基于MOXA以太網(wǎng)架構(gòu)的大型數(shù)字化變電站

圖2 MOXA數(shù)字化變電站解決方案
鞍山數(shù)字化變電站網(wǎng)絡(luò)方案介紹如下：

（1）架構(gòu)設(shè)計(jì)。IEC61850后臺(tái)軟件、測控和保護(hù)裝置、遠(yuǎn)動(dòng)工作站裝置、接入其它智能設(shè)備的規(guī)約轉(zhuǎn)換設(shè)備，組成基于IEC61850的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)。在間隔層和站控層實(shí)現(xiàn)IEC61850，采用MOXA
PT7728系列交換機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化通信和GOOSE報(bào)文的傳遞。過程層設(shè)備仍然采用傳統(tǒng)的TA、TV和開關(guān)設(shè)備，間隔層設(shè)備與過程層設(shè)備間通過MU裝置相連。測控裝置按照間隔進(jìn)行配置，實(shí)現(xiàn)對一次設(shè)備的監(jiān)視與控制。測控和保護(hù)裝置采用IEC61850規(guī)約與監(jiān)控后臺(tái)、遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)通信，同時(shí)為完成間隔層的聯(lián)鎖功能，測控裝置之間需以IEC61850規(guī)約相互通信。

（2）GPS授時(shí)單元通過光纖或RS-485將1PPS和時(shí)標(biāo)信號(hào)送入合并器單元的GPS模塊進(jìn)行時(shí)鐘同步，通常，變電站、發(fā)電廠只需1臺(tái)NS3262 GPS授時(shí)單元給所有的MU提供同步時(shí)鐘。同步數(shù)據(jù)采樣模塊（DSP板）有1塊高速DSP芯片，由GPS模塊進(jìn)行時(shí)鐘同步。傳統(tǒng)的TA、TV信號(hào)、OCVT的模擬量全部由DSP板負(fù)責(zé)處理，DSP板上集成有高速以太網(wǎng)芯片，直接在鏈路層以IEC61850-9-1或者IEC61850-9-2格式將采樣值單向傳送到二次保護(hù)控制單元。
系統(tǒng)改造采取了分層分布的原則，既實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化變電站的目標(biāo)，又便于今后一次設(shè)備進(jìn)行無縫的技術(shù)升級。

3.2 冗余以太網(wǎng)打造符合IEC 61850的現(xiàn)代化變電站（非洲）
冗余以太網(wǎng)在非洲某電力公司變電站的工程應(yīng)用介紹如下：

（1）工程背景。某電力公司為煉鋁廠提供3條132kV電力輸送線路，并通過煉鋁廠自身的變電站進(jìn)行電力調(diào)整后，為冶煉工藝車間供配電。此項(xiàng)目的工程目標(biāo)是更新整個(gè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)，包括對2000年建立的舊變電站進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)升級。原網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是基于hub的以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，而且是非冗余網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。
（2）網(wǎng)絡(luò)要求。①建立一個(gè)冗余以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，保證數(shù)據(jù)通信安全；②網(wǎng)絡(luò)設(shè)備必須符合IEC-61850-3和IEEE 1613標(biāo)準(zhǔn)，確保惡劣電力環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)可靠運(yùn)行；③以太網(wǎng)交換機(jī)需具備模塊連接能力，以便升級配置。
（3）MOXA冗余以太網(wǎng)應(yīng)用特點(diǎn)。①M(fèi)oxa Turbo Ring冗余技術(shù)具備多種快速恢復(fù)能力（250臺(tái)交換機(jī)組網(wǎng)，恢復(fù)時(shí)間低于20 ms；②PT-7828三層以太網(wǎng)交換機(jī)支持IP路由協(xié)議；③ PowerTrans系列以太網(wǎng)交換機(jī)已通過KEMA認(rèn)證，符合IEC-61850-3和IEEE 1613標(biāo)準(zhǔn)性能測試；④ PowerTrans系列以太網(wǎng)交換機(jī)采用模塊化設(shè)計(jì)，方便升級。

3.3 MOXA變電站以太網(wǎng)交換機(jī)提高電力傳輸可靠性（中國臺(tái)灣）
以太網(wǎng)交換機(jī)在提高電力傳輸可靠性的工程應(yīng)用介紹如下：

（1）工程背景。CPC公司是臺(tái)灣石油化工行業(yè)的龍頭企業(yè)。CPC已有自備電廠和變電站，為實(shí)現(xiàn)對各個(gè)變電站的遠(yuǎn)程監(jiān)視，CPC采用MOXA PowerTrans系列以太網(wǎng)交換機(jī)來連接繼電保護(hù)器，完成數(shù)據(jù)采集。在出現(xiàn)緊急情況時(shí)，PowerTrans交換機(jī)還將發(fā)出報(bào)警繼電輸出信號(hào)，實(shí)現(xiàn)立即關(guān)斷。

（2）網(wǎng)絡(luò)要求。①網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能夠滿足高壓變電站環(huán)境下的EMI電磁干擾屏蔽要求；②采用快速冗余環(huán)網(wǎng)和RSTP技術(shù)，以保證無故障可靠網(wǎng)絡(luò)連接；③網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能夠?qū)挏夭僮?，并且可在無溫度調(diào)節(jié)裝置的環(huán)境中可靠運(yùn)行。
（3）MOXA以太網(wǎng)交換機(jī)應(yīng)用特點(diǎn)。①M(fèi)oxa PowerTrans系列以太網(wǎng)交換機(jī)符IEC-61850-3和IEEE
1613標(biāo)準(zhǔn)，具備卓越的RFI/EMI屏蔽能力；②Moxa以太網(wǎng)交換機(jī)可建立介質(zhì)冗余網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)故障恢復(fù)時(shí)間低于20ms；③PowerTrans系列以太網(wǎng)交換機(jī)可滿足極端溫度環(huán)境（-40～85℃）操作要求。

4 結(jié)束語

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是大型數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的命脈。工業(yè)以太網(wǎng)為傳統(tǒng)的工業(yè)總線互聯(lián)系統(tǒng)提供了異構(gòu)系統(tǒng)互聯(lián)以及推動(dòng)信息化帶動(dòng)自動(dòng)化的新選擇、新方向、新技術(shù)。在變電站互聯(lián)應(yīng)用方面，MOXA能夠大幅度的促進(jìn)和提升電力能源管理效率與安全運(yùn)行。