王春華

（國網(wǎng)山東省電力公司商河縣供電公司，山東濟南，251600）

0 引言

電力行業(yè)是我國經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)，也是國家新時期建設(shè)的支柱產(chǎn)業(yè)。近幾年，社會經(jīng)濟水平在快速提升，智能變電站成為行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。其中信息的共享與傳輸是核心技術(shù)，技術(shù)的實現(xiàn)需要充分利用過程層網(wǎng)絡(luò)當中報文輸出，該技術(shù)不但可以檢查設(shè)備運行狀態(tài)，還可以下達控制二次設(shè)備間跳閘等指令。

1 智能變電站網(wǎng)絡(luò)報文概述

隨著我國信息技術(shù)的逐漸成熟，智能變電站已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，其中過程層網(wǎng)絡(luò)是其關(guān)鍵組成環(huán)節(jié)。智能變電站核心內(nèi)容就是通過使用信息化設(shè)備建立起的一種滿足網(wǎng)絡(luò)化平臺、電力信息數(shù)字化、數(shù)據(jù)信息共享等現(xiàn)代化要求的電力中心。此外，站內(nèi)還能自動對信息采取保護、整合、計算、控制、收集等操作。根據(jù)電網(wǎng)實際情況做到職能調(diào)整、在線控制、及時分析等內(nèi)容。在智能變電站當中的網(wǎng)絡(luò)報文分析工作主要功能就是對站內(nèi)的過程層網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、站控層進行監(jiān)控，分析其中網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中全部的通信報文資料。讓這種電力自動化系統(tǒng)實際運行情況能夠清晰化、直觀化、透明化。如果發(fā)生問題或風險，可以及時發(fā)現(xiàn)并自動采取報警處理。利用離線分析功能可以定位到系統(tǒng)內(nèi)部已經(jīng)出現(xiàn)問題的節(jié)點，進一步分析出問題生成原因，同時為相關(guān)工作人員制定方案提供幫助。

2 智能變電站過程層網(wǎng)絡(luò)報文特性分析

2.1 GOOSE與SV系統(tǒng)技術(shù)分析

過程層網(wǎng)絡(luò)的安全性與操作性是否良好，直接影響了智能變電站的日常運行效率，能夠保證智能變電站當中的各環(huán)節(jié)應(yīng)用功能都能得到良好發(fā)揮。智能變電站在當前過程層網(wǎng)絡(luò)背景中，多使用報文方式進行信息傳輸，這種傳輸模式也會受到一定的流量和信息規(guī)模的制約，削弱信息輸出的質(zhì)量，從而降低智能變電站當中的可靠性和精準度。所以，分析過程網(wǎng)絡(luò)報文的傳輸技術(shù)以及技術(shù)應(yīng)用十分必要。當前，智能變電站都是通過分析網(wǎng)絡(luò)報文系統(tǒng)從而實現(xiàn)上述報文分析功能，而系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用了IEC618550系統(tǒng)模式如表1所示。

表1 智能變電站網(wǎng)絡(luò)報文記錄及分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)表

其中采樣值就是把系統(tǒng)當中通過的電流以及電壓互感器再次輸出，然后使用特定方式將這些資料進一步改變成為數(shù)據(jù)信息，從而實現(xiàn)對變壓器的檢測與保護。其中周期性的傳輸量相對，所以其中有固定網(wǎng)絡(luò)流量，這樣采樣值就能夠提高傳輸時間計算的精準度。一般情況下，采樣值都會選擇訂閱模型來進行信息傳輸。工作人員首先要按照變電站當中的采樣效率以及時間間隔進行分層輸出，這樣如果SV報報文系統(tǒng)當中出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失情況，就可以做到盡快重新執(zhí)行并發(fā)送。所以在其中使用高效電流、電壓值相較于舊數(shù)據(jù)傳輸可起到更加關(guān)鍵的作用。GOOSE也就是保護裝置，能夠為報文傳輸時效性提供保障，在GOOSE中的信息不用通過回執(zhí)與確認，就可以直接按照順序采取重發(fā)。而且GOOSE報文還涵蓋了收發(fā)數(shù)量較多、時效性好等優(yōu)點，這些特點都能夠為繼電保護設(shè)備當中的數(shù)據(jù)信息，啟動、閉鎖、跳閘等開關(guān)量信息起到保護作用。另外GOOSE報文還能夠把變電站出現(xiàn)的故障信息進行高效輸出，提高站內(nèi)運行穩(wěn)定性。相關(guān)數(shù)據(jù)穩(wěn)定較高時，GOOSE報文會定期傳輸所有資料數(shù)據(jù)，如果這些數(shù)據(jù)其中出現(xiàn)一定變化，系統(tǒng)就會開始執(zhí)行多次重復(fù)傳送指令。因為，如果數(shù)據(jù)出現(xiàn)波動，不管是什么情況都必然要采取重復(fù)傳送。

