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传统变电站采用线缆连接一次和二次设备,设备之间的通信是其业务中最为核心的部分。随着智能变电站的普及,变电站进入一种发展的瓶颈,同时也暴露出一些问题,比如智能变电站设备元件的可靠性、稳定性和安全还无法得到保障,变电站通信组网体系结构还需进一步改进等。本文的研究目的是利用智能变电站技术以及IEC61850标准协议,对变电站的通信方案进行优化设计,提高变电站通信系统的实时性、可用性、完整性等。变电站的设备与通信相关的很多,本文选取的是其中的部分设备,对其通信方面的部分功能进行结构或技术方面的优化研究。本文的主要工作包括:首先,研究基于IEC 61850通信的保护元件的优化设计。在传统继电保护方案中,采用中间设备在保护线路两侧之间传输不同的信号,影响了通信的实时性。基于IEC61850的通信标准可以使用通信链路代替硬连线接口,本文优化方案是采用基于光学传感器等新技术的串行通信代替来自电流互感器和电压互感器的模拟信号,消除继电保护之间的接线,实现继电器之间的直接串行通信,来保护变电站通信系统中传递面向通用对象的变电站事件(GOOSE)消息和数据采样样本值(SV)的保护元件。测试表明,基于GOOSE的分布式应用程序的性能始终优于具有相同功能的硬连线方案,基于GOOSE的方案比硬连线方案耗时更少。其次,研究变电站的中压开关设备之间的通信优化设计。在中压开关设备单母线布置中,常规仪器变压器作为电流和电压的测量设备,电压互感器位于电缆侧的支线中,母线电压在出线馈线上测量,开关柜电压的共享是通过母线到出线馈线的接线信号来实现的。本文优化方案采用IEC 61850-9-2标准的光电互感器同时对开关设备的设计进行改进,将发出的信号路由到一个智能电子设备上,通过局域网可以实现电压数据的共享,连接到网络的不同智能电子设备可以很容易地访问可用的电压测量信息,开关设备的互连线路变得简化。测试结果表明,用非常规电压互感器的解决方案比常规电压互感器具有更好的可用性。最后,研究变电站通信数据的配置描述的优化设计。将系统配置描述文件自动生成代码,用C语言编程实现智能电子设备描述,把系统配置描述文件每个类型数据直接映射到C数据结构,从而形成C数据结构的层次结构;根据系统配置描述文件的数据类型和需求定制进行语法和语义验证,构建模型并生成C语言环境代码;建模框架(EMF)自动从IEC61850-6中定义的XML Schema中生成模型的Java代码;自动生成IEC 61850通信代码,该代码既可用于减载智能电子设备,也可用于监测智能电子设备。测试结果表明,在实时的微电网减载监控系统中,该方案在保护和控制方案显示了方便性和实用性。