試析智能變電站通信網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用

馮盈

摘要：智能變電站在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展下，得以迅速推廣，通信網(wǎng)絡(luò)作為變電站信息共享與交互的載體，網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性決定了系統(tǒng)可靠性?；诖?，本文主要以通信網(wǎng)絡(luò)方案設(shè)計為切入點，分析智能變電站網(wǎng)絡(luò)通信監(jiān)測技術(shù)，以此為基礎(chǔ)，提出通信網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用措施，從而為相關(guān)工作者提供參考。

關(guān)鍵詞：智能變電站;通信網(wǎng)絡(luò);監(jiān)測技術(shù);應(yīng)用

前言：

變電站作為輸配電網(wǎng)中的信息源與執(zhí)行終端，與電網(wǎng)運行具有直接關(guān)系。特別是國家電網(wǎng)逐漸向智能化發(fā)展，智能變電站已經(jīng)普及，加上電子式電流電壓互感器、智能斷路器等設(shè)備發(fā)展，為變電站提供了技術(shù)支持。而智能電網(wǎng)規(guī)模擴大與特高壓工程推進，對于電網(wǎng)可靠性與安全性也提出新的要求，應(yīng)當(dāng)合理應(yīng)用通信網(wǎng)絡(luò)及監(jiān)測技術(shù)，實現(xiàn)電網(wǎng)自動控制與在線分析。

一、智能變電站通信網(wǎng)絡(luò)方案設(shè)計

智能變電站通信網(wǎng)絡(luò)為三層兩網(wǎng)模式，分為過程層、站控層、間隔層這三層及過程層網(wǎng)絡(luò)與站控層網(wǎng)絡(luò)，輸出跳閘信息，采樣保護裝置[1]。其設(shè)計如下：

（1）站控層網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)不僅需進行站內(nèi)監(jiān)控，還要和遠(yuǎn)端調(diào)控信息交互，屬于變電站管理中心，可在計算機中集成系統(tǒng)軟件，或是分布在多個計算機內(nèi)，一體化軟件設(shè)計方式，以信息平臺為核心，構(gòu)建工作站與應(yīng)用主機。變電站間隔層與站控層通信較為成熟，選用雙星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，連接以太網(wǎng)絡(luò)，冗余網(wǎng)絡(luò)為雙王雙工運行，實現(xiàn)三網(wǎng)合一。

（2）站控層與過程層網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)檢測設(shè)備運行狀態(tài)，負(fù)責(zé)操作控制驅(qū)動，檢測實時電氣運行量，是變電站基礎(chǔ)組成部分，較為可靠安全，屬于網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的核心。選用光纖點對點總線結(jié)合模式，不設(shè)置間隔層，以COOSE組網(wǎng)連接開關(guān)量信息，交流采樣為光纖點對點，且信息不介入過程層，實現(xiàn)信息數(shù)字化，設(shè)備不同也能夠互聯(lián)操作，技術(shù)較為成熟。

（3）間隔層。數(shù)字變電站中，配制保護設(shè)備需滿足變電站需求，接口選用IEC61850協(xié)議，實現(xiàn)電子互感器與交流采樣的相互配合，分散式母線進行部分保護，通過二次設(shè)備與電子式互感器互聯(lián)，不同廠家也能互聯(lián)互通，實際應(yīng)用中需注意為題，為減少建設(shè)變電站風(fēng)險，互感器、配制裝置等需選用相同廠家設(shè)備[2]。故障信息子站，則不斷度組網(wǎng)，智能控制裝置代替測控裝置，實現(xiàn)站控層設(shè)備通信。

（4）過程層。變電站可選用智能控制柜模式，在主變本體端子箱進行智能中端配置，輸入檔位、中性點刀閘位置、非電量等信號，輸出中性點刀閘控制、檔位控制及風(fēng)扇控制接點。在合并器中，主變與母線選用雙重化配制，安裝在智能控制柜上。

二、智能變電站網(wǎng)絡(luò)通信監(jiān)測技術(shù)

智能變電站中，引入過程層，以光纖網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)信號量、模擬量采集與控制一次設(shè)備，要求變電站設(shè)備實現(xiàn)良好配合，且能夠互相操作，避免對變電站運行造成影響。而通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對于變電站運行效率及可用性具有決定作用，需采取監(jiān)測技術(shù)進行無損記錄，以此對異常運行報警，查找系統(tǒng)異常與隱患。

