一种智能变电站的网络通信系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种智能变电站的网络通信系统，所述网络通讯系统可以进行MMS、SV、GOOSE和IEEE1588的通讯；包括：智能变电站的站控层、间隔层和过程层，以及中心交换机、多个主交换机和为每个主交换机设置的冗余交换机；所有的主交换机和冗余交换机均与所述中心交换机相连；每个主交换机首尾相连构成主交换层；每个冗余交换机首尾相连构成冗余交换层；所述智能变电站的站控层、间隔层和过程层的每个设备均与一个主交换机和所述主交换机对应的冗余交换机相连。该变电站通信系统，与普遍采用的星型、环型拓扑结构相比，增加了通信网络的冗余性，提升通信系统的可靠性。

A network communication system of Intelligent Substation

【技术实现步骤摘要】
一种智能变电站的网络通信系统
本技术涉及电力系统通信领域，具体涉及一种智能变电站的网络通信系统。
技术介绍
智能变电站是智能电网的重要节点，因能够实现低碳环保效果、具有良好的交互性以及可靠性特点而迅速发展，智能变电站作为智能电网的“神经系统”，它的性能将直接决定变电站功能的可靠性。智能变电站通常以三层两网的结构运行，即智能变电站通过相互独立的站级总线和过程总线分别将站控层和间隔层、间隔层和过程层进行连接，保证各层之间的数据信息进行交换和共享。随着科技的发展现阶段智能变电站采用“三层一网”技术，甚至“四网合一”技术，目的是通过采用交换机技术和虚拟局域网(VirtualLocalAreaNetwork，VLAN)技术等，将基于IEC61850标准的MMS网、GOOSE网、SV网及IEEE1588标准的对时网通过同一个以太网进行传输，实现智能变电站由“三层两网”结构向“一层一网”结构的转变，有效简化设备冗余，减少建设、用地成本，实现全站信息高度共享、站内多个设备之间互操作、跨间隔、跨层次信息的直接访问功能；易于全站设备状态监测，实现全站一体化通信与调度之间的协调，便于运维工作。但是在同一以太网上，“四网合一”的数据流量与“三层两网”相比较高，实时性有所下降；多数设备均采用单套配置，可靠性与双重化配置相比有所弱化，因此，该技术主要应用于调度系统下游的低电压等级且规模较小的变电站中，尽管如此，“四网合一”技术可靠性差的问题仍然没能得到有效解决。
技术实现思路
为了解决现有技术中智能变电站存在的不兼容问题，本技术提供一种智能变电站的网络通信系统。本技术提供的一种智能变电站的网络通信系统，所述网络通讯系统可以进行MMS、SV、GOOSE和IEEE1588的通讯；所述网络通讯系统包括：智能变电站的站控层、间隔层和过程层，以及中心交换机、多个主交换机和为每个主交换机设置的冗余交换机；所有的主交换机和冗余交换机均与所述中心交换机相连；每个主交换机首尾相连构成主交换层；每个冗余交换机首尾相连构成冗余交换层；所述智能变电站的站控层、间隔层和过程层的每个设备均与一个主交换机和所述主交换机对应的冗余交换机相连。优选的，所述主交换机包括多个过程层主交换机和1个站控层主交换机；所述冗余交换机包括：为每个过程层主交换机设置的过程层冗余交换机和为所述站控层主交换机设置的站控层冗余交换机。优选的，所述间隔层和过程层的设备至少设有3个通讯接口，其中两个通讯接口分别与所述过程层主交换机和与所述过程层主交换机对应的过程层冗余交换机连接，第三个通讯接口与所述间隔层和过程层的设备对应的保护装置连接；所述站控层的设备至少设有两个通讯接口，分别与所述站控层主交换机和与所述站控层主交换机对应的站控层冗余交换机连接。优选的，所述过程层的设备包括：互感器组、智能开关和合智一体装置；所述间隔层的设备包括：保护装置、测控装置、计量装置、状态监测装置、动态记录装置和保测一体装置；所述站控层的设备包括：同步时钟、监控主机和远动装置。优选的，所述保护装置和保测一体装置分别设有四个通讯接口，所述四个通讯接口包括：信号输入端a、信号输入端b、信号输入端c和信号输入端d；所述信号输入端a与一个过程层主交换机连接，用于通过所述过程层主交换机从网络通讯系统中获取采样值，并向过程层中的智能开关和合智一体装置发送GOOSE报文，以及与站控层进行信息交互；所述信号输入端b与所述过程层主交换机对应的过程层冗余交换机连接，用于通过所述过程层冗余交换机连接网络通讯系统，在过程层主交换机发生故障时接收和发送信息；所述信号输入端c与过程层中的互感器组和合智一体装置连接，用于在网络通信系统故障时直接获取采样值；所述信号输入端d与过程层中的智能开关和合智一体装置连接，用于在网络通信系统故障时直接执行动作信号。优选的，所述监控主机通过所述站控层主交换机和站控层冗余交换机接入网络通信系统。优选的，所述主交换机和冗余交换机的数量由保护测控装置的个数确定；其中，所述保护测控装置包括：保护装置、测控装置、保测一体装置。优选的，通过所述网络通信系统进行通信时，发送端将优先级高的信息发送至冗余交换机，通过所述冗余交换机转发至接收端；将优先级低的信息发送至主交换机，通过所述主交换机转发至接收端。优选的，所述主交换机和冗余交换机是互为备份的。优选的，所述网络通信系统中的设备之间通过光纤连接。