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摘要：采用智能一次设备和光缆通信的二次回路是智能变电站的特点，智能变电站可以避免因为使用电缆而带来的电磁兼容、传输过电压、交直流误碰等问题。使用光纤进行传输可以简化二次回路，实现监控、保护采样、闭锁等变电站二次系统的分布式功能，另外这种通信技术可以提高二次信号的可靠性。如何实现通信技术的“二次回路”状态实现可视化来辅助运行维护人员对故障进行监测，是智能变电站亟待解决的问题。本文依据继电保护工程应用模型，提取智能站完成某一业务的相关规则，并且基于SCD配置文件将其实例化，最终基于业务规则实现智能变电站网络通信状态监测与故障分析，快速定位网络通信故障，以供参考。
关键词：智能变电站；网络通信；状态检测；故障
引言
智能变电站是整个电网进行输电、配电、调度与用电等所有环节中实现信息交互最为重要的节点，其在配电网运行过程中具有着非常重要的作用。随着科技进步与信息化水平的提升，网络通信技术与智能电气设备得到了快速的发展，智能变电站也逐渐被推广和应用。其中通信网络作为智能变电站实现信息交互和共享最为重要的载体，其运行稳定性对电网系统的可靠性与安全性有着非常直接的影响，所以说研究智能变电站中的通信网络有着非常重要的意义。
1、智能变电站通信网络的特点
智能变电站中通信网络采用的是三层两网构造，即站控层、过程层与间隔层三层设备，站控层网络和过程层网络两层网络，通过输出跳闸信息并对保护装置进行采样。与以往的数据通信网络作比较，智能变电站采用的通信网络具有如下几个特点。
1.1、设备方面
传统的数据通信网络通常使用的是民用交换机，其在诸多方面均很繁杂，而智能变电站采用的交换机是工业以太网交换机，其具有安全可靠性更高以及采用无风扇设计等方面的优势。
1.2、数据方面
智能变电站中的通信网络可以实现非常稳定的数据链接和传输，信息存储和传输量上均非常大，能够更好地进行数据通信，传统的数据通信是无法与之相比的。对环境要求方面而言，部分原有数据通信网络有着非常高的环境要求，电磁、温度、灰尘以及湿度等均会对其造成影响，但是智能变电站所采用的通信网络可以对环境有着很好的适应能力，在相对恶劣的环境可以很好的运行。
2、智能电子设备数据通信的技术的要求
第一，优质电磁兼容性：变电站是高电磁干扰的特殊环境。因此，必须采取相应的措施减小这种不利因素造成的影响；第二，结构的分层式设计：通信系统设计为分层式的方式，因此，通信设计必须根据各层次的各自特点专门设计。第三，实时响应能力（快速）：要确保系统数据传送的实时。严格依照电力工业标准中的相关指标。
3、网络通信状态监视分析
影响智能变电站二次系统正常且安全运行的因素有以下几个：智能变电站设备的网络通信过程与系统配置的一致性、网络通信的正常运转情况。鉴于这些因素影响智能变电站的安全运行情况，因此必须对智能变电站网络通信进行保护采样、合闸、启动等环节进行全程监视与分析。GOOSE系统是一种面向通用对象的变电站事件，可以实现控制闭锁、合闸、启动等二次系统的分布式功能。GOOSE是IED装置之间的水平通信方式，为了方便通信二次回路调试及运行值班人员进行日常监视，当前一些后台和监控中心的人机界面是由IED根据发送的GOOSE报文的有效性来判断通信状态的，从而根据GOOSE报文来控制通信状态的中断和恢复状态，然后这些信息再到通过MMS送后台进行监控。
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在变电站的后台对信号进行监控和无人值班室中设计GOOSE通信进行在线监控，可以采用光字牌对GOOSE通信状态进行反映，采用此种方式需要很多光字牌画面，对GOOSE通信状态进行全面可视化监控的直观性会受到很大影响。鉴于这种缺陷可以专门设计一种GOOSE通信状态的二维监视图，从而将发送与接收IED装置之间的通信状态表示为不同的颜色进行区分，例如正常可以用绿色、中断可以红色进行识别。
4、评估模型算法
4.1、评估内容
针对智能站内网络健康状态的在线监测不同于二次设备的状态在线监测，它并不单独存在于某个设备实体，也不反映某个设备实体自身的状态，而是由一系列数据描述的逻辑组合。二次网络在线监测主要提供描述以下几类状态的数据:网络的物理连接状态，主要包括网络连接的各个接口名、接口描述、接口速率、接口类型、接口地址、接口物理通断状态；逻辑通讯状态，网络连接的各个设备与其他设备的业务通讯状态，流量负荷状态，网络各节点间的流量信息。针对MMS、SV、GOOSE协议有不同的健康评估内容。
4.2、网络实时信息
监测装置具备实时分析的能力，实时分析包括网络实时分析、规约实时分析、网络状态实时评估和应用实时分析；规约实时分析依据语法模型文件和语义模型文件来进行；网络状态实时评估参照SNMP服务对各个通信终端的相关通信参数进行记录与统计，评估通信终端的健康状态，并将各个通信终端的SNMP信息汇总进行整个通信网络的状态评估；能将各种分析产生的结果主动上送到主站分析系统。
在线分析包括承载规约报文的传输层协议分析(网络分析)、规约本身的协议分析以及规约内容承载的应用含义的应用分析，并将分析出的通信错误信息、应用事件信息、网络状态信息和网络统计信息实时自动上送，用于向运维、管理者显示和为了备查而存储。
5、智能变电站网络通信故障的分析方法
在确定故障的原因时，可以采用移动记录分析仪在变电站内进行测试如果端口交换机具有镜像功能，则可以在后台远动网的端口接入交换机的镜像端口，如果不采用这种方式可以将移动记录仪网络监听口接入接口直接与被测试的网络实现连接。一旦发现有中断的情况，利用分析程序对报文记录进行定量分析，如果移动记录分析仪具有在线分析的功能，则可以利用逻辑通信分类对发生错误的逻辑进行二次回路的检测检查传输层和应用层的协议是否有符合性的错误，是否有丢失、中断的问题。
结束语
总之，通过智能变电站网络通信可视化监视与状态评估研究，可完成业务过程的再现，对变电站二次设备及网络的故障点进行定位。将二次回路模型与整个业务过程相关联，能够直观方便地展示出事故的发生、发展过程。为二次设备的全寿命周期管理和状态检修提供了量化的依据。能有效防止和减少电网事故，有显著的社会、经济效益和广泛的推广前景。
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论文作者:吴彦亨
论文发表刊物:《电力设备》2017年第19期
论文发表时间:2017/11/23
标签：变电站论文; 状态论文; 智能论文; 网络论文; 通信论文; 在线论文; 网络通信论文; 《电力设备》2017年第19期论文;