張小飛，李佩娟，王潔松，張志明，趙汝英

(1.國網(wǎng)電力科學(xué)研究院實驗驗證中心，江蘇 南京 210061；2.東南大學(xué)儀器科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 210096；3.南通航運職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南通 226010)

常規(guī)變電站的信息交互存在許多不足，例如信息交互時，硬接線的二次電纜存在電磁干擾，可靠性差；信息難以共享，缺少自動化系統(tǒng)，運行和管理的效率較差；設(shè)備之間不具備互操作性，二次設(shè)備缺乏統(tǒng)一的功能接口規(guī)范，通信標(biāo)準(zhǔn)的采用和規(guī)約的理解實現(xiàn)存在差異等。然而隨著非常規(guī)互感器、智能斷路器技術(shù)的飛速發(fā)展，加上網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和IEC 61850變電站網(wǎng)絡(luò)與通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展及廣泛應(yīng)用，智能變電站實現(xiàn)了全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化[1]，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實時自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動等高級功能[2]。大量錯綜復(fù)雜的電纜被一些交換機和網(wǎng)絡(luò)所代替，組成的網(wǎng)絡(luò)邏輯上分離，分為站控層網(wǎng)絡(luò)和過程層網(wǎng)絡(luò)，信息的交互由基于硬接線的方式變?yōu)榛诰W(wǎng)絡(luò)的方式。

1 智能變電站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

智能變電站以交換式以太網(wǎng)和光纖組成的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)替代了以往的二次連接電纜和回路，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)測試技術(shù)都是在整站建設(shè)過程中需要密切關(guān)注的問題，涉及到智能站的設(shè)計生產(chǎn)、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)、系統(tǒng)級測試、現(xiàn)場安裝試驗各個環(huán)節(jié)。

基于IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的智能變電站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型為分層分布式（三層兩網(wǎng)）[3-8]，分別為站控層、間隔層、過程層，并且明確規(guī)定了各層之間接口的含義，網(wǎng)絡(luò)化的成功應(yīng)用使智能變電站以功能、信息的冗余替代了常規(guī)變電站裝置的冗余。智能變電站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

智能變電站一般采用分域組網(wǎng)，分為過程層和站控層，過程層又分為GOOSE（generic object oriented substation event）網(wǎng)和 SV（sample value）網(wǎng)，主要傳輸電力二層組播報文。站控層又叫MMS（manufacturing message specification）網(wǎng)，主要傳輸三層IP報文。三個子網(wǎng)絡(luò)邏輯分開，站控層和過程層采用間隔層設(shè)備進(jìn)行邏輯隔離，GOOSE網(wǎng)和SV網(wǎng)一般采用物理分開或使用虛擬局域網(wǎng)（VLAN）技術(shù)進(jìn)行邏輯隔離。智能站網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)常見的有星型拓?fù)浜铜h(huán)型拓?fù)洌?種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點如表1所示。

圖1 智能變電站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

表1 2種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)缺點

1.1 過程層GOOSE網(wǎng)分析

一次設(shè)備的智能化和二次設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化使得智能變電站一次設(shè)備和二次設(shè)備之間的結(jié)合更加緊密。過程層主要功能包括[2]：實時運行電氣量檢測、運行設(shè)備狀態(tài)檢測、操作控制命令執(zhí)行。過程層GOOSE網(wǎng)主要執(zhí)行事件上報和發(fā)送操作控制命令，傳輸二層組播GOOSE報文。GOOSE網(wǎng)上連接的典型電力裝置，如保護(hù)、測控、智能終端、故障錄波、網(wǎng)絡(luò)分析儀、合并器等，涉及的裝置較多，且對性能要求較高，面向變電站事件的通用對象（GOOSE）和通用變電站事件（GSE）報文必須在4 ms內(nèi)被傳輸[3]，一般按照一定的邏輯對GOOSE網(wǎng)進(jìn)行基于端口或協(xié)議的VLAN劃分，區(qū)分不同的廣播域，防止網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴和網(wǎng)絡(luò)攻擊，采取設(shè)定優(yōu)先級和環(huán)網(wǎng)收斂協(xié)議等技術(shù)手段提高GOOSE網(wǎng)絡(luò)性能。

