一、电力通信网
电力通信网作为电力系统的重要组成部分之一，是调度自动化、运营市场化和管理信息化的基石，也是保障电网安全和实现管理智能化、现代化的重要基础设施，其承载的业务包含语音、数据、继保、远动、电力监控等多个领域。与公网相比，电力通信网具有较高的可靠性和灵活性，电力与通信融合的先进技术使得电力通信网可以传输更多信息、传输信息的种类也更加繁杂，同时在信息传输过程中还具有较强的时效性，这使得电力通信网具有较为广泛的应用。
电力通信网由骨干通信网、终端通信接入网组成。骨干通信网根据功能分为传输网、业务网与支撑网。其中传输网是电力通信网的基础设施，由传输介质与传输设备构成，目前分为省际、省级、和地市三部分骨干传输网。业务网承载于传输网，为不同业务需求和应用而建立，包含数据通信网、调度交换网、行政交换网和电视电话会议系统。支撑网是支撑电力通信网运行的网络，主包括No．7信令网、数字同步网和网络管理信息网。而终端通信接入网是骨干网络到信息终端之间的网络，分为10kV通信接入网和O．4kV通信接入网，前者承载配电自动化、电能质量监测、分布式电源等业务，后者承载用电信息采集、电力需求侧管理、负荷监控等业务。
二、智能电网通信网中数据的特点
相较于一般的数据业务，智能电网通信网中的数据有4个不同的特点。
1.时延要求范围从8ms到5s不等：时延跨度大，且时延敏感数据对实时性要求比传统的数据时延要求更高。传统数据类型如VoIP，时延要求为50ms，而智能电网通信网中第一类数据时延要求为8ms。
2.数据种类繁多：一方面，从应用角度分析，数据涵盖了从电力设备实时监控数据、变压器配置到智能抄表、日志文件等多种应用。另一方面，从数据类型的角度分析，包含了周期采样信息，事件驱动信息，电力运动等。
3.数据包大小不一：数据包从50Bytes到1500Bytes不等，而且时延敏感的数据包较小，非时延敏感的数据包较大。
4.情况越是紧急，时延敏感数据的实时性越高：当出现数据突发时，如电力系统某一设备出现故障或者某一时刻的电力传输不稳定时，此时的时延敏感数据会突增，而这种情况下，更是要尽可能的考虑时延敏感数据的实时传输，这也是智能电网通信网的一个重要的特点。
三、智能电网通信网中时延的定义
根据IEC61850标准，智能电网通信网中通信时延的定义，可以看作是端到端的时延.包括发送节点和接收节点的处理时延以及中间节点的网络传输时延.图1是有关智能电网通信网中的时延分解示意图。
图1智能电网通信网中时延分解示意图
其中，D1代表的是发送节点的处理时延；D2代表的是发送节点将发送数据放在缓冲区引起的排队时延；D3代表的是网络时延，严格意义上来讲，其包括数据包的发送时延、接收时延、交换时延、转发表查询时延、传播时延、排队时延；D4为对应的接收节点的排队时延；D5对应的是接收节点的处理时延。
四、智能电网通信网中数据传输时延案例——智能变电站过程层业务数据传输时延及优化
在智能电网中智能变电站是其关键构成部分，智能变电站在传输与共享信息时使用的是网络化通信系统，智能变电站主要分为站控层、过程层以及间隔层这三层。
三层两网构架或三层共网构架都是最为普遍的网络构架模式，星型和环型是最为普遍的组网方式，一般使用的通信协议是工业以太网技术。现阶段的智能变电站通信解决方案基本能够满足其通信需求，但因为现阶段使用的网络通信设备是以太网交换机，一般是存储转发的模式，在数据流量不同时也会改变数据传输时延。需要对实时传输数据进一步改进。
1、智能变电站业务数据传输实时性分析
（1）智能变电站业务信息流实时性分析
