论文部分内容阅读
摘要：随着我国经济的发展和科技的进步，人们对供电的需求越来越大，变电站实现智能化是电力事业发展的必然趋势，智能变电站自动化系统网络的可靠性是保证供电系统正常运行的关键，也是保证供电质量的重要途径之一，对其进行可靠性分析，并且进行优化设计是确保变电站自动化系统网络可靠性的重要方式。本文主要对智能变电站自动化系统网络可靠性进行了分析。
关键词：变电站；自动化；智能化；可靠性
一、前言
电力是人类生活中不可缺少的一部分，也是国民经济的基础组成部分。随着科学的进步、生产力的不断提高、经济的迅猛发展，电力系统也变得更加复杂。电网结构仅仅依靠传统的单一模式已经不能满足时代发展的要求，这就使得电力行业需要提高电能输送、分配合理性、经济性、电力系统使用寿命以及管理自动化水平等各个方面的严峻问题。
二、工程简介
本文主要以某110kV智能变电站为例，对其自动化系统网络可靠性进行了分析，此变电站自动化系统运用三层一网的结构，比三层两网结构进一步简化，全站实现MMS、GOOSE、SV三网相结合，进行数据统一传输，不但使系统实现了数字化和网络化，而且实现了系统共享化，使其装置端口减少，交换机数量减少。网络保护有望实现全区域的智能化。全站网络采用百兆或千兆星型结构，对于交换机，要根据以下的原则进行配置，即电压高低、间隔多和分散性。而且采用GMRP技术来选取采样值等。由于过程层交换机使用光纤通信，本身有较大的热量，因此必须适应物理散热方式进行散热，保证工作温度要保持在零下40℃-零上85℃范围内为最佳。其过程层交换机的吞吐量必须满足MMS、GOOSE、SV共口可以同时线速收发数据帧，而网络传输延时不要超过1ms，使其满足保护、监控等装置。全站智能化系统主要有设备层和系统层两部分构成，其中，前者又可分为智能组件和一次高压设备，后者由自动化系统、通信系统等构成，通过两个系统对全站进行保护、监测和控制。
三、智能变电站自动化系统网络可靠性分析及优化
1网络拓扑结构可靠性分析
现阶段我国智能变电站自动化系统的网络拓扑结构主要有星型结构和环形结构。下面就对两者进行对比分析。
1.1星型结构。其优势是简单的网络，方便线路的布置；容易扩展，方便扩建；有固定的报文延时；而且方便维护，如果公共交换机出现故障，间隔智能设备不会被影响；传输快，而且无广播风暴产生风险。其缺点就是公共交换机有较大的负担，在维护时，会对智能设备造成影响。而且有较多的交换机，有较高的成本，但是因为间隔交换机需要较少的端口，因为价格会有变动，具体的还要根据实际情况来确定。
1.2环型结构。其优势是网络有较好的冗余度，当网线或光纤发生故障时，可以运用RSTP进行自动重组，使其设备正常运行；应用较少的交换机，有较低的成本，但是与星型结构恰恰相反，需要较多的交换机端口，因此价格也就不固定了，需要根据实际情况来决定。其缺点就是有复杂的网络结构和协议，要运用RSTP技术来实现网络运行的可靠性；较难扩展，当交换机增加，就要重新打开网络进行组环，此时就需要根据最后的规模进行交换机配置，以此会加大工程的成本；而且维护起来比较困难，还不能实现有效地隔离，一个故障会导致全面的故障；过多的交换机还会时网速变慢；具有不稳定的报文延时；而且会因为广播风暴产生风险；公共智能设备故障也会使设备运行受到影响。
2网络流量控制技术可靠性分析
针对过程层网络具有实时性和大的信息量的特点，影响了通信的能力，就需要通过接收正确的报文，一般采用硬件HASH算法，但是因为其具有一定的局限性，使其报文不能进行全部的过滤，但是软件算法也不能保证较高的效率，甚至会造成更严重的影响，不能对网络流量进行有效地控制。目前我国关于网络流量控制技术有两种，即VLAN技术和GMRP技术。下面对二者进行比较，得出更优化的技术。