基于同一专利技术构思，本技术还提供了一种智能变电站的网络通信方法，包括：基于所述的网络通讯系统进行通信时，从智能变电站的站控层、间隔层和过程层的设备中确定发送端和接收端；基于网络通信系统的拓扑结构获取所述发送端到接收端之间信息流的最短路径；将所述信息流按获取的最短路径进行传送。优选的，所述基于网络通信系统的拓扑结构获取所述发送端到接收端之间信息流的最短路径，包括：基于网络通信系统的拓扑结构预先生成路径表；在所述路径表中读取所述发送端到接收端之间信息流的最短路径；当所述最短路径中的通信链路发生故障时，基于所述路径表重新获取不包含故障链路的最短路径。优选的，所述路径表的生成，包括：基于网络通信系统的拓扑结构，为中心交换机和非中心交换机设置相同的权重，利用迪杰斯特拉算法遍历信息流从发送端到接收端的所有路径；分别统计各路径中经过的中心交换机和非中心交换机的个数；基于各路径中经过的中心交换机和非中心交换机的个数、以及对应的权重获得对应的路径值；将所有的路径值按升序排列，并存储对应的路径生成路径表；其中，所述非中心交换机包括：主交换机和冗余交换机。优选的，所述最短路径中通信链路发生故障的确定，包括：基于所述最短路径传送信息时，所述发送端在设定时间内不能接收到接收端发送的响应信息，则确定所述发送端到接收端之间的通信链路发生了故障。优选的，所述当所述最短路径中的通信链路发生故障时，基于所述路径表重新获取不包含故障链路的最短路径之后，还包括：发送端在设置的链路访问间隔内通过故障链路向与故障链路所连接的主交换机、冗余交换机或中心交换机发送确认信息；当故障链路修复完毕后，发送端将收到与已修复链路所连接的主交换机、冗余交换机或中心交换机发送的响应信息，则判定故障链路已经修复，并通过路径表更新最短路径。优选的，所述将所述信息流按获取的最短路径进行传送，包括：当接收端同时接收到两种以上的信息流时，基于各信息流的优先级生成信息流的处理顺序；当接收端连接的主交换机和冗余交换机均正常工作时，则按所述处理顺序将优先级高的信息流发送至冗余交换机，通过冗余交换机按获取的最短路径传送至接收端，将优先级低的信息流发送至主交换机，通过主交换机按获取的最短路径传送至接收端；当接收端连接的主交换机或冗余交换机发生故障时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能变电站的网络通信系统，其特征在于，所述网络通信系统可以进行MMS、SV、GOOSE和IEEE1588的通讯；/n所述网络通信系统包括：智能变电站的站控层、间隔层和过程层，以及中心交换机、多个主交换机和为每个主交换机设置的冗余交换机；/n所有的主交换机和冗余交换机均与所述中心交换机相连；/n每个主交换机首尾相连构成主交换层；每个冗余交换机首尾相连构成冗余交换层；/n所述智能变电站的站控层、间隔层和过程层的每个设备均与一个主交换机和所述主交换机对应的冗余交换机相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种智能变电站的网络通信系统，其特征在于，所述网络通信系统可以进行MMS、SV、GOOSE和IEEE1588的通讯；
所述网络通信系统包括：智能变电站的站控层、间隔层和过程层，以及中心交换机、多个主交换机和为每个主交换机设置的冗余交换机；
所有的主交换机和冗余交换机均与所述中心交换机相连；
每个主交换机首尾相连构成主交换层；每个冗余交换机首尾相连构成冗余交换层；
所述智能变电站的站控层、间隔层和过程层的每个设备均与一个主交换机和所述主交换机对应的冗余交换机相连。


2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主交换机包括多个过程层主交换机和1个站控层主交换机；
所述冗余交换机包括：为每个过程层主交换机设置的过程层冗余交换机和为所述站控层主交换机设置的站控层冗余交换机。


3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述间隔层和过程层的设备至少设有3个通讯接口，其中两个通讯接口分别与所述过程层主交换机和与所述过程层主交换机对应的过程层冗余交换机连接，第三个通讯接口与所述间隔层和过程层的设备对应的保护装置连接；
所述站控层的设备至少设有两个通讯接口，分别与所述站控层主交换机和与所述站控层主交换机对应的站控层冗余交换机连接。


4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述过程层的设备包括：互感器组、智能开关和合智一体装置；
所述间隔层的设备包括：保护装置、测控装置、计量装置、状态监测装置、动态记录装置和保测一体装置；
所述站控层的设备包括：同步时钟、监控主机和远动装置。


5.如权利要求4所述的系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑皓中，杨岳峰，王轩，李芳灵，王清涛，李志伟，方士彬，张维聪，孙鸿才，郑青青，
申请(专利权)人：中电普瑞科技有限公司，中电普瑞电力工程有限公司，南瑞集团有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11