【专利摘要】本实用新型公开了一种智能变电站网络结构。常规智能变电站的系统架构是在变电站的变电站层、间隔层和过程层分别建立独立的子网，每种网络均由不同的物理网络设备连接构建而成，使得一个变电站交换机数量非常庞大，大幅度提升了智能变电站的建设成本。本实用新型包括变电站层和设备层，其特征是，所述的变电站层与设备层通过一智能数据网进行通讯连接，所述的智能数据网由GOOSE网、SV网、MMS网三个逻辑网络整合而成，各个逻辑网络之间相互隔离。本实用新型使全站只有一个网络，通过建立连接，整合资源配置开辟多个逻辑业务网络，满足每个自动化、保护设施的要求，实现针对不一样业务的逻辑网络，实现了业务网络之间隔离。
[0001]本实用新型涉及智能变电站领域，具体地说是一种智能变电站网络结构。
[0002]目前国内的数字化变电站网络主要是基于变电站通信网络和系统协议IEC 61850系列标准建设。IEC 61850标准奠定了数字化变电站实现数据共享和实现设备间互操作的基础，提出了变电站内设备、信息分层的概念，从数据结构、功能建模方法和变电站自动化体系层次关系映射等方面做了详尽的描述和规范。依据IEC 61850标准的设计思想，现有的数字化变电站基本利用工业以太网交换机组建站内物理网络，即过程层、间隔层以及变电站层，针对不同业务(GOOSE、SV、丽S )组建不同的物理网络。
[0003]常规智能变电站的“三层两网”(见图1)的系统架构是在变电站的变电站层、间隔层和过程层分别建立独立的子网的方案，根据各层中主要传递信息的特点设计网络，智能变电站原有网络结构由GOOSE网络、SV网络、丽S网络组成，每种网络均由不同的物理网络设备连接构建而成。现有变电站网络结构是以间隔为单位布置交换机，针对不同业务(GOOSE、SV、MMS)配置不一样的工业交换机，这使得一个变电站交换机数量非常庞大，交换机的投资占监控系统的40%以上，大幅度提升了智能变电站的建设成本。
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是克服上述现存技术存在的缺陷，提供一种使变电站内物理网络实现三网合一的智能变电站网络结构，以减少网络交换机的数量。
[0005]为此，本实用新型采用如下的技术方案:一种智能变电站网络结构，包括变电站层和设备层，其特征是，所述的变电站层与设备层通过一智能数据网进行通讯连接，所述的智能数据网由GOOSE网、SV网、丽S网三个逻辑网络整合而成，各个逻辑网络之间相互隔离；
[0007]所述的设备层包括测控装置、保护设施、转换单元、控制单元、合并单元、隔离开关、断路器、电流互感器和电压互感器，前述的各个设备均有多个。
[0008]智能数据网在逻辑上具备强大的资源划分能力，为每一个重要的功能开辟独立的逻辑网络，逻辑网络之间相互隔离，抵达安全可靠的目的。
[0009]智能变电站通过采用“逻辑网络”，在站内构建:逻辑GOOSE网络、逻辑SV网络、逻辑丽S网络，使得变电站内物理网络实现“三网合一”，相关网络交换机减少60%以上，成为支撑新一代智能化化变电站的通信基础。因此，逻辑网络在智能变电站的应用在以下几个方面有较大的提升:
[0010]I)对各种规模变电站的适应能力(开闭所、配网变电站、中型变电站、大型变电站)，通过组网能力的改进重点提升通信系统的伸缩能力，降低通信网络组成的复杂度，提高通信系统的性能和可靠性；
[0011]2)对很多类型的变电站通信负荷的适应能力(快速报文GOOSE、高速测量报文SMV、文件报文MMS等)，重点提升对高速通信报文通信时延方面的技术指标，提高通信系统对日益复杂的变电站数字化、自动化的数据传递的支撑水平；
[0012]3)降低目前日益高涨的数字化变电站通信建设成本，通过新技术的应用和网络结构的改进，以及开放性和标准化体系的建立，逐步降低通信系统的建设成本，促进数字化变电站和智能电网技术的推广应用。
[0013]进一步，所述变电站层中的设备通过多个光耦合器与至少一个核心交换机连接，设备层中的设备通过多个光耦合器与至少一个核心交换机连接。