在實際操作過程中，每個智能變電站內(nèi)都會裝備網(wǎng)絡(luò)報文的分析設(shè)備（界面如圖1所示），在其中按照不同網(wǎng)絡(luò)規(guī)模進行下屬局域網(wǎng)絡(luò)的劃分，例如：根據(jù)電壓等級的不同，把站內(nèi)的過程層網(wǎng)絡(luò)劃分成為多個子網(wǎng)絡(luò)段，其中每一個網(wǎng)段都需要獨立設(shè)置網(wǎng)絡(luò)報文記錄系統(tǒng)，或者是由多個子網(wǎng)段一同配置出一臺報文記錄裝置。系統(tǒng)的裝置可以建立在每個過程層當中的網(wǎng)通信屏當中，也可以進行獨立性安裝。利用已經(jīng)接入的網(wǎng)絡(luò)來記錄系統(tǒng)中出現(xiàn)的全部報文，并將輸出到報文分析設(shè)備當中，通過分析實時數(shù)據(jù)以及歷史信息從而獲得整體網(wǎng)絡(luò)情況，提高變電站運行的安全性。分析裝置可利用對整個站內(nèi)的通信系統(tǒng)采取在線監(jiān)控以及離線判斷，實現(xiàn)全面性、高精準的解析通信報文、通信過程，最終向上級系統(tǒng)輸出數(shù)據(jù)分析報告。

圖1 網(wǎng)絡(luò)報文分析界面

2.2 網(wǎng)絡(luò)報文電子在線監(jiān)測技術(shù)

智能變電站當中的一次設(shè)備運作時，使用在線監(jiān)測技術(shù)能夠為變壓器、斷路器、機電設(shè)備、電子式互感器的健康運行做出技術(shù)保障。在線監(jiān)測及時采取了利用傳感功能完成工作，從而讓電網(wǎng)設(shè)備變得更加自動化、科學化、規(guī)模化以及可控制性強，這些特性同樣也是智能變電設(shè)備的關(guān)鍵運行要點。在監(jiān)測斷路器的時候，技術(shù)人員通過不斷分析其檢測盲區(qū)，調(diào)整最初的監(jiān)測簡述。目前信號處理以及傳感器技術(shù)水平的加強，在監(jiān)測斷路器時盲區(qū)得到了有效減少，實現(xiàn)了運行安全性的提升。而且技術(shù)人員還使用了光纜連接改善傳統(tǒng)由于電纜損耗所造成的問題。可以實現(xiàn)將在線監(jiān)測到內(nèi)容高效、及時的傳輸出去，以此來確保設(shè)備能夠順利運行。同時，采取斷路器在線監(jiān)測技術(shù)還能夠觀察到斷路器的實際工況，同步傳送記錄下來的數(shù)據(jù)，進一步分析出運行結(jié)果，保證設(shè)備當中的每個環(huán)節(jié)工作都能夠保持正常的狀態(tài)。智能監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用提高了變電站數(shù)字化的應(yīng)用速度，而且還能夠讓智能變電站的運行更加具有可靠性、穩(wěn)定性、安全性。需要注意的是，變壓器在實際運行過程中利用傳感器收集信息時，需要滿足IEC61850系統(tǒng)運行的標準，只有這樣才能夠給電網(wǎng)正常工作提供更加優(yōu)質(zhì)的技術(shù)支撐[1]。

2.3 網(wǎng)絡(luò)報文電子互感器技術(shù)

電子式互感器一般工作內(nèi)容都是利用側(cè)高電壓、大電流執(zhí)行轉(zhuǎn)變傳輸信號功能。利用有著高水平絕緣光纖將其輸出到二次設(shè)備當中，并且采取低壓側(cè)操作后進行再次輸出。電子式互感器技術(shù)的應(yīng)用范圍較為廣泛，所以其頻率的響應(yīng)范圍也對應(yīng)較寬，這也能夠?qū)崿F(xiàn)高壓電力線上的諧波測出效率提升。當前智能變電站項目的試點時，其中多種類型的電子式互感器在不同等級的電壓條件下都得到對應(yīng)效果的使用。在使用相關(guān)技術(shù)時，不僅可以積累時間經(jīng)驗同時又能夠提升電子式互感器使用的成熟度[2]。

2.4 網(wǎng)絡(luò)報文的過濾技術(shù)

過程層GOOSE保護裝置與SV采樣值都采用的是組播報文形式，在沒有經(jīng)過特定處理的情況中，交換機會把報文輸出到各個端口當中。當前行業(yè)背景下，過程層當中應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)報文過濾技術(shù)可分為兩種形式：靜態(tài) VLAN局域網(wǎng)以及動態(tài)組播協(xié)議GMRP。其中VLAN是對中心交換機端口進行劃分而分割廣播域，從而有效地對過程層網(wǎng)絡(luò)中的組播報文進行過濾，以達到對過程層網(wǎng)絡(luò)流量控制，這是目前變電站中應(yīng)用范圍最廣泛的網(wǎng)絡(luò)報文過濾技術(shù)，但需要對交換機采取較為復(fù)雜配置，這也就從某種角度上提高了網(wǎng)絡(luò)架設(shè)和維護的難度。而動態(tài) GMRP則是組播注冊協(xié)議，可以實現(xiàn)一般的注冊操作，常使用在維護交換機信息過程當中[3]。