书名：基于时间敏感网络的变电站通信技术
书号：978-7-5239-0934-8
定价：75元
作者：贾惠彬 郑涛
出版时间：2026-08-05
出版社：中国电力出版社
页码： 236    字数(千字)：266
开本：16开    版次：B1    印次：Y1

品牌介绍

中国电力出版社成立于 1951 年，作为中国成立最早的中央科技出版社之一，曾隶属于水利电力部、能源部、电力工业部、国家电力公司，现为国家电网公司所属的科技出版社，在电气技术专业出版领域享有极高的声誉。该社作为以图书出版为主体，音像、电子出版物、期刊、网络出版共同发展的大型出版企业，以强大的出版资源和高素质的专业队伍，致力于向读者提供包括电力工程、电气工程、建筑工程、电子技术、信息技术、外语、大中专教材、家教等学科门类齐全的权威出版物，也竭力为广大师生提供精品教材，是教育部和北京市教委规划教材的出版基地之一。

编辑推荐

在新能源大规模并网、电力系统智能化升级的当下，传统以太网通信缺陷愈发凸显，TSN技术成为破解智能变电站低时延、高可靠通信难题的核心路径。本书由电力通信领域高校专业团队编著，依托国家级科研项目支撑，内容权威、贴合产业实际，精准对接智能变电站通信技术迭代需求。全书规避纯理论空谈与碎片化知识点，标准化技术解读、场景化应用分析、前沿化趋势展望相结合，清晰解答了变电站确定性通信的核心技术问题。作为多学科交叉专业读物，本书既可作为高校电气工程、通信工程、电子信息等专业的教材，适配本科及研究生教学使用，也可为电力系统自动化、TSN技术研发、电网工程建设的一线工程师与科研人员提供重要的技术参考与实践指导。

产品特色

1）系统性技术框架与创新理论全面梳理TSN协议簇（如IEEE 802.1Qbv、Qci、AS等）的底层机制，提出确定性时延保障方法。针对传统网络中周期流（SMV）与突发流（GOOSE ）的冲突问题，提出混合调度模型，显著提升带宽利用率与实时性保障能力。2）行业应用的深度适配与场景创新详细规划三层两网架构的TSN化改造方案，覆盖继电保护、同步相量测量等关键业务场景，提出多业务混合传输的QoS保障策略。结合视频巡检与SCADA控制共网传输等实际案例，展示TSN在高并发与复杂业务环境下的适应性。3） 交叉学科研究与前沿技术融合引入网络演算理论建立端到端最大时延计算模型，为时延敏感业务的调度提供理论依据。响应新型电力系统需求，提出“一网承载、按需服务”的融合通信架构，促进OT与IT网络的协议融合，支撑源网荷储互动的高灵活性要求。

作者介绍

贾惠彬，男，博士，副教授，硕士生导师。2018年-2019年美国犹他州立大学电子与计算机工程系访问学者。IEEE PES 有线通信专委会常务理事。主要研究方向：智能电网通信与物联网技术、智能电网大数据分析与人工智能、电网故障定位。主持/参与国家自然科学基金项目3项，国家重点研发计划子课题1项，省部级自然科学基金项目1项，中央高校基本科研业务费3项，科技成果转化项目1项，国家电网公司横向项目若干项；申请发明专利25项，获批专利15项；以第一作者发表在《IEEE Transaction on Power Delivery》等国内外期刊论文50余篇，被SCI或EI检索30多篇。

内容介绍

在智能电网数字化转型与“双碳”目标双重背景下，针对智能变电站通信对低时延、高可靠、确定性传输的严苛 需求，本书系统阐述时间敏感网络（TSN）技术在变电站场景的应用理论、关键技术与工程实践。全书共 7 章，主要内容包括智能变电站与通信网络发展背景、TSN 核心技术解析、基于 IEEE 802.1Qcr、IEEE 802.1Qbv 的确定性通信技术、TSN 带宽压缩与紧急队列调度增强技术，以及 TSN 与 SDN/NFV 协同演进、人工智能驱动调度等前沿方向展望。本书内容兼具理论深度与工程实用性，涵盖电气工程、电子信息、通信工程等多学科交叉领域，融合国内外最新研究成果与产业实践经验。
本书适用于本书可作为电气工程及其自动化、电子信息工程、通信工程等专业的本科和研究生教材，也可供从事智能电网通信、电力系统自动化、时间敏感网络技术研发与工程应用的科技人员、工程师参考。

