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

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)的開放性與復雜性日益増強，其所面臨的網(wǎng)絡(luò)安全風險與入侵威脅也不斷加深。為了提髙智能變電站系統(tǒng)對網(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；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)的相對封閉性被打破，變電站網(wǎng)絡(luò)安全正面臨著非常嚴峻的考驗。為了保證智能變電站運行的穩(wěn)定性，變電站相關(guān)輔助監(jiān)測設(shè)備的處理性能需要進一步的提高。如遇到異常惰況，變電站監(jiān)測設(shè)備應該能夠迅速掌握網(wǎng)絡(luò)的實時運行狀況，準確判斷系統(tǒng)故障的原因，并及時通知運維人員補救，從而保障電網(wǎng)的安全運行。

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)通信實現(xiàn)各個設(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的裝置與同期的測試裝置，還有在線檢測裝置，這些常規(guī)裝置已經(jīng)在不斷發(fā)展中形成了標準化和模塊化的設(shè)計。相關(guān)學者對網(wǎng)絡(luò)化設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)進行研究，通過對不同規(guī)模的變電站的網(wǎng)絡(luò)通信方式進行對比分析，在將網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)應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，以此分析出最佳的應用方式。

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

2.1 自檢信息的在線監(jiān)測

由智能終端、測控裝置、合并單元、保護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。對自身的狀態(tài)情況、功能性能等自動檢測后形成信息，將數(shù)據(jù)存儲于模型中，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標準是對變電站內(nèi)智能設(shè)備信息模型的介紹說明，同時提出了數(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標準數(shù)據(jù)集的概念以數(shù)據(jù)集的方式管理，站內(nèi)的配置文件對數(shù)據(jù)集中的各數(shù)據(jù)詳細的描述，分析解讀配置文件，從二次設(shè)備中提取有用信息，用動態(tài)形式體現(xiàn)自檢信息在二次設(shè)備中的運行實況。

2.2 對時狀態(tài)在線監(jiān)測

智能變電站中所有信息必須以同一時間斷面的數(shù)據(jù)，同步完成相應功能。從對時狀態(tài)自檢和時鐘偏差測量兩方面監(jiān)測出發(fā)可完成對時狀態(tài)監(jiān)測。利用設(shè)備自身數(shù)據(jù)概況預知故障是對時狀態(tài)自檢的一種方式，可監(jiān)視時鐘，受自身數(shù)據(jù)設(shè)計限制，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。時鐘偏差測量以被監(jiān)測外圍無法預知故障的另一種監(jiān)測，以對時報文形式傳遞。各種監(jiān)測如下：（1）對時信號狀態(tài)監(jiān)測，可監(jiān)測信號有無，對校驗碼檢測，確定對時信號是否準確；（2）對時服務模塊運行情況或設(shè)置裝置時鐘是否成功可通過對時服務狀態(tài)進行監(jiān)測；（3）在同步時鐘設(shè)置裝置時間下，監(jiān)測裝置時間非正常跳動可用裝置時間連續(xù)性進行監(jiān)測。時鐘設(shè)備和被授時設(shè)備共同配合才能完成時鐘同步，所以對兩者都要進行監(jiān)測。時鐘設(shè)備有靈活性特性，而PMU、故障錄波器、保護設(shè)備以及測控裝置共同組成被授時設(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，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。自檢信息可通過主動上送、定期上送、人工召喚三種方式來完成。乒乓原理的時鐘精度監(jiān)測是通過SNTP在客戶端與帶有時標的SNTP報文來傳遞的，時間偏差和網(wǎng)絡(luò)延時利用客戶端與兩個時標信息通過計算可得出，由此判斷被授時設(shè)備的對時狀態(tài)是否正確。

2.3 通信報文的在線監(jiān)測

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)往往預示著智能電子設(shè)備將要發(fā)生故障，分析處理異常報文，設(shè)備異常就能發(fā)現(xiàn)。對設(shè)備通信狀態(tài)的監(jiān)視，可利用通信報文的故障提示功能，解析報文，提取IED間有效通信信息，來分析IED的通信行為。若分析的報文異常，就會發(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)報文記錄分析儀來完成的報文的捕獲、異常報文的存儲及依靠站控層的報文解析軟件來完成的異常報文的解碼和故障告警是實現(xiàn)報文監(jiān)測的三個過程。擁有強大數(shù)據(jù)存儲器和處理器的網(wǎng)絡(luò)報文記錄分析儀，可接受處理整個變電站的通信報文。網(wǎng)絡(luò)報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)和應用協(xié)議的形式分析捕獲的網(wǎng)絡(luò)報文，異常能夠及時發(fā)現(xiàn)。對異常報文設(shè)置了專門存儲器，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)測系統(tǒng)采集的信息比較多，一個故障發(fā)生可能造成多條告警，使系統(tǒng)信息冗雜，不方便運維人員快速定位問題。本文在報文異常檢測方法里面總結(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)完善故障檢測推理的知識儲備，編寫運行手冊，給出合理的意見，做到對故障設(shè)備的準確檢測。

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