智能變電站中通訊網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)研究

【摘要】智能變電站是智能電網(wǎng)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，本文主要對(duì)智能變電站做了簡(jiǎn)單的介紹，描述了當(dāng)前智能變電站的通訊網(wǎng)絡(luò)使用與管理現(xiàn)狀，概述了智能電子設(shè)備數(shù)據(jù)通信的技術(shù)要求，論述了變電站通訊網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)以及在線監(jiān)測(cè)。希望對(duì)智能變電站的發(fā)展以及電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行做出一定的貢獻(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】智能變電站；通訊網(wǎng)絡(luò)；監(jiān)測(cè)研究

1.智能變電站的介紹

1.1智能變電站的概念

智能變電站采用環(huán)保、先進(jìn)、集成、可靠、低碳的智能設(shè)備，可以自動(dòng)完成信息采集、測(cè)量、和監(jiān)測(cè)等基本功能，除此之外它還是可以根據(jù)需要支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動(dòng)等高級(jí)功能的變電站。它具有了集成一體化、信息標(biāo)準(zhǔn)化、協(xié)同互動(dòng)化等特征。

1.2智能變電站內(nèi)涵

（1）智能變電站的設(shè)計(jì)以及它的建設(shè)都必須要遵循“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一建設(shè)、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)”的原則，必須嚴(yán)格按照DL/T 1092三道防線要求，同時(shí)還要符合DL/T 755的三級(jí)安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)；

（2）智能變電站要滿足GB/T 14285的繼電保護(hù)速動(dòng)性、靈敏性、選擇性、可靠性的要求；

（3）智能變電站要遵守相關(guān)法律法規(guī)，滿足相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。要能夠保護(hù)宿主高壓設(shè)備的邏輯元件；

（4）智能變電站要采集的變電站數(shù)據(jù)要有信息模型、視頻、設(shè)備在線監(jiān)測(cè)等數(shù)據(jù)；

（5）智能變電站要滿足基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的完整性及一致性的要求，建立實(shí)時(shí)同步運(yùn)行信息、保護(hù)信息、設(shè)備狀態(tài)、電能質(zhì)量等各類數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化信息模型。

2.智能變電站的通訊網(wǎng)絡(luò)使用現(xiàn)狀

一般智能變電站內(nèi)部會(huì)將過程層和站控層分網(wǎng)傳輸以保證過程層信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)可靠。過程層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備只考慮高性能、工業(yè)級(jí)的可網(wǎng)管交換機(jī)，很少應(yīng)用普通的交換機(jī)。變電站網(wǎng)絡(luò)一般采用雙網(wǎng)、或冗余交換機(jī)配置、或雙網(wǎng)雙套，這樣以來依靠另一網(wǎng)絡(luò)的投入可以解決一個(gè)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行問題。

3.智能變電站的通訊網(wǎng)絡(luò)管理現(xiàn)狀

3.1智能變電站的通訊網(wǎng)絡(luò)管理方式

（1）Web管理：這種管理方式主要是主要通過在主機(jī)瀏覽器里輸入通訊網(wǎng)絡(luò)管理的IP進(jìn)行訪問；（2）網(wǎng)管軟件管理：這種管理方式依靠局域網(wǎng)，和主機(jī)上安裝的網(wǎng)管軟件來訪問通訊網(wǎng)絡(luò)；（3）串口管理：主要是靠串口線，以及主機(jī)與通訊網(wǎng)絡(luò)提供的菜單控制臺(tái)界面或命令行界面來交互操作。

3.2監(jiān)測(cè)對(duì)象

網(wǎng)絡(luò)管理的功能主要包括分性能管理、故障管理、配置管理、計(jì)費(fèi)管理、安全管理5個(gè)方面。而變電站交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理從交換機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)測(cè)角度采集信息來獲取交換機(jī)和網(wǎng)絡(luò)性能的狀態(tài)。

（1）交換機(jī)性能監(jiān)測(cè)信息：內(nèi)存利用率、CPU負(fù)荷率、電源工作狀態(tài)、工作溫度、交換機(jī)風(fēng)扇狀態(tài)，內(nèi)部模塊自檢狀態(tài)及其他自定義異常事件；

（2）網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)測(cè)的信息：交換機(jī)端口通訊連接狀態(tài)、輸出丟包率、帶寬占用率、輸入丟包率、輸入輸出流量、輸入錯(cuò)誤率、輸出錯(cuò)誤率。

4.智能電子設(shè)備數(shù)據(jù)通信的技術(shù)的要求

（1）實(shí)時(shí)響應(yīng)能力（快速）：要確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳送的實(shí)時(shí)。嚴(yán)格依照電力工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)指標(biāo)；

（2）高可靠性要求：電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信是24小時(shí)持續(xù)運(yùn)行的。如果系統(tǒng)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)錯(cuò)誤，常會(huì)傷害設(shè)備及人身。因此，要確保變電站自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備相互間的通信的可靠性；