1.報文分析

變電站運行中，COOSE報文流量少，出現(xiàn)不正常運行或故障后，會增加報文流量，搶占寬帶優(yōu)先權(quán)，需檢測COOSE報文狀態(tài)改變其以一序列計數(shù)器，判斷報文符合性，分析網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴，由于某種原因大量復(fù)制網(wǎng)絡(luò)報文，且不同在網(wǎng)絡(luò)傳輸，系統(tǒng)此時發(fā)出告警，即可提醒人員加以分析。并且，選用SV報文異常檢查，是否產(chǎn)生序號錯誤、丟幀、超時、重復(fù)、頻率異常等情況，同步監(jiān)視采樣值信息組播地址、幀結(jié)構(gòu)、源地址匹配關(guān)系、頻率、序號等，上傳報警信號。通過雙重報文分析，可判斷發(fā)送報文過程中是否出現(xiàn)控制序列間斷、順序錯誤、漏包等情況。

2.數(shù)據(jù)存儲

變電站中網(wǎng)絡(luò)報文數(shù)據(jù)多，特備是采樣值網(wǎng)絡(luò)，采樣主變回路，文件1h約為3g，記錄儀存儲量無法無限大，容量達(dá)到最大值，需選擇循環(huán)覆蓋歷史記錄模式，結(jié)合運行經(jīng)驗，現(xiàn)場需保證報文數(shù)據(jù)1星期的歷史，對于數(shù)據(jù)存儲提出了更高要求。因此，可選用SATA硬盤，其能夠解決碼間干擾、信號偏移、總線串?dāng)_、直流偏置問題，傳輸數(shù)據(jù)選用串行差分方式，以嵌入式時鐘信號處理，支持熱插拔，結(jié)構(gòu)簡單，傳輸效率高，可用于變電站數(shù)據(jù)存儲。

3.結(jié)構(gòu)功能

監(jiān)測系統(tǒng)對應(yīng)過程層、站控層網(wǎng)絡(luò)接口，且控制器相互獨立，不僅要適用于偵聽、記錄網(wǎng)絡(luò)報文，還要保證其透明安全，不能影響原有網(wǎng)絡(luò)通信?？蓪⒈O(jiān)測系統(tǒng)分為記錄儀與分析儀，前者能夠完整記錄通信信息，數(shù)據(jù)按照指定時間長度與間隔保存文件，將其放在硬盤中，按照時間接受網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，分段保存;后者可分為在線監(jiān)視與離線分析，在線監(jiān)視可檢測所有變電站信息，報警異常情況，在站控層中統(tǒng)計各種數(shù)據(jù)，上傳統(tǒng)計信息與網(wǎng)絡(luò)信號，GOOSE網(wǎng)絡(luò)則負(fù)責(zé)記錄異常信號，SV網(wǎng)絡(luò)同步監(jiān)視信號，之后報警全部異常情況。而離線分析，則任意運行變電站階段均可進行判斷分析，解析以太報文，分析鏈路通信過程、一場過程及異常報文。

三、智能變電站通信網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用

1.配置信息

打開軟件即可配制系統(tǒng)，導(dǎo)入SCD文件建設(shè)配制文件，對其修改編輯或是導(dǎo)入編輯好的文件。配制信息包含變電站信息（變電站IP、編號、名稱等），記錄儀信息（記錄儀信息、地址、類型、使用端口等），裝置信息（變電站裝置描述、地址、GOOSE信息等）。定值編輯窗口，可結(jié)合變電站母線電壓選擇電壓等級，設(shè)定設(shè)備模擬量啟動定值，以“保存模板”方式保存現(xiàn)有定值為模板，便于人員調(diào)用。

2.實時監(jiān)控

系統(tǒng)能夠接入記錄分析系統(tǒng)的信號狀態(tài)、記錄儀狀態(tài)、通信流量、信號波形、報文信息等，人員可借此查詢告警內(nèi)容、信號狀態(tài)，將當(dāng)前狀態(tài)數(shù)據(jù)打印出來[3]。

3.告警信息

監(jiān)視軟件包含報警查詢與報警功能，能夠根據(jù)故障錄波、信號異常等進行報警。

總結(jié)：綜上所述，智能變電站是建設(shè)智能電網(wǎng)的重要環(huán)節(jié)，有效減少了設(shè)備占地面積，投運周期短、工作量小，減少人為失誤可能性。為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行，則應(yīng)當(dāng)加強通信網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測，需結(jié)合實際變電站情況，從報文分析、數(shù)據(jù)存儲及結(jié)構(gòu)功能這幾方面出發(fā)，實現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的配置信息、實時監(jiān)控及告警信息功能，從而為智能變電站運行提供保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫宇嫣，蔡澤祥，郭采珊，馬國龍，戴觀權(quán).基于深度學(xué)習(xí)的智能變電站通信網(wǎng)絡(luò)故障診斷與定位方法[J].電網(wǎng)技術(shù)，2019，43（12）：4306-4314.

[2]張志誠.智能變電站通信網(wǎng)絡(luò)及其監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用研究[J].信息通信，2017（03）：167-168.

[3]朱昆侖， 張平茜. 智能變電站通信網(wǎng)絡(luò)和檢測技術(shù)分析[J]. 科學(xué)與信息化， 2019， 000（010）：40-40.

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