隔层设备和过程层设备之间的网络，实现间隔层设备和过程层设备之间的数据传输，过程层网络包括GOOSE网和SV网。

一般对应各间隔合并单元，智能终端所在屏柜的交换机。过程层网络主要包含SV信息和Goose信息。SV信息和Goose信息主要用于过程层设备与间隔层设备间通信，SV信息内容应包含合并单元与保护、测控、故障录波、PMU、电能表等装置间传输的电流、电压采样值。Goose信息内容应包含合并单元、智能终端与保护、测控、故障录波等装置间传输的一次设备本体位置/告警信息，合并单元/智能终端自检信息，保护跳闸/重合闸信息，测控遥控合闸/分闸/联闭锁信息以及保护失灵启动和保护联闭锁信息等。

GOOSE网：用于间隔层和过程层设备之间的状态与控制数据交换,主要传输一次设备遥信信号（断路器、刀闸位置）、保护装置跳合闸命令、测控装置遥控命令、保护装置间信息（启动失灵、闭锁重合闸、远跳等）、间隔层的联闭锁信息。GOOSE网一般按电压等级配置，220kV 以上电压等级采用双网，保护装置与本间隔的智能终端之间采用GOOSE点对点通信方式。

SV网：用于间隔层和过程层设备之间的采样值传输，主要传输遥测及保护采样信号，保护装置与本间隔的合并单元之间也采用点对点的方式接入SV数据。

传统变电站中包含站控层、间隔层；智能变电在传统变电站两层基础上增添了过程层，并在过程层内设置了合并单元和智能终端，智能变电站在间隔层与过程层之间采用光缆进行信息传输，利用SV和Goose光信号代替了传统的开关量和模拟量电信号，大大减少了电缆的使用；间隔层与站控层之间采用光缆信号传输，传输MMS信号。

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编辑：一酷到底