李佳 田彥琦

摘 要：隨著智能電網(wǎng)的不斷發(fā)展，智能變電站控制系統(tǒng)的開放性與復(fù)雜性日益増強(qiáng)，其所面臨的網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)與入侵威脅也不斷加深。為了提髙智能變電站系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)異常數(shù)據(jù)的感知能力，本文研究了智能變電站網(wǎng)絡(luò)通信在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以供參考。

關(guān)鍵詞：智能變電站；網(wǎng)絡(luò)通信；在線監(jiān)測(cè)；系統(tǒng)

引言

隨著變電站安全事故的不斷發(fā)生W及數(shù)字化變電站通信網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)漏洞的不斷暴露，智能變電站網(wǎng)絡(luò)的相對(duì)封閉性被打破，變電站網(wǎng)絡(luò)安全正面臨著非常嚴(yán)峻的考驗(yàn)。為了保證智能變電站運(yùn)行的穩(wěn)定性，變電站相關(guān)輔助監(jiān)測(cè)設(shè)備的處理性能需要進(jìn)一步的提高。如遇到異常惰況，變電站監(jiān)測(cè)設(shè)備應(yīng)該能夠迅速掌握網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況，準(zhǔn)確判斷系統(tǒng)故障的原因，并及時(shí)通知運(yùn)維人員補(bǔ)救，從而保障電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

1 變電站網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在變電站中的作用就是通過網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)現(xiàn)各個(gè)設(shè)備之間的鏈接，取代原有的輸出輸入接口連接，可以節(jié)省相當(dāng)一大部分成本，通過使用高速的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的資源共享和數(shù)據(jù)共享，將二次設(shè)備和裝置變成具有邏輯功能的模塊。變電站內(nèi)部的裝置多為網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備，具體包括完成繼電保護(hù)的裝置與同期的測(cè)試裝置，還有在線檢測(cè)裝置，這些常規(guī)裝置已經(jīng)在不斷發(fā)展中形成了標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化的設(shè)計(jì)。相關(guān)學(xué)者對(duì)網(wǎng)絡(luò)化設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)進(jìn)行研究，通過對(duì)不同規(guī)模的變電站的網(wǎng)絡(luò)通信方式進(jìn)行對(duì)比分析，在將網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)應(yīng)用到變電站的二次回路，觀察變電站的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)響應(yīng)，以此分析出最佳的應(yīng)用方式。

2 智能變電站網(wǎng)絡(luò)通信在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

2.1 自檢信息的在線監(jiān)測(cè)

由智能終端、測(cè)控裝置、合并單元、保護(hù)裝置及故障錄波多種裝置組成的二次設(shè)備是存在于站控層、過程層和間隔層之中的。對(duì)自身的狀態(tài)情況、功能性能等自動(dòng)檢測(cè)后形成信息，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于模型中，這是二次設(shè)備的一種自檢功能。設(shè)備是否正常健康，通過自檢信息的反饋情況就能了解。IEC61850-7標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)變電站內(nèi)智能設(shè)備信息模型的介紹說明，同時(shí)提出了數(shù)據(jù)集概念，方便數(shù)據(jù)的傳送和輸出。相同數(shù)據(jù)屬性的集合即數(shù)據(jù)集。二次設(shè)備自檢信息按照IEC61850-7標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集的概念以數(shù)據(jù)集的方式管理，站內(nèi)的配置文件對(duì)數(shù)據(jù)集中的各數(shù)據(jù)詳細(xì)的描述，分析解讀配置文件，從二次設(shè)備中提取有用信息，用動(dòng)態(tài)形式體現(xiàn)自檢信息在二次設(shè)備中的運(yùn)行實(shí)況。

2.2 對(duì)時(shí)狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)