IEC61850 标准对变电站自动化系统的报文性能进行了严格规定，根据时延要求的不同，报文可以分为高速跳闸、中速跳闸、低速跳闸、命令、数据生成、传输文件以及时间同步报文，尤其是快速跳闸报文与数据生成报文在时延方面的要求比较高。根据实时性与周期性的不同，信息流主要由SMV 信息流、GOOSE 信息流、监控信息流以及维护信息流这四种类型组成：一是SMV 信息流主要是将过程层并单元与间隔层设备之间的周期性采样测量值进行传递，一般来说3-10ms内必须完成传输。二是GOOSE 信息流一般是应用于事件驱动数据的传送，比如传递跳闸或运行情况等信息，主要有过程层、间隔层、间隔一样的设备以及不同的间隔设备之间的数据。这一信息流的优先权最高，数据传输必须在1-4ms内完成。三是监控信息流一般是对间隔层与站控层装置之间的一次设备的运行情况与数据信息进行传递，主要有周期性的测数据以及事件驱动数据。因为不是所有变电站的主站都会显示实时的保护数据，为了减少工作量，只需要对突发性较强且比较重要的事件驱动数据进行分析。四是维护信息流一般是用来传递间隔层、站控层装置之间的检修诊断信息和过程层与站控层装置之间的配置数据，随机性较强。虽然维护信息流的流量较大，但对实时性要求不高。
2、智能变电站通信系统数据传输时延分析
基于IEC61850 标准和变电站通信网络系统结构，依据变电站业务数据传输的实时性要求将普遍的七种数据提升至三种，即周期性、随机性以及突发性的报文数据。智能变电站的自动化功能一般是通过不同智能电子设备之间的收发逻辑节点来实现的。现阶段智能变电站的网络实时性得到了较高的提升，但业务数据传输时延仍然是不确定的。交换式以太网也具有一定的网络时延，但能够将数据传输的延时大小计算出来，可以对通信网络的传输时延不确定性进行有效解决。但缺少交换机端口时，在数据一起传递至同一端口时，会造成交换机端口资源拥挤、排队等待的状况，时延的不确定问题依然存在。
3、智能变电站过程层业务数据传输的优化方案
智能变电站的通信系统主要是由发送及接受终端、传输介质、中继设备和转发设备等构成。智能变电站通信系统基于IEC61850 标准，通信协议采用以太网技术，根据变电站的实际情况，组网方式可以是星形或环形。根据变电站的电压等级合理配置网络冗余。最为普遍的是全站统一网络，三层共同网络。通信设备主要是一个两层工业以太网交换机，通信终端主要有智能终端、监控装置、保护装置、合并单元以及电子变压器等变电站内的联网设备。通信系统是智能变电站二次系统的关键构成部分，承担着对站内所有业务数据进行保护、测量及控制的任务，尤其是对数据的实时性有着更高的要求。
（1）虚拟局域网技术
在智能变电站的通信系统中，典型的业务数据类型例如GOOSE、SV 等普遍的业务数据都是以多播的方式来传输的，也有可能会在实际操作过程中使用广播的形式。一般情况下，同间隔数据有可能会在整个系统内部流窜，导致通信系统的有限带宽被占用，导致有效业务数据的系统排队等待时间增加。而使用虚拟局域网技术，可以按照间隔来合理划分业务数据，把不需要跨间隔传输的业务数据隔离在本间隔内，对需要跨间隔传输的业务数据可以单独地设置虚拟局域网，以可能地降低网络负荷，提高业务数据传输时延。
（2）服务质量技术
由于各种业务数据信息传输时延要求不同，需要对智能变电站关键业务中采样值、跳闸情况、联锁情况、运行状况以及控制等信息进行优先传输，可以按照时延的不同要求，来设置不同的业务数据信息优先级，便于优先传输关键实时数据。
（3）时延标记技术
通过识别业务流来对时延进行标记，在分配以及调度交换资源时一般会选择使用网络传输时延标记技术，以此来确保继电保护控制网络化的顺利实施。实现继电保护的网络化，能够进行网络信息的高度共享，降低光纤接线的工作量，提升调试工作效率，减少其建设成本。如果要实现继电保护网络化，应该对业务数据传输时延进行确定。可以通过网络传输时延标记技术，分时间记录数据进出网络交换机的信息，对交换机内的驻留时延进行计算并将其输入传输信息内，以此明确业务数据的传输时延，为继电保护控制网络化提供技术支持。
五、结语
电网通信中的数据时延从毫秒到秒不等，未来随着更高安全标准引入智能电网通信中，时延要求会越来高，跨度也会越来越大。
参考文献
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