（3）優(yōu)質(zhì)電磁兼容性：變電站是高電磁干擾的特殊環(huán)境。因此，必須采取相應(yīng)的措施減小這種不利因素造成的影響；

（4）結(jié)構(gòu)的分層式設(shè)計(jì)：通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)為分層式的方式，因此，通信設(shè)計(jì)必須根據(jù)各層次的各自特點(diǎn)專門設(shè)計(jì)。

5.變電站通信規(guī)約

5.1IEC遠(yuǎn)動(dòng)通信協(xié)議體系IEC60870-5

為擴(kuò)展IEC60870-5標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用領(lǐng)域，IEC TC57 WG03配合制訂了一系列的標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)均是以IEC60870-5標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)。

5.2循環(huán)式遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約CDT

CDT是一種比較典型的循環(huán)式遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約，他的作用主要是針對(duì)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的信息的傳輸。它有這樣幾項(xiàng)傳輸功能：遙控、復(fù)歸、遙測(cè)、遙信等。從一方面來看，CDT的傳輸方式為信息循環(huán)方式，由于這些信息并不一定都是主站所需要的數(shù)據(jù)，信道資源很多都被浪費(fèi)了；從另一方面來看，它主要是依靠通信信道獨(dú)占來達(dá)到點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸要求，直接導(dǎo)致了信道的投資擴(kuò)大。由于現(xiàn)階段CDT的性價(jià)比不高，它無法滿足變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的通信要求。

6.變電站通訊網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)管理設(shè)計(jì)

變電站使用的通訊網(wǎng)絡(luò)是由不同廠家所設(shè)計(jì)的、由多個(gè)不同架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)所組成。如果要進(jìn)行站內(nèi)統(tǒng)一監(jiān)測(cè)就必須要實(shí)現(xiàn)上述全部設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)視，除此之外所建立的變電站通訊網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)要具備以下幾個(gè)功能模塊：通訊采集、通訊網(wǎng)絡(luò)配置管理、數(shù)據(jù)處理、狀態(tài)和告警事件、數(shù)據(jù)監(jiān)視、日志或數(shù)據(jù)查詢等模塊。

（1）通訊網(wǎng)絡(luò)配置管理模塊。要建立通訊網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一配置管理模塊達(dá)到針對(duì)不同接口數(shù)量、不同接口設(shè)備、不同廠家、不同通訊網(wǎng)絡(luò)類型、不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置管理的需要的目的。主要實(shí)現(xiàn)通訊網(wǎng)絡(luò)所在網(wǎng)絡(luò)管理、通訊網(wǎng)絡(luò)類型管理、通訊網(wǎng)絡(luò)通訊信息采集管理、接口數(shù)量及不同接口設(shè)備的屬性管理、達(dá)到管理不同通訊網(wǎng)絡(luò)MIB對(duì)象信息的目的，尤其是達(dá)到管理通訊網(wǎng)絡(luò)廠家私有變量信息的目的；（2）SNMP通訊模塊。由于通訊采集時(shí)需兼顧多臺(tái)設(shè)備的同時(shí)通訊及阻塞等問題，為了保證通訊網(wǎng)絡(luò)的采集通訊相互獨(dú)立，互不影響就需要為每臺(tái)受監(jiān)控的通訊網(wǎng)絡(luò)建立“輪詢+trap”的獨(dú)立線程管理，可以通過啟動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)通訊停止采集時(shí)關(guān)閉創(chuàng)建的線程，采集時(shí)創(chuàng)建線程來實(shí)現(xiàn)信息采集的實(shí)時(shí)性；（3）采集數(shù)據(jù)處理模塊?？梢愿鶕?jù)采集的端口流量數(shù)據(jù)、通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)信息、內(nèi)部狀態(tài)信息獲得與通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)備異常相關(guān)的事件告警、與網(wǎng)絡(luò)通訊相關(guān)的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)、超限告警信息，最終輸出便于理解的信息；（4）數(shù)據(jù)圖形的顯示模塊。以狀態(tài)圖、趨勢(shì)圖、數(shù)據(jù)、表格、告警事件等方式分類顯示通訊網(wǎng)絡(luò)的采集數(shù)據(jù)、處理后的數(shù)據(jù)、告警信息事件；（5）狀態(tài)數(shù)據(jù)的輸出模塊。針對(duì)處理后的通訊網(wǎng)絡(luò)以及端口信息，要建立監(jiān)控信息上傳表，從而實(shí)現(xiàn)告警數(shù)據(jù)上傳，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控的統(tǒng)一管理。此外，每臺(tái)通訊網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息數(shù)據(jù)的輸出都要可查詢和監(jiān)視；（6）告警輸出模塊。按類別、分窗口顯示所有的操作、通訊事件所提供的帶時(shí)標(biāo)的詳細(xì)告警信息，輸出的告警事件文件要方便查看。

7.結(jié)束語

隨著智能變電站技術(shù)的不斷進(jìn)步，需要進(jìn)一步重視智能變電站內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)安全問題。雖然當(dāng)前的變電站內(nèi)采用的通訊網(wǎng)絡(luò)比較可靠，但運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)無法徹底避免，希望通過本文對(duì)智能變電站中通訊網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)的研究可以有效的規(guī)避網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)，以保證智能變電站通訊網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展作出貢獻(xiàn)。參考文獻(xiàn)

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