楊貴 呂航 彭安 潘磊

關(guān)鍵詞：流量分析;網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化;流量控制;交換機(jī);過程層;智能變電站

隨著智能變電站的推廣應(yīng)用，大量的變電站采用過程層網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行SV（采樣值，Sampled Value）、GOOSE（面向通用對(duì)象的變電站事件，GenericObject Oriented Substation Event）報(bào)文傳輸，過程層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示。

間隔層設(shè)備保護(hù)裝置和測(cè)控裝置通過過程層交換機(jī)與過程層設(shè)備合并單元和智能終端進(jìn)行信息交互。保護(hù)裝置和測(cè)控裝置下發(fā)GOOSE報(bào)文給智能終端控制斷路器、開關(guān)等一次設(shè)備的投退;合并單元采集一次設(shè)備的實(shí)時(shí)電壓電流值通過SV報(bào)文上送給保護(hù)裝置進(jìn)行保護(hù)功能計(jì)算，上送給測(cè)控裝置進(jìn)行監(jiān)視;智能終端上送當(dāng)前斷路器、開關(guān)等一次設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)給保護(hù)裝置和測(cè)控裝置用于判斷一次設(shè)備的狀態(tài)。

由于每路SV報(bào)文按照每秒4000幀等間隔發(fā)送，數(shù)據(jù)流量可達(dá)IOMbps甚至更大，如果網(wǎng)絡(luò)上有40個(gè)合并單元發(fā)送SV報(bào)文的話將有400Mbps的網(wǎng)絡(luò)流量。GOOSE報(bào)文平時(shí)5秒發(fā)送一幀，當(dāng)有開關(guān)變位等狀態(tài)變化時(shí)，按照2ms、2ms、4ms、8ms的間隔進(jìn)行突發(fā)上送，因此，當(dāng)GOOSE發(fā)生突發(fā)上送時(shí)，會(huì)有一個(gè)短時(shí)間內(nèi)得突發(fā)流量產(chǎn)生。由于SV、GOOSE報(bào)文存在以上特點(diǎn)，在過程層網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中，非常容易出現(xiàn)排隊(duì)、擁塞等現(xiàn)象，按照保護(hù)業(yè)務(wù)對(duì)SV報(bào)文傳輸延時(shí)的要求，SV報(bào)文在網(wǎng)絡(luò)上傳輸時(shí)間必須小于Zms才能保證保護(hù)裝置及時(shí)獲取到一次設(shè)備的采樣值信息。

因?yàn)檫^程層網(wǎng)絡(luò)的流量大、重要性高，如何提升過程層網(wǎng)絡(luò)報(bào)文傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性，確保SV、GOOSE報(bào)文以最快的速度送達(dá)相應(yīng)的裝置成為了當(dāng)前研究的重點(diǎn)課題。

目前已有相當(dāng)多的文獻(xiàn)對(duì)SV、GOOSE報(bào)文網(wǎng)絡(luò)報(bào)文傳輸特性進(jìn)行了分析研究，文獻(xiàn)[2]到[4]對(duì)過程層網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行了仿真分析，文獻(xiàn)[5]到[6]對(duì)過程層網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴等異常流量進(jìn)行了分析，文獻(xiàn)[7]對(duì)過程層網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試和分析，文獻(xiàn)[8]對(duì)過程層網(wǎng)絡(luò)報(bào)文特性進(jìn)行了分析并給出了通信配置，文獻(xiàn)[9]到[11]對(duì)過程層故障定位進(jìn)行了分析，文獻(xiàn)[12]到[13]提出了一種基于流量控制的提升智能變電站網(wǎng)絡(luò)傳輸可靠性的方案，文獻(xiàn)[14]到[15]從變電站實(shí)際運(yùn)維角度描述了當(dāng)前過程層網(wǎng)絡(luò)故障定位的方法。以上文獻(xiàn)均在相關(guān)過程層的研究方向上取得了一定的進(jìn)展，但是對(duì)于SV、GOOSE報(bào)文在過程層網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)淖畲笱訒r(shí)具體能到達(dá)什么水平，并沒有文獻(xiàn)做過相關(guān)研究。