1.2 過程層SV網(wǎng)分析

過程層SV網(wǎng)主要進(jìn)行實時運行電氣量檢測，又稱為采樣值網(wǎng)，傳輸二層組播測量采樣值（SMV）報文。SV網(wǎng)上連接的典型電力裝置，如合并單元、測控、合并器、網(wǎng)絡(luò)分析儀、故障錄波等，采樣值報文的時延約束為10 ms。和GOOSE網(wǎng)絡(luò)不同，SV網(wǎng)的流量要大很多（具體在下文分析），必須要采用邏輯隔離、多鏈路聚合等技術(shù)，劃分邏輯信道，增加通道帶寬，保證流量的極限峰值在承受范圍內(nèi)。

1.3 站控層MMS網(wǎng)分析

站控層主要功能[2]是進(jìn)行電網(wǎng)調(diào)度、監(jiān)控、人機聯(lián)系、全站操作閉鎖控制、在線組態(tài)修改參數(shù)等，通過MMS網(wǎng)匯總?cè)镜膶崟r數(shù)據(jù)信息，發(fā)送控制命令并轉(zhuǎn)間隔層、過程層執(zhí)行，和過程層相比，站控層MMS網(wǎng)絡(luò)主要實現(xiàn)了人機聯(lián)系、監(jiān)控并進(jìn)行自動化操作，主要傳輸三層數(shù)據(jù)包。由于站控層MMS網(wǎng)主要連接服務(wù)器、工作站、網(wǎng)絡(luò)打印機等以太網(wǎng)通用設(shè)備，對于整站而言，站控層會通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)連接到廣域網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)邊界安全、數(shù)據(jù)庫安全、操作系統(tǒng)安全、服務(wù)器安全等安全問題尤為重要。站控層一般采用雙網(wǎng)星型結(jié)構(gòu)，監(jiān)控后臺一般連接主控小室的主交換機上，保證數(shù)據(jù)傳輸可靠和站控層端口鏡像功能的實現(xiàn)，典型的站控層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D2所示。

圖2 典型站控層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

2 智能變電站網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)的合理組建和冗余是網(wǎng)絡(luò)高效、可靠運行的關(guān)鍵，在實現(xiàn)各項自動化功能并滿足性能要求的基礎(chǔ)上，需要對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，以便促進(jìn)變電站自動化系統(tǒng)的可靠性、安全性和信息化水平，體現(xiàn)智能變電站的建設(shè)意義。

2.1 采樣值傳輸協(xié)議及其流量

目前，智能變電站采樣值傳輸協(xié)議主要有3種：IEC 60044-7/8標(biāo)準(zhǔn)、IEC 61850-9-1和 IEC 61850-9-2標(biāo)準(zhǔn)。其中，IEC 61850-9-2標(biāo)準(zhǔn)可重新設(shè)定輸入通道數(shù)、采樣頻率等參數(shù)，支持對數(shù)據(jù)集的更改和對數(shù)據(jù)對象的直接訪問，幀格式可靈活定義，映射方法更為靈活，對ASCI模型的支持更加完備，可實現(xiàn)采樣值數(shù)據(jù)的只有配置和共享，設(shè)備間接線較簡單，某種程度上代表了技術(shù)發(fā)展的趨勢。缺點是裝置間數(shù)據(jù)匹配過程復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)帶寬和CPU編解碼的開銷較大，網(wǎng)絡(luò)傳輸時延不確定。

由于受到帶寬的限制，變電站內(nèi)通信單元劃分的依據(jù)為可使用的數(shù)據(jù)速率小于網(wǎng)絡(luò)帶寬[7]，即：

式（1）中：SR為合并單元的采樣速率（每個周波采樣點數(shù)與信號頻率的乘積）；TL為最大報文長度；nmu為所連接的合并單元數(shù)目；DR為網(wǎng)絡(luò)最大轉(zhuǎn)發(fā)速率即網(wǎng)絡(luò)帶寬。

ISO/IEC 8802-3以太網(wǎng)幀格式如表2所示。報文長度最大值為 984 bit （111 B×8＋96 bit＝984 bit，111 B為表2列出的幀長度，96 bit為幀間隔），在50 Hz工頻每周波200點情況下，接入百兆以太網(wǎng)，外加10%的帶寬冗余，單臺合并單元的發(fā)送速率為200×50×984 b/s×（1＋10%）＝10.32 Mb/s，因此，采樣值網(wǎng)絡(luò)中合并單元數(shù)目應(yīng)滿足：