[0014]本实用新型在智能变电站实际应用环境中组成具有统一物理网络架构的二次系统通信网络，该网络整合变电站层、间隔层、过程层的多个网络，组成一个覆盖整个变电站所有间隔和IED设备的统一的物理网络“智能数据网”；统一的网络采用星形拓扑，每一个IED设备都直接连接到网络的核心交换机，简化了网络的结构，减少了数据转发次数，提高了数据传递的性能:本实用新型在整合网络、简化网络结构方面采取了革命性的改造措施，极大地消除网络的臃肿、降低网络的成本、提高了网络的可靠性。
[0015]进一步，所述的变电站层还包括管理服务器、工作站和时间同步器。
[0016]进一步，所述的保护设施为保护交换机，其连接一个合并单元和一个控制单元。
[0017]进一步，所述的转换单元与隔离开关连接，控制单元与断路器连接，合并单元与电流互感器或电压互感器连接。
[0018]本实用新型具有的有益效果:1)整合原有变电站的变电站层、间隔层和过程层共三层网络为变电站层、设备层两层网络，传递很多类型的高速、中速和大流量低速文件等信息，不再分间隔层和过程层子网；整合原有物理GOOSE网络、物理SV网络、物理MMS网络三张网络为一张网络；2)全站只有一个网络，通过建立连接，整合资源配置开辟多个逻辑业务网络，满足每个自动化、保护设施的要求，实现针对不一样业务(GOOSE、SV、^S)的逻辑网络，实现了业务网络之间隔离，达到了安全的目的。
[0023]下面结合国家电网典型220千伏变电站对本实用新型在智能变电站的应用作进一步说明。
[0024]如图2-3所示的智能变电站网络结构，所述的变电站层与设备层通过智能数据网进行通讯连接，所述的智能数据网由GOOSE网、SV网、MMS网三个逻辑网络整合而成，各个逻辑网络之间相互隔离。
[0025]所述的变电站层由多个变电站计算机、操作计算机、工作站、时间同步器、管理服务器和纵向隔离装置组成。所述的设备层由测控装置、保护设施、转换单元、控制单元、合并单元、隔离开关、断路器、电流互感器(CT)和电压互感器(PT)，前述的各个设备均有多个。
[0026]变电站层中的设备通过多个光耦合器与核心交换机连接，设备层中的设备通过多个光稱合器与核心交换机连接。
[0027]所述的保护交换机连接一个合并单元和一个控制单元。所述的转换单元与隔离开关连接，控制单元与断路器连接，合并单元与电流互感器或电压互感器连接。
[0028]根据220kV变的出线规模和运行机制，推荐如下方案:全站设A、B 二个网。其中A网交换机配置双板卡，主要接入:主变间隔保护一、220kV间隔线路、母线保护一、IlOkV间隔和35kV间隔；B网交换机配置单板卡，主要接入:主变间隔保护二、220kV间隔线所示。
1.一种智能变电站网络结构，包括变电站层和设备层，其特征是，所述的变电站层与设备层通过一智能数据网进行通讯连接，所述的智能数据网由GOOSE网、SV网、丽S网三个逻辑网络整合而成，各个逻辑网络之间相互隔离； 所述的变电站层包括变电站计算机、操作计算机和纵向隔离装置； 所述的设备层包括测控装置、保护设施、转换单元、控制单元、合并单元、隔离开关、断路器、电流互感器和电压互感器，前述的各个设备均有多个。
2.根据权利要求1所述的智能变电站网络结构，其特征是，所述变电站层中的设备通过多个光耦合器与至少一个核心交换机连接，设备层中的设备通过多个光耦合器与至少一个核心交换机连接。
3.根据权利要求2所述的智能变电站网络结构，其特征是，所述的变电站层还包括管理服务器、工作站和时间同步器。
4.根据权利要求3所述的智能变电站网络结构，其特征是，所述的保护设施为保护交换机，其连接一个合并单元和一个控制单元。
5.根据权利要求3所述的智能变电站网络结构，其特征是，所述的转换单元与隔离开关连接，控制单元与断路器连接，合并单元与电流互感器或电压互感器连接。
【发明者】俞辰颖, 张弘, 陈飞, 高亚栋, 尹康, 徐俞音, 张利军, 傅旭华, 金乃正, 高美金, 周惠文, 金国胜 申请人:国家电网公司, 浙江浙电经济技术研究院, 国网浙江省电力公司经济技术研究院