基于IEC61850的智能变电站光信息网络设计

黄巍 窦増 杨光

摘 要：为了适应智能变电站的要求，该文设计了一种基于IEC61850协议的智能变电站信息网络，整个系统全部采用光纤作为传输介质。文中分析了系统的组成原理，最后详细介绍了系统的硬件和软件设计。

关键词：智能电网 IEC61850协议 信息网络 光纤

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）02（c）-00-02

IEC61850是国际电工组织为新一代智能变电站编写的通信与接口协议[1-2]。该标准根据电力系统特点，制定了满足信息通信要求的基本协议；采用抽象通信服务接口、特定通信服务映射，以适应网络化发展。IEC61850标准为电力系统自动化产品实现即插即用奠定了基础，使变电站信息网络标准化成为可能[3-4]。

但目前变电站内信息网络大部分采用电缆作为通信介质，其稳定性差，易受干扰。因此该文提出了一种全部采用光纤通信的信息网络设计方案。此信息网络依照IEC61850标准建设，使各种智能设备即插即用，维护简单，同时具有抗干扰能力强和传输距离远的优点[5]。

1 智能变电站光信息网络设计

1.1 智能变电站系统介绍

智能变电站包括系统控制总机、检测装置、保护装置、同步装置等。这些装置之间需要互相通信，因此建立一个实时性好的信息网络十分必要。随着光纤技术和以太网技术的成熟，借助于变电站原有通信资源和以太网成功地对信息网络进行了改造，建成了全光纤信息网络。系统示意图如图1所示。

1.2 光信息网络硬件设计

变电站中，如检测装置等设备的输出信号需要传输至多路控制与保护单元，而很多报警装置则只需要与控制主机连接，因此根据变电站内不同设备的特点，将信息网络分为两种模式：点对点通信和以太网通信。

点对点的光通信采用光纤发送器与光纤接收器作为核心器件，在此采用HFBR1414与HFBR2412，其通信频率最高为5 MHz，传送距离可达到2.7 km，波长为820 nm。其光通信的原理图如图2所示。

点对点信息网络由于其硬件的限制，无法实现大规模组网，因此光纤以太网信息网络引起了人们越来越多的重视，是智能变电站信息网络的发展方向。该文各种检测设备均采用DSP等数字处理器，通过光纤发送器/接收器实现以太网通讯。具体接口电路如图3所示。此外，光纤以太网在施工中需要注意光纤的弯曲半径，以防止对光路的损伤。同时需要根据通信距离的大小，实时调节光纤发射器的发光强度，以免因光强过弱导致误差甚至无法接收。

1.3 光信息网络通信协议

光信息网络依据IEC61850标准采用GB/T15629.3 帧格式。以太网默认为0x88BA，以太网类型协议数据单元PDU应用标识APPID默认为0x4000。

GB/T15629.3帧格式的示意图如图4所示。

2 结语

针对变电站电磁干扰强、通信距离长的特点，提出了全光纤信息网络的设计方案，系统按照IEC61850协议进行搭建，可实现点对点、以太网多种通信模式，具有抗干扰能力强和传输距离远的优点，是智能变电站信息网络的发展方向。

参考文献

[1] 廖泽友，郭赟，杨恢宏.数字化变电站采样值传输规约的综述与对比分析[J].电力系统保护与控制，2010，38（4）：113-115.

[2] 窦晓波，吴在军，胡敏强，等.IEC61850 标准下合并单元的信息模型与映射实现[J].电网技术，2006，30（2）：80-86.

[3] 鄢志平，聂一雄，邓忠华.基于IEC61850 的合并单元与二次设备通信研究[J].高压电器，2009，45（2）：27-30.

[4] 胡春江.基于IEC61850-9-2标准的电子式互感器方案研究[D].西南交通大学电气工程学院，2009.

[5] 钟天成.基于IEC61850的电子式互感器的研究与实现[D].东南大学电气工程学院，2010.