智能變電站中所有信息必須以同一時(shí)間斷面的數(shù)據(jù)，同步完成相應(yīng)功能。從對(duì)時(shí)狀態(tài)自檢和時(shí)鐘偏差測(cè)量?jī)煞矫姹O(jiān)測(cè)出發(fā)可完成對(duì)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)。利用設(shè)備自身數(shù)據(jù)概況預(yù)知故障是對(duì)時(shí)狀態(tài)自檢的一種方式，可監(jiān)視時(shí)鐘，受自身數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)限制，發(fā)現(xiàn)的問題不全面，有局限性，但利用自身數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)故障的速度還是比較快的。時(shí)鐘偏差測(cè)量以被監(jiān)測(cè)外圍無法預(yù)知故障的另一種監(jiān)測(cè)，以對(duì)時(shí)報(bào)文形式傳遞。各種監(jiān)測(cè)如下：（1）對(duì)時(shí)信號(hào)狀態(tài)監(jiān)測(cè)，可監(jiān)測(cè)信號(hào)有無，對(duì)校驗(yàn)碼檢測(cè)，確定對(duì)時(shí)信號(hào)是否準(zhǔn)確；（2）對(duì)時(shí)服務(wù)模塊運(yùn)行情況或設(shè)置裝置時(shí)鐘是否成功可通過對(duì)時(shí)服務(wù)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；（3）在同步時(shí)鐘設(shè)置裝置時(shí)間下，監(jiān)測(cè)裝置時(shí)間非正常跳動(dòng)可用裝置時(shí)間連續(xù)性進(jìn)行監(jiān)測(cè)。時(shí)鐘設(shè)備和被授時(shí)設(shè)備共同配合才能完成時(shí)鐘同步，所以對(duì)兩者都要進(jìn)行監(jiān)測(cè)。時(shí)鐘設(shè)備有靈活性特性，而PMU、故障錄波器、保護(hù)設(shè)備以及測(cè)控裝置共同組成被授時(shí)設(shè)備。間隔層和站控層自檢信息利用MMS網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控后臺(tái)，過程層自檢信息利用GOOSE網(wǎng)絡(luò)傳輸至間隔層，再由間隔層通過MMS網(wǎng)絡(luò)上送監(jiān)控后臺(tái)。自檢信息可通過主動(dòng)上送、定期上送、人工召喚三種方式來完成。乒乓原理的時(shí)鐘精度監(jiān)測(cè)是通過SNTP在客戶端與帶有時(shí)標(biāo)的SNTP報(bào)文來傳遞的，時(shí)間偏差和網(wǎng)絡(luò)延時(shí)利用客戶端與兩個(gè)時(shí)標(biāo)信息通過計(jì)算可得出，由此判斷被授時(shí)設(shè)備的對(duì)時(shí)狀態(tài)是否正確。

2.3 通信報(bào)文的在線監(jiān)測(cè)

智能變電站的通信鏈路頻繁斷線、誤碼率高等異常狀況的出現(xiàn)往往預(yù)示著智能電子設(shè)備將要發(fā)生故障，分析處理異常報(bào)文，設(shè)備異常就能發(fā)現(xiàn)。對(duì)設(shè)備通信狀態(tài)的監(jiān)視，可利用通信報(bào)文的故障提示功能，解析報(bào)文，提取IED間有效通信信息，來分析IED的通信行為。若分析的報(bào)文異常，就會(huì)發(fā)出告警信息，以此判定二次設(shè)備異常。依靠智能變電站中網(wǎng)絡(luò)報(bào)文記錄分析儀來完成的報(bào)文的捕獲、異常報(bào)文的存儲(chǔ)及依靠站控層的報(bào)文解析軟件來完成的異常報(bào)文的解碼和故障告警是實(shí)現(xiàn)報(bào)文監(jiān)測(cè)的三個(gè)過程。擁有強(qiáng)大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和處理器的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文記錄分析儀，可接受處理整個(gè)變電站的通信報(bào)文。網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析儀的采集分析單元與變電站SCD配置文件二者相結(jié)合，以網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用協(xié)議的形式分析捕獲的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文，異常能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)。對(duì)異常報(bào)文設(shè)置了專門存儲(chǔ)器，以便日后查詢。

結(jié)束語

總而言之，智能變電站網(wǎng)絡(luò)通信在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集的信息比較多，一個(gè)故障發(fā)生可能造成多條告警，使系統(tǒng)信息冗雜，不方便運(yùn)維人員快速定位問題。本文在報(bào)文異常檢測(cè)方法里面總結(jié)的都是比較常見的異常情況，由此推斷故障原因顯然不夠全面，因此在以后的工作中還要繼續(xù)完善故障檢測(cè)推理的知識(shí)儲(chǔ)備，編寫運(yùn)行手冊(cè)，給出合理的意見，做到對(duì)故障設(shè)備的準(zhǔn)確檢測(cè)。

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