現(xiàn)網(wǎng)運(yùn)行中，普遍采用過程層網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行保護(hù)、測(cè)控、智能終端等設(shè)備的GOOSE報(bào)文傳輸、合并單元發(fā)送的SV報(bào)文主要提供給測(cè)控裝置使用，對(duì)于保護(hù)使用的SV必須通過光纖直連方式進(jìn)行傳輸，通過犧牲數(shù)據(jù)共享便利性來避免過程層網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)的不確定性。這是當(dāng)前智能變電站過程層網(wǎng)絡(luò)迫切需要解決的問題。同時(shí)過程層網(wǎng)絡(luò)正常情況下的報(bào)文傳輸延時(shí)最大值直接決定了保護(hù)功能是否能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定工作，因此，過程層網(wǎng)絡(luò)最大傳輸延時(shí)的量化研究有助于更好的提升過程層網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)水平，是保護(hù)通過過程層網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)SV報(bào)文傳輸?shù)睦碚摶A(chǔ)。

1過程層網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)分析

1.1組網(wǎng)方案分析

可行的智能變電站過程層組網(wǎng)有兩種方案，方案一采用SV、GOOSE分別組網(wǎng)的方案，方案二采用SV，GOOSE共網(wǎng)傳輸?shù)慕M網(wǎng)方案。方案一需要分別為SV、GOOSE組建過程層網(wǎng)絡(luò)，與方案二對(duì)比，該方案具有組網(wǎng)設(shè)備多、組網(wǎng)成本高的缺點(diǎn)。因此在智能變電站建設(shè)過程中，僅有很少一部分變電站采用了該組網(wǎng)方案，目前已不再推廣應(yīng)用。方案二與現(xiàn)有的過程層網(wǎng)絡(luò)比較不再采用保護(hù)單獨(dú)通過光纖直連傳輸SV報(bào)文，具有組網(wǎng)成本基本一致，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備用量相當(dāng)?shù)奶攸c(diǎn)，因此，下文著重分析SV、GOOSE共網(wǎng)傳輸?shù)那闆r。接口加千兆級(jí)聯(lián)光纖端口交換機(jī)。如圖2所示為典型的過程層交換機(jī)配置及組網(wǎng)示意圖，過程層網(wǎng)絡(luò)用千兆中心交換機(jī)端口配置為1 6個(gè)千兆光纖接口，用于實(shí)現(xiàn)間隔交換機(jī)的接入和智能錄波器等設(shè)備的接人。間隔交換機(jī)（1）的端口配置為16個(gè)百兆光纖接口和4個(gè)千兆光纖接口，可滿足3～4個(gè)間隔的設(shè)備接人。間隔交換機(jī)（2）端口配置6個(gè)百兆光纖接口和2個(gè)千兆光纖接口，可滿足一個(gè)間隔的設(shè)備接入。

下面按照三種不同配置的交換機(jī)的端口流量及特性分別進(jìn)行分析，同時(shí)為了反映智能站實(shí)際典型應(yīng)用場(chǎng)景，將以典型場(chǎng)景下的GOOSE、SV報(bào)文長(zhǎng)度進(jìn)行分析。

1.2過程層報(bào)文特性分析

在國內(nèi)的智能變電站建設(shè)中，過程層網(wǎng)絡(luò)只用于傳輸SV、GOOSE報(bào)文。SV普遍采用每秒4000幀的頻率進(jìn)行報(bào)文發(fā)送，每個(gè)SV報(bào)文的長(zhǎng)度一般在250 Byte左右，不同的SV報(bào)文長(zhǎng)度基本一致，因此在后面的分析中SV報(bào)文長(zhǎng)度統(tǒng)一按照250Byte進(jìn)行分析。GOOSE報(bào)文根據(jù)攜帶的內(nèi)容不同長(zhǎng)度變化范圍很大，最長(zhǎng)可達(dá)1518 Byte，較短情況幾十個(gè)字節(jié)的也有。

