论文部分内容阅读
【摘要】变电站作为整个电力工程的重要组成部分之一，通信系统的可靠性在一定程度上与我国电网的安全稳定运行有着密不可分的联系。因此，本文在阐述了变电站的通信网络之后，提出具体的实施措施，以期为变电站通信系统可靠性的提高提供一些帮助。
【关键词】变电站;通信系统;可靠性
随着我国社会主义市场经济的不断发展，对电力需求越来越高的同时，变电站的重要性也逐渐凸显出来。在我国电力工程中，变电站作为其中一个重要组成部分，其通信系统必须具备故障弱化、故障允許、在线排错以及故障监测的能力，才能确保电网的安全稳定运行，但是，从当前我国变电站通信系统的应用现状来看，还不具备较高的可靠性和实时性，因此，进一步提高变电站通信系统的可靠性，对我国电网供电和输电能力的提高有着极其重要的意义。
一、变电站的通信网络系统
（一）网络拓扑结构和组网技术
所谓网络拓扑结构，主要指的是将传输媒体作为主要中介，实现各种设备相互连接的一个物理布局。从当前我国以太网的应用现状来看，有三种拓扑形式是运用比较广泛的，分别是环型、星型以及总线。由于每一种形式都存在着个体差异性，在优点方面也有一定的区别，通常在实际的运用中，如果只是单纯使用某一种拓扑形式是无法满足系统的应用要求的，所以，只有从系统的实际需求出发，将各种拓扑形式融合在一起，才能为系统的安全稳定运行提供有效地保障。
一般来说，在系统运行的过程中，组网方式的合理性，在一定程度上关系着以太网运行的可靠性和高效性。随着现代技术的不断发展和我国电网的进一步深化改革，变电站的智能化程度也越来越高，从当前我国组网方式的运用现状来看，可以将其简单概括为：新组建的网络将系统的性能和功能要求作为基本前提，采用优化节点分布和网络结构的方式，一方面可以有效提高变电站通信系统的信息化水平，另一方面还能实现投入与效能的均衡化。
（二）以太网交换技术
所谓以太网交换技术，主要指的是在以太网运行的过程中，具有性能高、操作简单、密集高端口以及低价特点的一种交换产品，将这一技术运用在变电站通信系统中，在一定程度上可以有效提高通信系统的安全性和可靠性。一般来说，在网络系统中，之所以会提出交换技术这一概念，主要是为了进一步改进网络系统的共享工作模式。从当前我国以太网交换技术的使用现状来看，有三种交换技术被得到广泛地推广和运用，分别是信元交换、帧交换以及端口交换。随着现代科学技术的不断发展，在以太网运用领域出现了三层交换技术，一方面改善了在明确划分局域网中段之后，只能通过路由器对网络中子网进行全面监督和管理的局面；另一方面也解决了由于传统路由器的复杂、低速而导致网络产生瓶颈的问题，有效提高通信系统的工作效率。
二、加强变电站通信系统可靠性的有效策略
（一）双以太网冗余的实现
在对变电站结构进行全面仔细地分析之后，我们可以知道，IED具备完全独立的两组隔离变压器、控制器、通信电缆以及收发器等，如图2所示。一般来说，每个通信设备都具有个体差异性，在通信冗余协议的实现上也存在着一定的区别，但是具有相同的基本原理。所以，我们在实际的研究工作中，在解决一个通信设备的问题之后，就可以解决其余通信设备的问题。IED可以采用回环测试的方式，对系统中的链路进行全面地检测，确保通信系统的正常稳定运行。
在实际的工作中，可以将这两个接口都与协议栈绑定，并且具备控制层访问的不同媒体地址。通常在完成以太网与热备用的连接之后，系统是不具备信息发送功能的，但是由于充分考虑到链路会在发生故障时被切断这一因素，所以需要对设备进行不断地改进，确保系统信息接收的通畅性。系统在正常运行时，利用工作接口IED设备可以在网络中传送信息，在进行回环检测时，如果IED发现系统故障，就可以马上发出命令，对热备用接口进行设置，确保其通信控制器可以进行信息发送，并且将全部信息从工作接口的主链路上转移到热备用接口的链路上，这样一来，就算工作信息接口发生故障，备用接口也可以完成信息接收任务，在一定程度上可以为变电站通信系统的可靠性和稳定性提供有效地保障。
在变电站通信系统运行的过程中，双以太网结构将热备用作为主要工作方式，在对链路进行切换时，不可避免会发生延时的情况。同时，由于每个IED之间都存在着个体差异性，不同交换机和IED在进行协议配合时，往往存在着一定的区别。所以，针对这一问题，在实际的工作中，还需要不断地研究和改进，只有这样，才能确保通信系统的安全稳定运行。
（二）环网冗余的实现