2.1 VLAN技术。VLAN技术就是虚拟局域网，依据不同的使用目的，其理解也不同。智能变电站应用VLAN技术是为了使网络性能优化。也就将交换机形成网络通过此项技术来划分为若干个子网，对于一个虚拟局域网中的站点来说，只能给相同的VLAN站点发送广播或报文。其依据的标准为IEEE802.1Q，端口模式是其划分模式，而且广泛被应用。鉴于很多的变电站应用的一些电力设备独立操作的能力较弱，往往需要多个与VLAN相关设备的数据，因此这种设备交换机鉴于这种特殊性提出了“TRUNK”端口的内涵。一般来讲，TRUNK端口的设备具有不受VLAN权限划分的制约，能够随时接收到多个VLAN站点的信息。
2.2 GMRP技术。针对VLAN技术的缺点，应用GMRP技术。GMRP是建立在GARP之上的组播注册协议，在应用中对交换机中的组播注册信息进行相应的维护。可以具备MRP的交换机特质的都可以收到来自于别样交换机的组播注册信息，同时还会对本地的组播注册信息进行更新，并且还会把本地的组播注册信息转向别种交换机从而实现传播的目的。此种信息交换机理，保证了在交换网络中能够支持GMRP的设备维护，其组播信息存在相同性。然而，当某一台主机想要进入其他组播组时，其设备会呈现“GMRP加入”的消息。
四、结语
变电站在我国社会发展当中发挥着重要的作用，为人们的正常生活以及工业生产提供电力保证，因此变电站系统的建设具有重要的意义。为了保证变电站网络系统可以正常运行，对变电站进行智能化、自动化网络建设和优化。在变电站系统当中通信网络占据非常重要的作用，因此通过对该系统进行优化升级，选择合适的网络结构。在对通信网络进行设计时，需要结合当地环境的实际情况，综合安全因素以及经济因素等进行考虑、衡量，对整个网络系统进行优化和升级，促进我国电力事业的发展。
参考文献：
[1]蒋大伟，陳春杰.66kV智能变电站自动化系统优化设计[J].城市建设理论研究（电子版），2013（33）.
[2]许伟国.110kV智能变电站自动化系统关键技术应用研究[J].供用电，2011，28（5）.
[3]胡绍谦，李力，朱晓彤，尤小明，林青，丁浩川.提高智能变电站自动化系统工程实施效率的思路与实践[J].电力系统自动化，2017，11：173-180.
（作者单位：南京国电南自电网自动化有限公司）
关键词：变电站；自动化；智能化；可靠性
一、前言
电力是人类生活中不可缺少的一部分，也是国民经济的基础组成部分。随着科学的进步、生产力的不断提高、经济的迅猛发展，电力系统也变得更加复杂。电网结构仅仅依靠传统的单一模式已经不能满足时代发展的要求，这就使得电力行业需要提高电能输送、分配合理性、经济性、电力系统使用寿命以及管理自动化水平等各个方面的严峻问题。
二、工程简介
本文主要以某110kV智能变电站为例，对其自动化系统网络可靠性进行了分析，此变电站自动化系统运用三层一网的结构，比三层两网结构进一步简化，全站实现MMS、GOOSE、SV三网相结合，进行数据统一传输，不但使系统实现了数字化和网络化，而且实现了系统共享化，使其装置端口减少，交换机数量减少。网络保护有望实现全区域的智能化。全站网络采用百兆或千兆星型结构，对于交换机，要根据以下的原则进行配置，即电压高低、间隔多和分散性。而且采用GMRP技术来选取采样值等。由于过程层交换机使用光纤通信，本身有较大的热量，因此必须适应物理散热方式进行散热，保证工作温度要保持在零下40℃-零上85℃范围内为最佳。其过程层交换机的吞吐量必须满足MMS、GOOSE、SV共口可以同时线速收发数据帧，而网络传输延时不要超过1ms，使其满足保护、监控等装置。全站智能化系统主要有设备层和系统层两部分构成，其中，前者又可分为智能组件和一次高压设备，后者由自动化系统、通信系统等构成，通过两个系统对全站进行保护、监测和控制。
三、智能变电站自动化系统网络可靠性分析及优化
1网络拓扑结构可靠性分析
现阶段我国智能变电站自动化系统的网络拓扑结构主要有星型结构和环形结构。下面就对两者进行对比分析。