2IED設(shè)備輸出流量分析

為了更好的分析SV、GOOSE共網(wǎng)情況下的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文網(wǎng)絡(luò)傳輸最大延時(shí)特性，下文將繼續(xù)按照SV報(bào)文在過程層網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)膱?chǎng)景進(jìn)行分析，從理論上論證SV、GOOSE共網(wǎng)情況下的網(wǎng)絡(luò)性能。

當(dāng)前智能變電站的IED設(shè)備主流采用百兆光口，母線保護(hù)、主變保護(hù)、線路保護(hù)、測(cè)控裝置、智能終端、合并單元等裝置均為百兆光口，智能錄波器同時(shí)支持百兆和千兆光口。各裝置發(fā)送的GOOSE、SV的報(bào)文長(zhǎng)度及路數(shù)如下表所示。

表中所列的的值為各IED設(shè)備在典型應(yīng)用中的報(bào)文長(zhǎng)度及GOOSE、SV數(shù)量配置。

3過程層網(wǎng)絡(luò)流量分析

過程層網(wǎng)絡(luò)的GOOSE、SV報(bào)文由各裝置發(fā)出后按照VLAN或靜態(tài)組播配置的轉(zhuǎn)發(fā)路徑進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，流量大量匯聚的節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)在交換機(jī)級(jí)聯(lián)端口上，對(duì)于間隔內(nèi)的線路保護(hù)、測(cè)控、合并單元、智能終端等設(shè)備接人交換機(jī)端口的流量遠(yuǎn)小于交換機(jī)級(jí)聯(lián)端口的流量，所以不再單獨(dú)分析。對(duì)于母線保護(hù)和主變保護(hù)等需要接收多個(gè)，需要單獨(dú)分析。下面分別針對(duì)間隔交換機(jī)（1）、間隔交換機(jī)（2）的級(jí)聯(lián)端口和中心交換機(jī)的流量進(jìn)行分析。

3.1間隔交換機(jī)（2）流量分析

如下圖所示，間隔交換機(jī)（2）具有6個(gè)百兆光口（端口1-6），2個(gè)千兆/百兆光口（端口GlG2）。間隔交換機(jī)（2）級(jí)聯(lián)端口為千兆光纖端口。用于接人單間隔的保護(hù)、測(cè)控、智能終端，合并單元等設(shè)備。

圖4為間隔交換機(jī)（2）的上行流量和下行流量的示意圖。下面分別對(duì)交換機(jī)級(jí)聯(lián)端口的上行報(bào)文流量和下行報(bào)文流量分別進(jìn)行分析。

上行報(bào)文流量分析：由于智能錄波器部署在中心交換機(jī)上，間隔內(nèi)的保護(hù)、測(cè)控、智能終端、合并單元發(fā)送的信息均通過級(jí)聯(lián)口上傳到中心交換機(jī)用于智能錄波器的報(bào)文監(jiān)視。智能終端采用單端口接人間隔交換機(jī)，四個(gè)控制塊的GOOSE報(bào)文順序發(fā)送到間隔交換機(jī)上，不存在同一臺(tái)裝置的報(bào)文在交換機(jī)級(jí)聯(lián)端口排隊(duì)的問題。但在極端的情況下，保護(hù)、測(cè)控、智能終端和合并單元通過級(jí)聯(lián)端口上送的報(bào)文存在擁塞現(xiàn)象，極端的排隊(duì)深度按照如式（1）計(jì)算：

上行報(bào)文流量分析：由于智能錄波器部署在中心交換機(jī)上，間隔內(nèi)的保護(hù)、測(cè)控、智能終端和合并單元發(fā)送的信息均需通過級(jí)聯(lián)口上傳到中心交換機(jī)用于智能錄波器的報(bào)文監(jiān)視。智能終端采用單端口接人間隔交換機(jī)，所以四個(gè)控制塊的GOOSE報(bào)文順序發(fā)送到間隔交換機(jī)上，不存在該裝置的報(bào)文在交換機(jī)級(jí)聯(lián)端口排對(duì)的問題。但在極端的情況下，同一臺(tái)交換機(jī)接人的保護(hù)、測(cè)控、智能終端和合并單元通過級(jí)聯(lián)端口上送的報(bào)文存在擁塞現(xiàn)象，極端的排隊(duì)深度按照公式（1）實(shí)例化的公式（5）進(jìn)行計(jì)算。