从当前我国双以太网环网的运用现状来看，通信系统在运行的过程中，主要是通过交换机来实现信息接收和发送目的的。一般来说，不同厂商生产出来的交换机具有一定的区别，为了确保系统的安全稳定运行，厂商在生产交换机时，可以采用生成树系列的标准协议，这样一来，就可以通过交换机构组成相应的环路，为变电站通信系统可靠性的提高奠定坚实的基础。通信系统在运用环网结构时，在信息传输的过程中，为了避免环网中信息的循环传输，可以对交换机进行重新设置，将两个端口分别设置为阻塞态和转发态，这样一来，信息就可以在系统中进行无障碍传输，在一定程度上可以有效提高系统的可靠性。除此之外，通信线路在正常工作的过程中，系统在传输信息时，也需要通过诸多的交换机来完成，同时，将交换机的1、3、6端口设置为阻塞态，这样一来，该端口就不能进行信息传送。站控单元可以利用交换机的7—3—1—2端口将控制信号传送到保护单元，并且在传送的过程中，不会出现循环发送的现象，有效保障了系统传输的可靠性。
在变电站通信系统运行的过程中，当1、3这两台交换机的链路出现故障之后，3号交换机在接受到系统的命令之后，会自动对环路进行全面仔细地检测，如果发现该链路无法保持通畅状态，则会对它的端口进行重新设置，将阻塞态变为转发态，并且及时通知其它的交换机，在进行信息传输时，选择其它的转发路径，这样一来，就不会出现因为其中一台交换机故障，而导致整个系统信息被阻塞的现象。同时，在环网冗余协议中，延时的时间通常保持在1—3s，不仅可以确保整个通信系统运行的可靠性，在一定程度上还能有效提高工作效率。但是，通常在正常情况下，备用链路完全处于闲置状态，端口和宽带的利用率相对较低。
结束语
总而言之，随着我国智能电网建设脚步的进一步加快，变电站的重要性也逐渐凸显出来。因此，一定要充分认识到变电站通信系统建设的重要性，在全面了解当前我国变电站通信系统的应用现状之后，将双以太网环网结构运用在变电站通信系统的建设中，一方面可以为通信系统的安全稳定运行提供有效地保障，另一方面还能有效提高变电站通信系统的实时性和可靠性。
参考文献
[1]王铮.吴在军.胡敏强.配电变电站内部通信网络研究与实践[J].电网技术,2002(2):58—62.
[2]辛建波.段献忠.基于优先级标签的变电站过程层交换式以太网的信息传输方案[J].电网技术,2004(22):26—30.
作者简介
张大淼（1980-11），性别：男，籍贯：河南省尉氏县，工作单位：佛山市瑞兴电力工程技术咨询有限公司，学历：本科，职称：工程师。
【关键词】变电站;通信系统;可靠性
随着我国社会主义市场经济的不断发展，对电力需求越来越高的同时，变电站的重要性也逐渐凸显出来。在我国电力工程中，变电站作为其中一个重要组成部分，其通信系统必须具备故障弱化、故障允許、在线排错以及故障监测的能力，才能确保电网的安全稳定运行，但是，从当前我国变电站通信系统的应用现状来看，还不具备较高的可靠性和实时性，因此，进一步提高变电站通信系统的可靠性，对我国电网供电和输电能力的提高有着极其重要的意义。
一、变电站的通信网络系统
（一）网络拓扑结构和组网技术
所谓网络拓扑结构，主要指的是将传输媒体作为主要中介，实现各种设备相互连接的一个物理布局。从当前我国以太网的应用现状来看，有三种拓扑形式是运用比较广泛的，分别是环型、星型以及总线。由于每一种形式都存在着个体差异性，在优点方面也有一定的区别，通常在实际的运用中，如果只是单纯使用某一种拓扑形式是无法满足系统的应用要求的，所以，只有从系统的实际需求出发，将各种拓扑形式融合在一起，才能为系统的安全稳定运行提供有效地保障。
一般来说，在系统运行的过程中，组网方式的合理性，在一定程度上关系着以太网运行的可靠性和高效性。随着现代技术的不断发展和我国电网的进一步深化改革，变电站的智能化程度也越来越高，从当前我国组网方式的运用现状来看，可以将其简单概括为：新组建的网络将系统的性能和功能要求作为基本前提，采用优化节点分布和网络结构的方式，一方面可以有效提高变电站通信系统的信息化水平，另一方面还能实现投入与效能的均衡化。
（二）以太网交换技术
所谓以太网交换技术，主要指的是在以太网运行的过程中，具有性能高、操作简单、密集高端口以及低价特点的一种交换产品，将这一技术运用在变电站通信系统中，在一定程度上可以有效提高通信系统的安全性和可靠性。一般来说，在网络系统中，之所以会提出交换技术这一概念，主要是为了进一步改进网络系统的共享工作模式。从当前我国以太网交换技术的使用现状来看，有三种交换技术被得到广泛地推广和运用，分别是信元交换、帧交换以及端口交换。随着现代科学技术的不断发展，在以太网运用领域出现了三层交换技术，一方面改善了在明确划分局域网中段之后，只能通过路由器对网络中子网进行全面监督和管理的局面；另一方面也解决了由于传统路由器的复杂、低速而导致网络产生瓶颈的问题，有效提高通信系统的工作效率。