前言

从电磁式互感器到电子式互感器的迭代，从硬接线通信到网络化传输的转型，变电站作为电力系统的核心枢纽，正朝着数字化、智能化、低碳化方向加速演进。传统电网以“人人用得上电、人人用得起电”为目标，而现代智能电网更追求“更高可靠性、更优环境绩效、更强用户互动性”，这一转变使得信息通信技术（ICT）从辅助支撑升级为 核心驱动，变电站通信网络已成为保障电力生产安全、促进新能源消纳、支撑电力市场 运营的关键基础设施。 随着分布式新能源大规模接入、源网荷储协同控制深化，变电站内采样值（SV）、 面向通用对象的变电站事件（GOOSE）等关键业务流量呈指数级增长，对通信网络的实 时性、确定性与可靠性提出了前所未有的挑战。传统以太网“尽力而为”的传输模式存 在时延不确定、抖动大等固有缺陷，难以满足继电保护、故障隔离等业务的严苛时延要求。时间敏感网络（TSN）作为以太网的增强技术，通过高精度时间同步、确定性流量 调度、冗余可靠性保障等核心机制，为解决变电站通信瓶颈提供了革命性方案，成为智 能变电站通信技术的主流发展方向。 本书立足智能电网发展需求，聚焦 TSN 技术与变电站通信场景的深度融合，系统 构建了从基础理论到工程实践的完整知识体系。全书以“背景 - 技术 - 应用 - 展望” 为主线，先阐述智能变电站与通信网络的发展历程、架构特征及性能需求，再深入解 析 TSN 的时间同步、流量调度、冗余可靠性等核心技术；在此基础上，重点研究基于 IEEE 802.1Qcr、IEEE 802.1Qbv的确定性通信技术、带宽压缩与紧急队列调度增强方法， 并通过仿真实验与测试平台验证技术有效性；最后展望 TSN 与 SDN/NFV 协同、人工智 能驱动调度等前沿方向，为技术创新提供思路。 本书由华北电力大学贾惠彬、郑涛编著。吴堃、赵伟凯、武文瑞、胡子函、王帅康、 肖迪、田梦泽等同学在文字整理、图表绘制、仿真测试等方面付出了大量辛勤工作，国 家重点研发计划项目课题——全过程实时数据高精度统一采集及高效安全可靠传输技术 （2021YFB2401003）为本书编写提供了有力支持，在此一并表示衷心感谢。 由于 TSN 技术在变电站领域的应用仍处于快速发展阶段，新概念、新技术、新应 用不断涌现，加之作者学术水平与实践经验有限，书中难免存在疏漏与不足之处，恳请 广大专家、读者批评指正，共同推动智能变电站通信技术的创新发展。

目录

前言
第 1 章 概述 1
11 智能电网与变电站发展背景 3
12 智能变电站通信网络发展历史 11
13 本书结构与研究目标 14
第 2 章 智能变电站通信网络 17
21 智能变电站架构 19
22 智能变电站通信需求 28
23 IEC 61850标准 37
24 现有变电站通信技术的瓶颈 40
25 TSN 在智能变电站中的应用 41
本章小结 45
第 3 章 TSN核心技术解析 47
31 TSN 的起源与标准化进程 49
32 时间同步 53
33 流量调度与整形 57
34 冗余与可靠性（IEEE 8021CB） 72
35 系统配置（IEEE 8021Qcc） 75
36 TSN 的性能边界与局限性分析 79
37 标准化与产业生态 80
本章小结 98
第 4 章 基于 IEEE 8021Qcr 的变电站确定性通信技术 101
41 基于 IEEE 8021Qcr 的变电站通信网络时延分析 103
42 基于 IEEE 8021Qcr 的变电站通信网络性能优化 115
本章小结 127
第 5 章 基于 IEEE 8021Qbv 的变电站确定性通信技术 129
51 基于 IEEE 8021Qbv 的变电站通信网络时延分析 131
52 基于时间敏感网络的变电站多业务门控调度方法 143
53 基于信息潮流的变电站通信网络时隙分配方法 166
本章小结 177
第 6 章 基于 IEEE 8021Qbv 的变电站通信增强技术 179
61 基于 IEEE 8021Qbv 带宽压缩机制的网络流量调度方法 181
62 基于紧急队列的变电站时间敏感网络流量调度方法 196
本章小结 207
第 7 章 TSN 与变电站应用的展望 209
71 TSN 与 SDN/NFV 的协同演进 211
72 人工智能驱动的 TSN 动态调度 218
73 面向智能变电站通信的 TSN 增强技术 220
参考文献 225