因此，極端情況下，間隔交換機(jī)級(jí)聯(lián)端口的緩存空間大于5346 Byte才不會(huì)出現(xiàn)丟包現(xiàn)象。由于SV報(bào)文發(fā)送間隔為250us所以，只有千兆級(jí)聯(lián)端口250us時(shí)間內(nèi)可以傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)大于需要報(bào)文的字節(jié)數(shù)才能保證不出現(xiàn)累加排隊(duì)現(xiàn)象。按照公式（3）計(jì)算得到250us級(jí)聯(lián)端口能夠發(fā)送39. 06kByte。遠(yuǎn)大于需要傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)，不存在累加排隊(duì)現(xiàn)象。因此，間隔交換機(jī)（1）的級(jí)聯(lián)端口傳輸延時(shí)按照公式（4）計(jì)算結(jié)果為：

T=5346/（1. 25*109）*8+10=44. 22 r/s

因此，間隔交換機(jī)（1）級(jí)聯(lián)端口的延時(shí)最大值為44. 22u/S。

按照公式（5）計(jì)算250u/S間隔內(nèi)所有裝置發(fā)送的報(bào)文長(zhǎng)度總和為：

因此級(jí)聯(lián)口報(bào)文傳輸在250us內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)跨250us累加排隊(duì)現(xiàn)象，即不存在跨SV報(bào)文發(fā)送間隔的排隊(duì)現(xiàn)象。

當(dāng)發(fā)生雪崩的情況下，所有GOOSE報(bào)文的發(fā)送按照2ms，2ms，4ms，8ms的間隔發(fā)送，按照公式（5）計(jì)算2m間隔內(nèi)所有裝置發(fā)送的報(bào)文長(zhǎng)度總和為：

L=（311+361+395+1062+250*8+200+270） =13. 797 kByte

因此級(jí)聯(lián)口報(bào)文傳輸在2 ms內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)跨2ms累加排隊(duì)現(xiàn)象，即不存在跨GOOSE報(bào)文發(fā)送間隔的排隊(duì)現(xiàn)象。

最大排隊(duì)深度與上面分析的5346 Byte -致，最大傳輸延時(shí)與上面分析的44. 22 us延時(shí)一致。

下行報(bào)文流量分析：下行報(bào)文主要來自于母線保護(hù)和主變保護(hù)，與間隔交換機(jī)（2）的下行報(bào)文分析結(jié)果一致，下行最大延時(shí)為13.12u/s。

由以上分析可知，級(jí)聯(lián)端口的上行最大延時(shí)為44. 22 us，下行最大延時(shí)為13. 12us。

3.3中心交換機(jī)流量分析

如圖7所示，中心交換機(jī)具有1 6個(gè)千兆光口（端口1-16）。用于接人間隔交換機(jī)和智能錄波器等設(shè)備。

中心交換機(jī)級(jí)聯(lián)端口的上行流量為各間隔交換機(jī)上送的流量，下行流量主要為主變保護(hù)和母差保護(hù)下發(fā)的報(bào)文。從間隔交換機(jī)的分析來看，上行報(bào)文流量大于下行報(bào)文流量，且中心交換機(jī)的上行流量全部接人到智能錄波器端口用于監(jiān)視使用。

因此，分析智能錄波器端口的擁塞情況即可代表中心交換機(jī)極端的排隊(duì)場(chǎng)景。智能錄波器端口排隊(duì)報(bào)文長(zhǎng)度可按照如下公式計(jì)算：

式中Li為間隔交換機(jī)接人的一個(gè)設(shè)備的發(fā)送報(bào)文長(zhǎng)度，N代表間隔交換機(jī)接人的裝置數(shù)量，M代表間隔交換機(jī)的數(shù)量。