表2 ISO/IEC 8802-3以太網(wǎng)幀格式

由于采樣值均為二層組播數(shù)據(jù)幀，在同一個廣播域下均以廣播的方式發(fā)散傳輸，過程層網(wǎng)絡(luò)中，合并單元的數(shù)據(jù)流量相對較大，必須采用報文過濾技術(shù)和虛擬局域網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行過濾和邏輯隔離，增加網(wǎng)絡(luò)帶寬并減少對接收設(shè)備的壓力。

2.2 報文過濾技術(shù)

過程層網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)著電流電壓采樣值、一次設(shè)備狀態(tài)信息以及二次設(shè)備保護(hù)、控制信號的傳輸工作，相比站控層網(wǎng)絡(luò)，具有實時性強、信息量大的特點，需要進(jìn)行報文過濾，即從大量的網(wǎng)絡(luò)報文中接收需要的報文并摒棄不需要的報文。目前，過程層網(wǎng)絡(luò)常用的報文過濾技術(shù)有虛擬VLAN、組播注冊協(xié)議（GMRP）、IEEE 802.1p 流量優(yōu)先級（QOS）和網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴抑制功能。

為了解決智能變電站中的網(wǎng)絡(luò)流量大 （特別SV網(wǎng)）和同一廣播域內(nèi)的信息安全問題，應(yīng)用與智能變電站的工業(yè)以太網(wǎng)交換機必須支持IEEE 802.1Q定義的VLAN標(biāo)準(zhǔn)[4]，至少支持基于端口或MAC（media access control）地址的 VLAN，單端口應(yīng)支持多個VLAN劃分，支持在轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)幀中插入標(biāo)記頭、刪除標(biāo)記頭、修改標(biāo)記頭。VLAN技術(shù)為同一物理網(wǎng)絡(luò)劃分了若干個邏輯子網(wǎng)，增加了網(wǎng)絡(luò)帶寬、提高安全性，也增強對數(shù)據(jù)流的控制。和VLAN技術(shù)相比，GMRP二層動態(tài)MAC地址的配置組播功能能夠動態(tài)更新本地的組播注冊信息，確保同一交換網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有支持GMRP設(shè)備維護(hù)的組播信息的一致性，同樣適合SMV，GOOSE信息的傳輸。然而在智能變電站網(wǎng)絡(luò)遇到電力故障、網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴、網(wǎng)絡(luò)攻擊等特殊情況下，同一個邏輯域內(nèi)也有可能突發(fā)超過帶寬的流量，此時網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴抑制功能可以將網(wǎng)絡(luò)流量抑制到設(shè)定的閾值內(nèi)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)檢測到超過設(shè)定值的非法廣播、組播或未知單播流量時，自動丟棄多余的數(shù)據(jù)幀，保證網(wǎng)絡(luò)的正常帶寬不受影響。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中突發(fā)的正常流量超過網(wǎng)絡(luò)帶寬，優(yōu)先級功能可以確保關(guān)鍵應(yīng)用和時延要求高的信息流優(yōu)先進(jìn)行傳輸，保證其服務(wù)質(zhì)量。智能變電站網(wǎng)絡(luò)交換機至少應(yīng)支持4個優(yōu)先級隊列，一般設(shè)置為嚴(yán)格優(yōu)先隊列（SPQ）的排隊方式，優(yōu)先保證最高優(yōu)先級的隊列服務(wù)。

2.3 環(huán)網(wǎng)冗余技術(shù)

隨著智能變電站內(nèi)的以太網(wǎng)電力裝置的增多，電壓等級越高的智能站存在的故障點也越多，為了提高網(wǎng)絡(luò)容錯能力，避免單點故障，滿足保護(hù)雙重化配置的要求，環(huán)網(wǎng)冗余技術(shù)應(yīng)用十分廣泛。

