随着能源结构的转型和电力电子技术的飞速发展，直流系统在新能源并网、数据中心供电、轨道交通及工业驱动等领域的应用日益广泛。为确保直流系统的高效、可靠与智能化运行，实现自动化并融合先进的网络技术已成为必然趋势。本文旨在探讨直流系统的核心自动化要求，并深入研究网络技术在其开发与应用中的关键作用。
一、直流系统的核心自动化要求
直流系统的自动化并非简单地将交流系统的控制模式进行移植，而是需要针对其独特的技术特性提出专门要求，主要包括：
- 高精度快速控制与保护：直流系统没有过零点，故障电流上升速度极快，对保护装置的速动性要求极高。自动化系统必须具备微秒级的快速检测、判断与切除故障能力，并实现精密的电压、电流与功率控制。
- 多层级协同与能量管理：在含多端直流、交直流混合的复杂网络中，自动化系统需实现换流站、储能单元、分布式电源及负荷之间的多层次协同控制。这要求具备高级的能量管理与优化调度功能，以维持系统功率平衡与运行经济性。
- 高可靠性与自愈能力：直流系统常承担关键负荷供电，自动化系统必须具备极高的可靠性，采用冗余设计和分布式架构。应具备一定的自愈能力，在部分设备或通信链路故障时，能自动重组系统并维持核心功能。
- 标准化与互操作性：为实现设备与系统的即插即用及跨厂商集成，自动化相关的设备模型、通信协议、数据接口必须遵循统一的国际或行业标准（如IEC 61850的衍生标准）。
二、网络技术开发在直流系统自动化中的应用研究
网络技术是支撑上述自动化要求得以实现的中枢神经。其开发与应用主要集中在以下几个层面：
- 实时通信网络架构：为满足快速控制与保护（如直流断路器的失灵保护）的极低时延（通常要求小于1ms）和确定性要求，需研究并应用基于时间敏感网络（TSN）、工业以太网增强协议或专用高速通信总线的网络架构。这确保了关键控制指令的准时、可靠传输。
- 统一建模与信息集成：应用IEC 61850等标准对直流系统一次、二次设备进行统一建模，实现信息描述的标准化。通过网络技术，将站控层、间隔层和过程层的各类智能电子设备（IED）无缝集成，形成全景数据模型，为高级应用提供一致的数据基础。
- 软件定义与虚拟化技术：借鉴软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）思想，研究在直流自动化系统中实现控制功能与物理硬件的解耦。这增强了系统的灵活性与可扩展性，便于新功能的快速部署和网络资源的动态调配。
- 网络安全纵深防御：直流系统作为关键基础设施，其自动化网络面临严峻的网络安全威胁。网络技术开发需集成从物理隔离、安全分区、加密认证到入侵检测与态势感知的纵深防御体系，确保控制指令与生产数据的机密性、完整性和可用性。
- 云-边协同计算：针对系统内海量的运行数据，利用边缘计算技术在网络边缘侧（如换流站本地）进行实时数据处理和快速闭环控制；通过广域网络将非实时数据上传至云端，进行大数据分析与人工智能算法训练，实现运行状态的深度预测与优化决策，形成云-边协同的智能运维模式。
三、与展望
直流系统的自动化是其迈向智能化、高效化的基石，而先进的网络技术则是实现这一目标的使能器和催化剂。随着5G/6G、确定性网络、数字孪生及人工智能技术的进一步成熟，直流系统自动化将与网络技术更深层次地融合。研究重点将朝向构建全数字化的、具有高度自主决策和协同能力的“直流智能电网”发展，从而更有效地支撑高比例可再生能源的消纳和现代能源体系的建设。