二、加强变电站通信系统可靠性的有效策略
（一）双以太网冗余的实现
在对变电站结构进行全面仔细地分析之后，我们可以知道，IED具备完全独立的两组隔离变压器、控制器、通信电缆以及收发器等，如图2所示。一般来说，每个通信设备都具有个体差异性，在通信冗余协议的实现上也存在着一定的区别，但是具有相同的基本原理。所以，我们在实际的研究工作中，在解决一个通信设备的问题之后，就可以解决其余通信设备的问题。IED可以采用回环测试的方式，对系统中的链路进行全面地检测，确保通信系统的正常稳定运行。
在实际的工作中，可以将这两个接口都与协议栈绑定，并且具备控制层访问的不同媒体地址。通常在完成以太网与热备用的连接之后，系统是不具备信息发送功能的，但是由于充分考虑到链路会在发生故障时被切断这一因素，所以需要对设备进行不断地改进，确保系统信息接收的通畅性。系统在正常运行时，利用工作接口IED设备可以在网络中传送信息，在进行回环检测时，如果IED发现系统故障，就可以马上发出命令，对热备用接口进行设置，确保其通信控制器可以进行信息发送，并且将全部信息从工作接口的主链路上转移到热备用接口的链路上，这样一来，就算工作信息接口发生故障，备用接口也可以完成信息接收任务，在一定程度上可以为变电站通信系统的可靠性和稳定性提供有效地保障。
在变电站通信系统运行的过程中，双以太网结构将热备用作为主要工作方式，在对链路进行切换时，不可避免会发生延时的情况。同时，由于每个IED之间都存在着个体差异性，不同交换机和IED在进行协议配合时，往往存在着一定的区别。所以，针对这一问题，在实际的工作中，还需要不断地研究和改进，只有这样，才能确保通信系统的安全稳定运行。
（二）环网冗余的实现
从当前我国双以太网环网的运用现状来看，通信系统在运行的过程中，主要是通过交换机来实现信息接收和发送目的的。一般来说，不同厂商生产出来的交换机具有一定的区别，为了确保系统的安全稳定运行，厂商在生产交换机时，可以采用生成树系列的标准协议，这样一来，就可以通过交换机构组成相应的环路，为变电站通信系统可靠性的提高奠定坚实的基础。通信系统在运用环网结构时，在信息传输的过程中，为了避免环网中信息的循环传输，可以对交换机进行重新设置，将两个端口分别设置为阻塞态和转发态，这样一来，信息就可以在系统中进行无障碍传输，在一定程度上可以有效提高系统的可靠性。除此之外，通信线路在正常工作的过程中，系统在传输信息时，也需要通过诸多的交换机来完成，同时，将交换机的1、3、6端口设置为阻塞态，这样一来，该端口就不能进行信息传送。站控单元可以利用交换机的7—3—1—2端口将控制信号传送到保护单元，并且在传送的过程中，不会出现循环发送的现象，有效保障了系统传输的可靠性。
在变电站通信系统运行的过程中，当1、3这两台交换机的链路出现故障之后，3号交换机在接受到系统的命令之后，会自动对环路进行全面仔细地检测，如果发现该链路无法保持通畅状态，则会对它的端口进行重新设置，将阻塞态变为转发态，并且及时通知其它的交换机，在进行信息传输时，选择其它的转发路径，这样一来，就不会出现因为其中一台交换机故障，而导致整个系统信息被阻塞的现象。同时，在环网冗余协议中，延时的时间通常保持在1—3s，不仅可以确保整个通信系统运行的可靠性，在一定程度上还能有效提高工作效率。但是，通常在正常情况下，备用链路完全处于闲置状态，端口和宽带的利用率相对较低。
结束语
总而言之，随着我国智能电网建设脚步的进一步加快，变电站的重要性也逐渐凸显出来。因此，一定要充分认识到变电站通信系统建设的重要性，在全面了解当前我国变电站通信系统的应用现状之后，将双以太网环网结构运用在变电站通信系统的建设中，一方面可以为通信系统的安全稳定运行提供有效地保障，另一方面还能有效提高变电站通信系统的实时性和可靠性。
参考文献
[1]王铮.吴在军.胡敏强.配电变电站内部通信网络研究与实践[J].电网技术,2002(2):58—62.
[2]辛建波.段献忠.基于优先级标签的变电站过程层交换式以太网的信息传输方案[J].电网技术,2004(22):26—30.
作者简介
张大淼（1980-11），性别：男，籍贯：河南省尉氏县，工作单位：佛山市瑞兴电力工程技术咨询有限公司，学历：本科，职称：工程师。