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摘要：智能变电站二次系统由不同专业的系统和装置，相互叠加组成，并且随着智能变电站安全性、可靠性和高效率要求的提高，新的系统或新的功能还在不断出现。因此，针对不同功能数据流，采用不同的网络方案，进行网络划分和优化，促使变电站自动化系统的网络更加合理，进而构建高安全性、高效率信息传输网络架构，对智能变电站的安全可靠稳定高效运行显得尤为重要。文中笔者主要对智能变电站的层级进行了介绍，分析了现阶段智能变电站的主要网络结构，并以某一智能变电站升压站的原系统结构为例，根据自己多年的工作经验制定了对网络结构优化的优化方法。
关键词：智能变电站，网络结构，优化研究
智能变电站的出现时对常规变电站建设技术的一次升华，其也是我国的电力行业整体技术进一步的一个有效标志。但是在智能变电站的实际运行过程中，因此其内部结构的重复性以及使用环境的差异性等诸多因素的影响，导致其在具体使用过程中还存在有数据采集过于困难以及网络结构优化程度不足等问题，并直接影响到我国电力系统的运行稳定性。这也就要求相关的电力单位能够做好智能变电站的网络结构优化研究工作，并进一步提升我国智能变电站的运行质量，从而促进我国的电力行业得到进一步的发展。
1.智能变电站的构成分析
智能变电站是我国建立智能电力网络的基础。其主要是由一次设备和二次设备构成，其与普通数字化变电站的的组成单元的本质是相同的，相对于普通数字化变电站，智能变电站的优势在于对一次设备进行了智能化控制，对二次设备也进行了网络化组织，然后在两种设备之间采用了高速网络通信，这就加强了一次设备与二次设备之间的联系。将智能变电站从层次结构上划分为成过程层设备（智能一次设备、智能终端等）、间隔层设备（保护装置、自动化装置、安全自动装置、计量装置等）、站控层设备（主机、操作员机、五防主机、远动装置等）。目前智能变电站有结构简化的趋势，简化到只需设备层和系统层2层结构，但是我们还无法在短时间内完成这2层的简化，主要原因就是这种简化需要大量的网络控制技术和计算机技术。所以说目前为止我们较长采用的还是传统的3层结构形式，这种结构框架主要还是利用过程层的网络连接来实现间隔层设备与过程层设备的信息交换。在过程层中网络连接主要负责的是变电站的主要数据传输，包括变电站的事件警告信息、网络传输设备管理信息和模拟量采集信息等，因此要对智能变电站进行网络结构优化，就要先对网络数据的传输进行优化。
2.对智能变电站的网络结构分析
智能化变电站网络结构主要由站控层、间隔层和过程层等三大层次构成，主要通过过程层总线和站控层总线来完成通信连接，过程层总线完成对间隔层与过程层中所有智能一次设备之间通信的处理，而站控层总线主要是对站控层和间隔层设备之间的通信进行处理。
一般来讲在进行设计时我们可以将站控层总线设立为独立于过程层总线，也可以设置为两者合并的形式，这两种方式都各自有各自的优缺点，如果采用将站控层总线与过程层总线进行合并的形式，就有可能会因为数据控制属性与数据失效属性的不同而造成数据之间互相影响，对网络安全性和效率造成很大的影响。但是采用这种形式也有它的优势，那就是可以利用虚拟局域网技术和太网优先级排队技术来进行对不同重要程度和优先等级的数据的分析处理，充分提高了硬件资源的利用效率。无论采用这两种形式中的哪一种，我们都可以从网络结构上将其分为五个基本层级结构：层级1主要包括：后台主机、五防主机、远动装置等。层级2主要为一级交换机。层级3主要包括保护单元和测控单元。层级4主要为二级交换机。层级5主要包括智能一次设备和执行机构。同一个层级之间的组成单元不会互相影响，一个层次与下一个层次的单元依次相连，形成的是一条从一级交换机开始的多条独立的数据传输线路；如果采用将站控层总线与过程层总线进行合并的形式，那在一二级交换机之间会存在直接连接的线路，一级交换机接受的数据不仅有来自二级交换机的数据，也有来自于保护单元和监控单元的数据，这种合并布线的方式有可能就是造成数据干扰的根本原因。
图1升压站原系统结构示意图
3.如何对智能变电站的网络结构进行优化
我们将从某个智能变电场生压器的网络流量优化和网络结构优化两个方面来进行讨论，以下为升压站的原系统图：
3.1对原系统的结构特点进行分析
从图中我们可以看出来这种结构为典型的“三层两网”式网络结构，图中站构层、过程层以及间隔层的层次结果都非常明显。其中过程层和站构层2层为独立式布置网络，
3.2对网络结构的优化
我们分析了以上原网络结构特点，为了将硬件的优势进行充分的发挥，并将网络实效提升到最高，作者选用了采样值信息共网传输方式，在进行了网络优化后总体网络结构为GOOSE+SV+MMS并行结构。这种结构对硬件进行了升级，交换机之间的级联端口采用千兆连接，暂不升级其他的硬件的结构。
在进行优化之后智能变电站的网络结构主要如下：（1）层次1为站控层，主要包含了远动主机、后台主机、五防主机等设备。（2）层次2为交换机层，包括一级交换机和二级交换机。（3）层次3为过程层，包括单间隔的HSR环网设备及网络分析仪、母线保护等跨间隔设备。整体优化之后，交换机数量大幅度减少，光纤熔接施工量大幅度降低，网络流量大幅度减小，大大提高了智能变电站二次系统运行的安全性、可靠性及运行效率。
3.3对网络流量的优化
在进行网络结构优化的基础之上，我们再采用虚拟局域网的方式来优化网络流量，为了把SV业务对关键业务的带宽挤占降低到最少，我们对其设置了对端口速率进行限制的方法，然后再利用GVRP动态组播协议尽量将网络总体数据流量进行降低，这几种技术互相结合起来可以在很大程度上降低改造后的网络数据发生冲突的概率，将网络的利用效率提升到最高。因此在进行智能变电站的网络流量优化工作时，其首先需要建立在职能变电站网络结构这一优化基础上面，并需要通过虚拟互联网的方式来进行智能变电站网络流量的优化过操作，并气的提升结构利用效率的效果。
总结：
对智能变电站的网络结构进行优化的难度是比较高的，对其进行优化不仅仅是跟电气设备有关系，还涉及到网络技术和计算机这两门学科，需要我们对各种科学进行交叉研究。本文中作者以某一智能变电站升压站的原系统结构为例，根据自己的多年工作经验，采用了成熟有效的方法进行变电站原有网络结构的优化，为避免网络在改造后出现数据冲突，在对网络结构进行优化中附加了对网络流量的优化手段，将网络的利用效率最大化。
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作者简介：1983年出生，女，籍贯广东茂名，电力工程师，现从事基建工程造价管理工作。