按照典型變電站規(guī)模最大18個(gè)間隔來計(jì)算的話，中心交換機(jī)需要接人6臺(tái)間隔交換機(jī)（1）或18臺(tái)間隔交換機(jī)（2）。按照每個(gè)間隔最大并發(fā)傳輸報(bào)文長(zhǎng)度1782 Byte計(jì)算，極端情況下，間隔交換機(jī)同時(shí)發(fā)送1782 Pyte（間隔交換機(jī)（2）-個(gè)間隔）或5346 Byte（間隔交換機(jī)（1）三個(gè)間隔）的數(shù)據(jù)到中心交換機(jī)，按照公式（6）計(jì)算得到接人智能錄波器端口的排隊(duì)深度為：

L=1782*3*6=32. 076 kByte。

因此，排隊(duì)深度為32. 076 kByte，小于250 us內(nèi)能夠傳輸39. 06 kByte。

按照公式（4）計(jì)算得到接人智能錄波器端口的傳輸時(shí)間為：

T= 32. 076*103/（1. 25*109）*8+0=205.29us

式中ts取值為0是因?yàn)?，智能錄波器已?jīng)是最終的接收設(shè)備，內(nèi)部緩存時(shí)間不需要再計(jì)算到傳輸延時(shí)中，后續(xù)公式（9）即為對(duì)公式（4）的優(yōu)化。

計(jì)算250 us無累加排隊(duì)傳輸最大可以實(shí)現(xiàn)接人間隔計(jì)算公式可按如下公司計(jì)算：

其中L250代表于兆端口250us能夠傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)，LB代表每個(gè)間隔在級(jí)聯(lián)端口的最大排隊(duì)報(bào)文長(zhǎng)度，將前文計(jì)算數(shù)據(jù)帶入公式（6）可得在不出現(xiàn)跨250us間隔排隊(duì)可接人的最大間隔數(shù)為：

P=39. 06kByte/1782B=21.9

因此，最大可接入間隔數(shù)為21個(gè)間隔，可滿足典型變電站的過程層組網(wǎng)要求。

3.4IED設(shè)備輸入流量分析

IED設(shè)備的輸出報(bào)文長(zhǎng)度已在2小節(jié)進(jìn)行了分析，母線和主變保護(hù)的下行報(bào)文已在間隔交換機(jī)流量分析中進(jìn)行了說明，由于線路保護(hù)、測(cè)控、智能終端、合并單元接收的SV、GOOSE控制塊的數(shù)量明顯小于母線保護(hù)和主變保護(hù)，所以，本小節(jié)主要分析母線和主變保護(hù)的接收流量情況。

按照典型變電站18個(gè)間隔的情況進(jìn)行分析，母線保護(hù)需要接收18個(gè)間隔和一個(gè)母線電壓合并單元的數(shù)據(jù)，即接收19路SV報(bào)文和36路GOOSE報(bào)文。主變保護(hù)當(dāng)按照三卷變按電壓登記組網(wǎng)進(jìn)行分析時(shí)，每個(gè)電壓等級(jí)需要接收的SV報(bào)文不超過3路，GOOSE報(bào)文不會(huì)超過10路。由于主變保護(hù)接人收GOOSE、SV報(bào)文數(shù)量明顯低于母線保護(hù)，因此，母線保護(hù)適用的場(chǎng)景同時(shí)能夠符合主變保護(hù)的應(yīng)用，所以，將以母線保護(hù)為例進(jìn)行分析。下面分別按照母線保護(hù)采用千兆端口通信和百兆端口通信分別進(jìn)行分析。

首先計(jì)算母線保護(hù)接收?qǐng)?bào)文的總長(zhǎng)度公式為：

因此，需要4個(gè)百兆端口來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)報(bào)文的接人。將SV和GOOSE報(bào)文平均分配到每個(gè)端口上，每個(gè)端口需要輸入SV報(bào)文5路，GOOSE報(bào)文9路。因此，百兆情況下端口最大排隊(duì)深度按照公

