数字变电站架构

根据国际电工委员会 (IEC) 61850 标准的定义，数字变电站架构包含三层：过程层、间隔层和站控层，如 图 2 中所示。

每一层都执行特定功能，各应用互相配合，共同执行数字变电站功能。

过程层包括电源变压器、仪用互感器和开关设备。

过程层是主要设备和辅助（保护和控制）设备之间的接口。在传统变电站中，该接口是通过铜电缆进行硬接线的；电流和电压会以可接受的标准化辅助信号电平经过保护和控制面板，并控制电缆发送和接收状态信息。在数字变电站中，所有数据（模拟数据和二进制数据）均在接近源的位置数字化，并使用 IEC 61850-9-2 协议通过光纤电缆发送到 IED。

间隔层包括辅助设备或 IED，例如间隔控制器、保护继电器、故障记录仪和能量计。IED 不再有模拟输入，因为数据采集是在过程层发生的。合并输入还能减少或消除二进制输入的需要，因此器件比较紧凑，通常只有传统设备占地面积的一半。IED 处理保护和控制算法和逻辑，做出跳闸/不跳闸决策，并根据 IEC 61850 为下层（过程）和上层（站控）以太网提供通信功能。通信网络冗余是典型要求，可确保最高的可用性和可靠性。两项 IEC 62439 标准 – 高可用性无缝冗余 (HSR) 和并行冗余协议 (PRP) – 可促进 IED 互操作性和不同供应商在变电站网络中的集成。

站控层包括站控计算机、以太网交换机和网关。站控总线允许多个客户端交换数据，可在传统的监控和数据采集 (SCADA) 之外提供额外的通信功能；支持对等器件通信；链接到网关，以实现变电站间的广域通信。站控层的设备可能包含变电站人机接口 (HMI)、用于 IED 访问或在本地集中和归档电力系统数据的工程工作站、SCADA 网关、链接到远程 HMI 的代理服务器或控制器。