網(wǎng)絡(luò)冗余是提高網(wǎng)絡(luò)容錯能力的主要手段，包括設(shè)備冗余和鏈路冗余2個方面。設(shè)備冗余除了依靠智能站中的雙網(wǎng)獨立工作外，還需要IED具備兩組獨立的網(wǎng)口，并且支持熱備用，兩個網(wǎng)口均捆綁協(xié)議棧，并且擁有相同的介質(zhì)訪問控制 （MAC/IP）地址。而將支持環(huán)網(wǎng)冗余協(xié)議的交換機組成環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，將環(huán)網(wǎng)中的某臺優(yōu)先級較低交換機的2個端口分別設(shè)定為轉(zhuǎn)發(fā)態(tài)和阻塞態(tài)，避免構(gòu)成轉(zhuǎn)發(fā)環(huán)路從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)阻塞，當(dāng)主交換機檢測到某條鏈路發(fā)生故障后，立刻將阻塞端口變?yōu)檗D(zhuǎn)發(fā)端口并通知其他環(huán)路交換機改變轉(zhuǎn)發(fā)路徑。網(wǎng)絡(luò)冗余公認(rèn)有3個技術(shù)要點：如何檢測和判別故障、如何自動切換、如何縮短切換時間，均由智能站中的交換機實現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)宜采用快速生成樹協(xié)議 （RSTP）或多生成樹協(xié)議（MSTP），并符合 IEEE 802.1w，且與 IEEE 802.1d 兼容，最長恢復(fù)時間通過每個交換機不超過50 ms[4]。典型的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D3所示。

圖3 典型環(huán)形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

然而環(huán)網(wǎng)冗余技術(shù)在實際應(yīng)用中需要注意協(xié)議一致性問題，如存在 RapidRing，Supreme-Ring，DT-ring和ESR等多種環(huán)網(wǎng)冗余協(xié)議，為了保證整站升級或配置更換后不同廠家不同型號交換機之間的互操作，一般采用RSTP和MSTP標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議；環(huán)網(wǎng)冗余缺乏標(biāo)準(zhǔn)用法，如將一個網(wǎng)絡(luò)專門用于故障錄波和報文分析，形成環(huán)網(wǎng)后邏輯斷開的2臺交換機之間的數(shù)據(jù)傳輸實際跨接多臺交換機，有的最遠(yuǎn)傳輸距離超過4臺，不滿足文獻(xiàn)9和文獻(xiàn)10中“任2臺智能電子設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸路由不應(yīng)超過4臺交換機”的規(guī)范；高壓間隔的保護(hù)裝置雙重化配置，而中、低壓間隔通常只配備1臺保護(hù)測控裝置，不能夠提供足夠多的網(wǎng)口和高效的冗余功能，也不一定能夠提供雙套專門用于冗余的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，這不能不說是變電站智能化過程中的一個矛盾。

3 智能變電站網(wǎng)絡(luò)測試技術(shù)

工業(yè)以太網(wǎng)交換機的單機測試標(biāo)準(zhǔn)和測試方法已經(jīng)比較成熟[11]，著重于功能、性能及對環(huán)境的適應(yīng)性測試，從而保證數(shù)字量信息的流通，確保變電站的電磁兼容、高低溫、潮濕、振動等一系列環(huán)境不影響交換機本身的功能和性能。而作為智能變電站二次側(cè)信息交換的樞紐，由其搭建的智能變電站過程層、站控層網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的功能、性能是否能滿足整站設(shè)計需求，則需要采用更加復(fù)雜的方法，模擬更加實際的數(shù)據(jù)流，測試出整站實際的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換性能。

3.1 功能和性能測試

對于智能變電站網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的功能和性能測試主要包括吞吐量、時延、幀丟失率、背靠背、地址緩存能力、地址學(xué)習(xí)速率、GOOSE傳輸功能、VLAN功能、優(yōu)先級功能、網(wǎng)絡(luò)收斂協(xié)議功能、端口鏡像功能、級聯(lián)性能等內(nèi)容。

在實際測試中，既要模擬站控層單播數(shù)據(jù)包的傳輸，也要模擬組播數(shù)據(jù)幀的傳輸，模擬實際網(wǎng)絡(luò)中一對一通信、一對多通信、多對一通信和多對多通信等多種數(shù)據(jù)傳輸方式。當(dāng)電力裝置或站控層后臺計算機發(fā)送單播報文時，由于交換機具備自動尋址能力和交換作用，它將根據(jù)所傳遞數(shù)據(jù)包的目的地址將每一數(shù)據(jù)包獨立地從源端口送至目的端口，從而避免了和其他端口發(fā)生碰撞，在這種情況下源和目的均為確定的單一設(shè)備。當(dāng)電力裝置需要和其他多個設(shè)備同時通信，則需要發(fā)送組播報文，即報文的目的地址為二層組播地址 （例如GOOSE報文目的地址前32位為01-0C-CD-01），此時交換機會將報文在某一個二層組內(nèi)進(jìn)行發(fā)送，凡是組內(nèi)的成員均能接收到此報文（當(dāng)然IGMP_SNOOPING協(xié)議的建組過程需要在此之前完成）。沒有建組時，在交換機上轉(zhuǎn)發(fā)二層組播幀均在同一廣播域內(nèi)傳播，凡是連接到同一廣播域的電力裝置均能接收到相同的二層組播幀。當(dāng)一個廣播域中有多個裝置同時發(fā)送組播幀時，此時就形成多對多通信，每個裝置均發(fā)送組播幀即為全網(wǎng)狀通信。