因此，極端情況下，母線保護(hù)的端口最大延時(shí)為244uS，不會(huì)出現(xiàn)跨越SV發(fā)送間隔的排隊(duì)現(xiàn)象。

3.5小結(jié)

從以上間隔交換機(jī)（1）、間隔交換機(jī)（2）、中心交換機(jī)、母線保護(hù)的分析來看，影響組網(wǎng)規(guī)模的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)為網(wǎng)絡(luò)傳輸最大延時(shí)和交換機(jī)端口緩存能力。間隔交換機(jī)（1）極端的情況下需要緩存大小為5346 Byte，間隔交換機(jī)（2）極端的情況下需要緩存大小為1782 Byte，中心交換機(jī)極端的情況下需要緩存大小為32. 076 kByte，母線保護(hù)極端的情況下千兆端口需要緩存大小為11. 95 kByte，百兆端口需要緩存大小為3. 05 kByte。

從目前主流的電力系統(tǒng)過程層交換機(jī)性能來看，百兆交換機(jī)的端口緩存大于13 kByte，千兆交換機(jī)的端口緩存大于125 kByte，在緩存能力上，能夠滿足最大18個(gè)間隔的過程層網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)需求。

4過程層網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)分析

文章3小節(jié)分別分析了網(wǎng)絡(luò)流量在交換機(jī)級(jí)聯(lián)端口、智能錄波器接口和母線保護(hù)接口上的極端延時(shí)和排隊(duì)現(xiàn)象。本章分析傳輸延時(shí)將利用3小節(jié)的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行極端情況下的最大網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)計(jì)算。網(wǎng)絡(luò)最大傳輸延時(shí)需要分析GOOSE、SV報(bào)文的發(fā)送、傳輸、接收整個(gè)環(huán)節(jié)的延時(shí)總和，計(jì)算公式如下：

式中，丁表示報(bào)文傳輸總延時(shí)，Ts表示報(bào)文發(fā)送延時(shí)，這里的Ts表示發(fā)送裝置開始發(fā)送報(bào)文到報(bào)文發(fā)送結(jié)束的時(shí)間，報(bào)文同時(shí)也在接收端口接收，發(fā)送接收同時(shí)計(jì)算傳輸時(shí)間將重復(fù)計(jì)算，所以本式中的Ts取值用固定值O代替，Tti表示每級(jí)交換機(jī)的傳輸延時(shí)，Tr表示報(bào)文接收延時(shí)。由于SV報(bào)文傳輸延時(shí)要求嚴(yán)苛，所以選取合并單元的SV報(bào)文進(jìn)行分析。這里按照合并單元發(fā)送的SV報(bào)文經(jīng)過一臺(tái)間隔交換機(jī)（2）和一臺(tái)中心交換機(jī)達(dá)到智能錄波器和母線保護(hù)百兆端口的最大排隊(duì)場(chǎng)景進(jìn)行計(jì)算，Tti用公式（4）計(jì)算得到，Tr，用公式（9）計(jì)算得到。將表1中的數(shù)據(jù)帶人公式（12）計(jì)算到達(dá)智能錄波器的傳輸總時(shí)間結(jié)果如下：

智能錄波器接收SV報(bào)文的最大傳輸延時(shí)為279. 51us。將表1中的數(shù)據(jù)帶人公式（12）計(jì)算到達(dá)母線保護(hù)百兆端口的傳輸總時(shí)間結(jié)果如下：

母線保護(hù)接收SV報(bào)文的最大傳輸延時(shí)為318. 22us，遠(yuǎn)小于2ms的門限值。

如果間隔內(nèi)采用間隔交換機(jī)（2）進(jìn)行組網(wǎng)時(shí)，18個(gè)間隔的設(shè)備接人必須經(jīng)過三級(jí)級(jí)聯(lián)，示例組網(wǎng)如圖8所示。

