广域继电保护分层系统结构的网络拓扑设计探讨.doc

广域继电保护分层系统结构的网络拓扑设计探讨摘 要：随着通信技术的飞速发展，在电力系统继电保护领域实现广 域保护已经成为可能与传统继电保护系统相比，广域保护动作时限更短, 故障情况的判断更为准确，能够更好的保障系统的运行安全由于广域保 护实现的基础是可靠完善的通信网络，所以有必要根据保护系统的结构对 其网络拓扑结构进行深入分析关键词：广域保护；系统结构、网络拓扑；MSTP-XA- —1—刖H随着电网运行技术的飞速发展，计算机技术、通信技术、信息技术在 电力系统中得到了广泛的应用，正在逐步实现智能电网的运营模式在传 统的继电保护系统中保护主耍可以分为主保护和后备保护两类，其中后备 保护的作用是当主保护该动作而未能可靠动作的情况下快速切断故障但 在实际运行过程中发现，后备保护保护定值的准确幣定比较困难，同时由 于其动作延时…般较长，当系统运行结构发生异常变化，且需要后备保护 动作时，其保护功能和作用难以可靠实现对于整个电网的运行安全及供 电质量的提高都造成了很大的制约在结合网络通信技术和广域测量技术 的基础上，相关研究人员提出一种广域继电保护方案，在下面文章里，我 们就根据广域继电保护系统分层结构的的特点，对其保护网络拓扑结构进 行分析。

一•广域继电保护系统分层结构特点根据广域继电保护功能的实现，分析其系统结构，可将其通信网络划 分为三个层次，分别为接入层、汇聚层和核心层在电网继电保护通信网络的设计过程中，关键就是对变电站网络与电 力通信网络的接入进行设计，在保证其保护功能实现的同时，还要求不影 响网络中其他功能的正常实现IED代表智能设备，为了便于区分，在这 里我们将子站的1ED定义为TCU,主站的IED定义为DCU,调度中心IED 定义为MU我们可以概括的认为广域电网是由多个有限的区域构成的，在 每一个有限的区域内，选取一个变电站设置为主站，并将各个区域内的主 站链接起来构成汇集层，功能是汇聚所有子站上传的信息；将区域内除了 主站外的变电站都定义为子站，一个有限区域内的所有子站构成了接入 层；调度中心为整个系统的核心层[1]二.IED接入保护通信网络的方式根据前文对于系统结构分析，我们可以了解到通信网络主要可以划分 为TED接入变电站网络和TED接入电力通信网两部分2. 1 IED接入变电站网络TCU/DCU接入数字化变电站网络拓扑结构，TCU/DCU接入220KV数字 化变电站全站统一网络的拓扑结构中，采用TCU/DCU、变压器和高压侧其 他设备的双重配置和双重网络。

高压侧每一套单一间隔设备均通过间隔交 换机与木间隔内相关过程层设备相连，构成一个子网，低压侧单一间隔设 备通过间隔交换机和集中备用交换机与本间隔内相关过程层设备相连；对 于需要跨间隔的设备，高压侧保护通过公共交换机与各个间隔交换机相 连，低压侧保护则通过另外的公共交换机与各个集中备用交换机和间隔交 换机相连，从而保证各电压等级相关间隔的信息能够可靠获取为了保证 交换机接口充足且留有备用，在低压侧每几个间隔还配置有一台集中备用 交换机2.2IED接入电力通信网络在传统的电力通信网络中，主耍是应用SDH技术来实现数据的传输， 但随着电网中不同速率宽带业务的增多，在实际应用中这项技术已经无法 更好的满足应用需求，存在着带宽利用率低、带宽的动态调配功能无法实 现等缺陷在广域保护系统中我们将运用新一代的SDH技术MSTP,这一技 术是能够同时实现TDM、ATM及TP等多项业务的接入、处理和传送等功能 在通信网络中应用MSTP,能够简化系统结构，降低维护成本，同时在保留 SD11技术原冇功能的前提下，很好的解决了带宽利用率低及带宽的动态调 配问题，以MSTP技术为技术建立的平台为以太网业务的全面发展奠定了 有利的基础。