1.1星型结构。其优势是简单的网络，方便线路的布置；容易扩展，方便扩建；有固定的报文延时；而且方便维护，如果公共交换机出现故障，间隔智能设备不会被影响；传输快，而且无广播风暴产生风险。其缺点就是公共交换机有较大的负担，在维护时，会对智能设备造成影响。而且有较多的交换机，有较高的成本，但是因为间隔交换机需要较少的端口，因为价格会有变动，具体的还要根据实际情况来确定。
1.2环型结构。其优势是网络有较好的冗余度，当网线或光纤发生故障时，可以运用RSTP进行自动重组，使其设备正常运行；应用较少的交换机，有较低的成本，但是与星型结构恰恰相反，需要较多的交换机端口，因此价格也就不固定了，需要根据实际情况来决定。其缺点就是有复杂的网络结构和协议，要运用RSTP技术来实现网络运行的可靠性；较难扩展，当交换机增加，就要重新打开网络进行组环，此时就需要根据最后的规模进行交换机配置，以此会加大工程的成本；而且维护起来比较困难，还不能实现有效地隔离，一个故障会导致全面的故障；过多的交换机还会时网速变慢；具有不稳定的报文延时；而且会因为广播风暴产生风险；公共智能设备故障也会使设备运行受到影响。
2网络流量控制技术可靠性分析
针对过程层网络具有实时性和大的信息量的特点，影响了通信的能力，就需要通过接收正确的报文，一般采用硬件HASH算法，但是因为其具有一定的局限性，使其报文不能进行全部的过滤，但是软件算法也不能保证较高的效率，甚至会造成更严重的影响，不能对网络流量进行有效地控制。目前我国关于网络流量控制技术有两种，即VLAN技术和GMRP技术。下面对二者进行比较，得出更优化的技术。
2.1 VLAN技术。VLAN技术就是虚拟局域网，依据不同的使用目的，其理解也不同。智能变电站应用VLAN技术是为了使网络性能优化。也就将交换机形成网络通过此项技术来划分为若干个子网，对于一个虚拟局域网中的站点来说，只能给相同的VLAN站点发送广播或报文。其依据的标准为IEEE802.1Q，端口模式是其划分模式，而且广泛被应用。鉴于很多的变电站应用的一些电力设备独立操作的能力较弱，往往需要多个与VLAN相关设备的数据，因此这种设备交换机鉴于这种特殊性提出了“TRUNK”端口的内涵。一般来讲，TRUNK端口的设备具有不受VLAN权限划分的制约，能够随时接收到多个VLAN站点的信息。
2.2 GMRP技术。针对VLAN技术的缺点，应用GMRP技术。GMRP是建立在GARP之上的组播注册协议，在应用中对交换机中的组播注册信息进行相应的维护。可以具备MRP的交换机特质的都可以收到来自于别样交换机的组播注册信息，同时还会对本地的组播注册信息进行更新，并且还会把本地的组播注册信息转向别种交换机从而实现传播的目的。此种信息交换机理，保证了在交换网络中能够支持GMRP的设备维护，其组播信息存在相同性。然而，当某一台主机想要进入其他组播组时，其设备会呈现“GMRP加入”的消息。
四、结语
变电站在我国社会发展当中发挥着重要的作用，为人们的正常生活以及工业生产提供电力保证，因此变电站系统的建设具有重要的意义。为了保证变电站网络系统可以正常运行，对变电站进行智能化、自动化网络建设和优化。在变电站系统当中通信网络占据非常重要的作用，因此通过对该系统进行优化升级，选择合适的网络结构。在对通信网络进行设计时，需要结合当地环境的实际情况，综合安全因素以及经济因素等进行考虑、衡量，对整个网络系统进行优化和升级，促进我国电力事业的发展。
参考文献：
[1]蒋大伟，陳春杰.66kV智能变电站自动化系统优化设计[J].城市建设理论研究（电子版），2013（33）.
[2]许伟国.110kV智能变电站自动化系统关键技术应用研究[J].供用电，2011，28（5）.
[3]胡绍谦，李力，朱晓彤，尤小明，林青，丁浩川.提高智能变电站自动化系统工程实施效率的思路与实践[J].电力系统自动化，2017，11：173-180.
（作者单位：南京国电南自电网自动化有限公司）