通信網(wǎng)絡(luò)報文傳輸過程實質(zhì)是由發(fā)送節(jié)點的某功能產(chǎn)生發(fā)送報文，經(jīng)過各層協(xié)議的封裝解析并通過網(wǎng)絡(luò)到達(dá)接收節(jié)點的某功能，然而盡管采用交換技術(shù)在一定程度上提高了以太網(wǎng)通信的時延確定性，但并不能滿足智能變電站中最苛刻應(yīng)用要求，特別是在電網(wǎng)故障或系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大時，若對網(wǎng)絡(luò)中某一資源（如IED處理能力、輸入輸出緩沖區(qū)、帶寬）的需求超過了該資源所能提供的可用部分，將出現(xiàn)報文超時，甚至報文丟失，不能保證時延的確定性。

3.2 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)級測試

基準(zhǔn)性能測試標(biāo)準(zhǔn)[12，13]具有測試拓?fù)鋯我?、包長固定、包類型單一、包間隔固定等局限性，很難測試出變電站現(xiàn)場實際運行的網(wǎng)絡(luò)性能。而在智能變電站的實際網(wǎng)絡(luò)中通常存在大量不同包長的報文，數(shù)據(jù)包比較集中在128～1023字節(jié)，其中64字節(jié)為環(huán)網(wǎng) BPDU（bridge protocol data unit）數(shù)據(jù)包，此時若采用基準(zhǔn)測試中建議的固定包長，甚至采用64～1518字節(jié)隨機包長來進(jìn)行測試也無法模擬智能變電站中的實際情況[11]，需要采樣數(shù)據(jù)流、分析數(shù)據(jù)流、構(gòu)造數(shù)據(jù)流，模擬不同包長的數(shù)據(jù)流、不同格式的報文（如 GOOSE，SMV，MMS）、不同的設(shè)備（2～3層設(shè)備、4～7層設(shè)備），采用站內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，并選擇變化的包間隔，模擬雪崩等網(wǎng)絡(luò)實際情況，選擇盡可能多的MAC地址，構(gòu)造更趨實際的測試模型，搭建更加真實的智能站網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，對整站網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行系統(tǒng)級的測試，保證網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和及時性。

在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)級測試的過程中，還需要模擬網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴、網(wǎng)絡(luò)攻擊等特殊情況，電力裝置及其所連接的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)需要具有足夠的健壯性，能夠承受各種突發(fā)情況。例如在產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴的情況下，交換機風(fēng)暴抑制功能需要起作用，防止整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)阻塞；網(wǎng)絡(luò)帶寬超負(fù)荷情況下，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)優(yōu)先級配置保證高優(yōu)先級數(shù)據(jù)流的服務(wù)質(zhì)量；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴或網(wǎng)絡(luò)攻擊確實到達(dá)裝置本身，此時以太網(wǎng)電力裝置應(yīng)能夠抵御突發(fā)流量以及網(wǎng)絡(luò)異常攻擊，接收正常報文，終端設(shè)備的狀態(tài)和功能應(yīng)保持正常。

3.3 變電站現(xiàn)場測試

當(dāng)智能變電站在系統(tǒng)聯(lián)調(diào)時經(jīng)過通信協(xié)議測試、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)測試、信息安全測試、時間同步測試和數(shù)字動模測試的系統(tǒng)級測試后，現(xiàn)場聯(lián)調(diào)部分就相對簡單，可以極大地縮短現(xiàn)場建設(shè)周期。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的現(xiàn)場測試主要包括VLAN劃分測試、網(wǎng)絡(luò)實際負(fù)載測試、環(huán)網(wǎng)邏輯拓?fù)浜妥畲缶W(wǎng)絡(luò)時延等方面。