从而形成变电站通信业务与MSTP平台的链接结构而这关 键是针对变电站业务接入MSTP设备变电站广域继电保护业务及其他业 务通过MSTP设备接入电力通信网的传输模型广域继电保护作为后备保 护，其吋延要求在300ms内，上面传输模型中能实现毫秒级业务传输的方 式分别是 IP over SDH> IP over ATM over SDH> Ethernet over SDH 这 三种但这三种方式对于广域继电保护H益提高的应用需求仍存在一定的 不足，为此我们建议将广域继电保护IED接入一个单独的以太网接口，这 样就可以根据保护传输业务量的大小合理分配独立带宽，免受其他业务的 干扰同时结合网络服务质量Qos、调度策略和拥塞管理，更好的保证保 护业务传输时延满足广域继电保护功能的需求[2]三•网络拓扑结构设计分析为了保证广域继电保护功能的可靠实现，在MSTP平台上为其单独设 置了一个以太网接口，这样就使保护网络系统具备了独立的虚拟网桥，使 得各个虚拟网桥间的数据彼此隔离，且分配有独立的传输通道，可以通过 相邻级联或虚拟联接技术将MSTP平台与多个虚拟网桥联接在一起广域 继电保护在以太网业务中属于集中式业务，各子站内TCU采集到的信息都 流向对应主战DCU,所有主站DCU的信息乂全部流向调度中心MU,所以保 护系统组网方式包括点到多点及多点到点两种形式。

通过综合考虑保护网 络需要的安全性与实时性，我们最初选用EVPLAN （虚拟网桥服务）这种以 太网类型来进行组网，很好的实现了 VPLS （虚拟专用局域网业务）这一功 能，但是在实际应用中发现在利用VPLS进行组网时，为了避免环路需要 在信令上建立所有站点的全连接，这会造成当一个VPLS中有n个设备时, 这个VPLS就需要有n （n-1） /2个连接，随看VPLS个数的增加，其连接 数会呈指数型增长，同时会严重浪费带宽，为了解决这些问题的制约，研 究出了 HVPLS （分层VPLS）组网方案，对设备进行分级连接，这样既能避 免带宽的浪费，又能解决VPLS连接数过多的问题，最终形成如下图1所 示的物理拓扑结构示意图在上图中，SPE、UPE均为MSTP设备，简称PE,支持HVPLS功能，广 域继电保护IED直接接入PE,其中UPE代表用户的聚集设备，直接与TED 连接，也被称为下层PE, UPE支持路由和MPLS封装；而SPE表示连接UPE 并位于基本VPLS全连接网络内部的核心设备，被称为上层PE,它也可直 接与IED进行连接这种结构中，UPE只需与SDH环网中众多SPE中的一 个建立连接即可实现数据的向上传输。

通过对图2的分析，我们可以看到这一保护系统通信网络可以划分为 高低两个层次，层次之间采用IGP （内部网关协议）和LDP （采用LDP方 式作信令的PW）建立连接在一个电力网中变电站数量较多，会导致通信 网络中SPE的数量也相对较多，为了减少全连接的数量，可以在调度中心 的SPE上采用BGP路由放射器RR0系统中继电保护1ED与PE之间通过链 路AC （光纤以太网）连接，UPE与SPE之间通过虚拟传输通道PW （通过信 令或静态配置实现）相连［3］结束语随着电网运行耍求的不断提高，继电保护需耍起到的作用将会更加重 要，通过研究分析表面，广域继电保护在智能电网的运行过程中能够很好 的承担责任，在相关技术不断发展的基础上，相信广域继电保护系统的整 体水平将会FI趋完善，更好的保障电网系统的正常运行参考文献：［1］ 王军克，崔宁•广域继电保护分层系统结构的网络拓扑设计［J］・《中国新技术新产品》，2013, （16）： 27-30・［2］ 张建英，罗彦•浅谈广域继电保护分层系统结构的网络拓扑设计 ［〕］•《中国新技术新产品》,2015, （01）： 44-50.［3］ 张怀春，张临泉•广域继电保护分层系统结构的网络拓扑设计［J］・《通讯世界》，2013, （09）： 122-130.。