從上述計(jì)算可知，采用不同的間隔交換機(jī)組網(wǎng)，最終的傳輸延時(shí)區(qū)別只在于級(jí)聯(lián)次數(shù)引入的交換機(jī)內(nèi)部的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)延時(shí)。

另一個(gè)需要注意的特點(diǎn)時(shí)，報(bào)文在傳輸環(huán)節(jié)中按照極端延時(shí)進(jìn)行計(jì)算時(shí)，影響傳輸延時(shí)的關(guān)鍵在于報(bào)文從發(fā)送設(shè)備發(fā)出的報(bào)文長(zhǎng)度，長(zhǎng)度越大，延時(shí)越大。當(dāng)按照智能終端最長(zhǎng)GOOSE報(bào)文進(jìn)行計(jì)算到達(dá)智能錄波器的延時(shí)，計(jì)算得到的傳輸總時(shí)間為：

智能終端最長(zhǎng)GOOSE報(bào)文到達(dá)智能錄波器的傳輸時(shí)間為354. 47us。

從網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)來看，18個(gè)間隔的最大報(bào)文的傳輸延時(shí)不超過400us，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大到30個(gè)間隔時(shí)，網(wǎng)絡(luò)最大延時(shí)依然可以控制在Ims以內(nèi)，由于篇幅原因，這里不再展開計(jì)算，但網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的緩存能力要求將進(jìn)一步的增大。

5網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化建議

從3到5小節(jié)的分析來看，影響網(wǎng)絡(luò)傳輸性能的兩個(gè)重要指標(biāo)時(shí)交換機(jī)的緩存能力，另一個(gè)時(shí)傳輸延時(shí)。緩存能力直接決定了報(bào)文是否出現(xiàn)丟包，傳輸延時(shí)決定了是否滿足保護(hù)業(yè)務(wù)的應(yīng)用。而影響延時(shí)的主要因素是報(bào)文長(zhǎng)度、交換機(jī)級(jí)聯(lián)級(jí)數(shù)和設(shè)備的端口速率。由于報(bào)文長(zhǎng)度與業(yè)務(wù)直接相關(guān)本文不做討論，因此，建議組網(wǎng)時(shí)盡量減少級(jí)聯(lián)次數(shù)，端口速率盡量選擇高速率。為了獲取最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)性能同時(shí)接人盡可能多的間隔。組網(wǎng)建議如下：

（1）網(wǎng)絡(luò)總流量控制在500 Mbps以內(nèi)。

（2）網(wǎng)絡(luò)報(bào)文傳輸盡量控制在4臺(tái)交換機(jī)內(nèi)。

（3）推薦母線保護(hù)和主變保護(hù)等跨間隔設(shè)備接收?qǐng)?bào)文較多的設(shè)備采用千兆端口通信。

（4）當(dāng)母線保護(hù)和主變保護(hù)等跨間隔設(shè)備必須采用百兆端口通信時(shí)，采用多端口接收處理。每個(gè)端口的流量控制在60 Mbps以內(nèi)，按照GOOSE報(bào)文2ms發(fā)送間隔計(jì)算流量。

（5）智能錄波器設(shè)備建議采用千兆端口接人中心交換機(jī)。

6結(jié)論

文中對(duì)過程層網(wǎng)絡(luò)SV、GOOSE共網(wǎng)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)最大傳輸延時(shí)、交換機(jī)端口緩存容量需求進(jìn)行了量化分析。通過量化分析給出明確的端口緩存容量大小和網(wǎng)絡(luò)傳輸可能引入的最大傳輸延時(shí)時(shí)間，并在此基礎(chǔ)上對(duì)SV、GOOSE共網(wǎng)傳輸?shù)目尚行院徒M網(wǎng)規(guī)模和方案進(jìn)行了分析，從分析來看，采用SV和GOOSE共網(wǎng)傳輸在理論上是可行的。同時(shí)給出了過程層組網(wǎng)優(yōu)化建議，為將來智能變電站的組網(wǎng)提供了理論分析基礎(chǔ)，用量化數(shù)據(jù)的方式幫助規(guī)劃過程層網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)方案。