VLAN劃分測試主要驗證VLAN中數(shù)據(jù)的正確性。VLAN劃分的根本目的包括：劃分廣播域，減少廣播風(fēng)暴或網(wǎng)絡(luò)攻擊的影響范圍；減輕核心交換機負(fù)載；從安全性出發(fā)點考慮，保持?jǐn)?shù)據(jù)隱蔽性，避免關(guān)鍵信息泄露，提高整站網(wǎng)絡(luò)信息的安全性。在測試過程中經(jīng)常遇到SV網(wǎng)絡(luò)流量超過網(wǎng)絡(luò)帶寬的情況，此時網(wǎng)絡(luò)中存在時延增大、數(shù)據(jù)幀丟失等情況，且必須通過劃分VLAN的方式來降低網(wǎng)絡(luò)利用率，滿足實際需求，某智能站VLAN劃分前后網(wǎng)絡(luò)利用率的對比如表3所示。劃分后各串內(nèi)數(shù)據(jù)通信正常，串間數(shù)據(jù)隔離，性能滿足要求。然而，GOOSE網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)實際負(fù)載則相對較小，流量遠(yuǎn)未達(dá)到極限值，具體流量分析如表4所示，此時劃分VLAN的作用則主要考慮安全性，保持?jǐn)?shù)據(jù)的隱蔽性，防止數(shù)據(jù)間的干擾。

表3 某站VLAN劃分前后網(wǎng)絡(luò)利用率 %

表4 某站GOOSE網(wǎng)流量分析 %

4 結(jié)束語

智能變電站自動化系統(tǒng)所配套的智能一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化的以太網(wǎng)二次設(shè)備與目前正在運行的常規(guī)變電站二次設(shè)備在接口上有著本質(zhì)的區(qū)別，不具備互相兼容性。因此，在智能變電站自動化系統(tǒng)走向工程應(yīng)用時，特別是改造站，必然面對當(dāng)前電網(wǎng)中正在運行的龐大的傳統(tǒng)“模擬”、“半模擬”式變電站現(xiàn)狀。加之有些技術(shù)的應(yīng)用還在成熟之中，站控層網(wǎng)絡(luò)與過程層網(wǎng)絡(luò)是否相互聯(lián)通，高、中、低壓變電站的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞謩e適合什么樣的組網(wǎng)方式等一系列的問題需要在變電站智能化的過程中來解決，需要智能變電站的測試技術(shù)不斷地根據(jù)測試對象而改進(jìn)。特別是近兩年，基于智能變電站的系統(tǒng)級測試在為整站安全穩(wěn)定運行提供有力證據(jù)的同時，更重要的是為智能變電站的建設(shè)和技術(shù)改進(jìn)做好數(shù)據(jù)收集和驗證工作。

[1]高 翔.數(shù)字化變電站應(yīng)用技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2008.

[2]Q/GDW 383—2009，智能變電站技術(shù)導(dǎo)則[S].

[3]IEC 61850，Communication Networks and Systems in Substation[S].2003.

[4]Q/GDW 429—2010，智能變電站網(wǎng)絡(luò)交換機技術(shù)規(guī)范[S].

[5]Q/GDW393，110(66)kV智能變電站設(shè)計規(guī)范[S].2010.

[6]蘇 麟，孫純軍，褚 農(nóng).智能變電站過程層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方案研究[J].電力系統(tǒng)通信，2010，31(7)：10-13.

[7]李益民，董張卓，王 玲.IEC 61850過程層的網(wǎng)絡(luò)通信傳輸與實現(xiàn)[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2008，36(10)：33-35.

[8]黃 燦，肖馳夫，方 毅，等.智能變電站中采樣值傳輸延時的處理[J].電網(wǎng)技術(shù)，2011，35(1)：5-10.

[9]Q/GDW 394—2009，330～750kV智能變電站設(shè)計規(guī)范[S].

[10]Q/GDW 441—2010，智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)范[S].

[11]張小飛，但富中，馬 瑩.智能變電站的工業(yè)以太網(wǎng)交換機組網(wǎng)測試技術(shù)[J].電力系統(tǒng)通信，2010，31(7)：1-4.

[12]IETF.Benchmarking Methodology for Network Interconnect Devices[S].RFC2544.1999.

[13]IETF.Benchmarking Methodology for LAN Switching Devices[S].RFC2889.2000.