智能变电站网络风暴测试研究

如何提高设备抵御网络风暴的能力是智能变电站面临的重要课题.本文首先分析了智能变电站站控层网络和过程层网络的通信方式和网络风暴产生的原因;其次依据目前智能变电站的典型架构建立了网络风暴模拟测试环境并设计了测试用例,通过测试验证了网络风暴对智能变电站各组网设备的冲击影响;最后,针对设备在网络风暴测试中暴露的问题进行了分析研究,提出了通过对网络风暴报文进行硬件过滤和风暴识别进而避免网络风暴冲击的方法,经验证该方法改进效果良好,提高了智能变电站组网设备抵御网络风暴的能力.     

能变电站三层一网网络架构可行性研究

为研究智能变电站网络采用三层一网架构的可行性,分析了影响网络性能的几大因素,并且在对智能变电站实际运行模式和网络数据流缜密分析的基础上,搭建采用三层一网架构的110kV智能变电站仿真测试系统.此系统不仅包含变电站所有的运行工况,并可使用网络测试设备进行网络风暴试验和雪崩试验,在数据最大配置的情况下对网络中运行的网络交换机、保护测控装置、监控主机等设备的运行性能和功能进行测试.通过分析试验数据,验证采用三层一网架构时,系统各项指标均满足智能变电站运行要求,为智能变电站的网络架构选取提供了参考依据.     

智能变电站过程层网络风暴的分析与处理

智能变电站过程层网络的正常运行是变电站正常运行的必要保障,网络风暴会对站内网络信息传输及相关设备造成影响,进而对变电站正常运行造成危害。根据SV报文和GOOSE报文的结构,计算其在交换机中的传输速率,对网络风暴的形成机理进行了分析,并评估了SV报文网络风暴和GOOSE报文网络风暴对站内各装置造成的影响。以某变电站中发生的一次网络风暴为例,根据网络分析仪记录的全站报文以及交换机连接关系发现网络风暴,采用断开冗余链接或故障设备的处理方法,并提出了通过报文校验、虚拟局域网技术和生成树协议避免发生网络风暴的建议。     

合并单元装置级联网络风暴的防治

合并单元是智能变电站过程层网络中的关键设备,合并单元运行的稳定性对智能变电站的可靠运行至关重要。为了消除数据级联时网络风暴对合并单元的影响,提出了一种实时过滤级联网络风暴的方法。通过对级联风暴报文的特点进行分析,提出硬件过滤和软件过滤相结合的过滤方法实现合并单元级联时网络风暴的抑制。在硬件过滤上通过多重过滤与流控单元,实时有效控制风暴报文流入;在软件过滤上根据IEC 61850-9-2报文特点通过多重过滤算法,有效过滤风暴报文。通过网络风暴测试平台对上述方法进行了测试,有效验证了该方法的可靠性,提升了合并单元装置在智能变电站中运行的稳定性与可靠性。     

智能变电站通信故障的研究与分析

针对智能变电站通信系统故障问题,从实际出发,对智能变电站常见的通信故障问题进行分析,结合数据 统计及理论分析提出解决网络风暴、数据缓存溢出的方法.将所提方法应用于智能变电站后,对变电站通信系统进行 调试及试验,试验结果表明所提出的网络风暴抑制方法及加装“软件狗”程序方法可有效减少瞬时网络流量较大和交 换机数据缓存溢出问题导致的通信系统故障,对变电站的安全高效运行具有重要的作用.     

网络风暴对智能变电站设备和系统的影响研究

智能变电站网络风暴直接影响着智能二次设备的正常通讯。通过分析智能变电站网络风暴的特点和产生原因,对网络风暴对站控层设备和系统、过程层设备的影响进行了测试,发现了网络流量、字节、报文类型等是网络风暴影响各类二次设备通讯的原因之一。针对网络风暴的影响,提出了在工程实际应用中抑制网络风暴的方法。     

智能变电站过程层组网分析与应用

为了验证智能变电站过程层信息共同组网的可行性,分析并指出星型网是智能变电站过程层组网最佳方案。在分析过程层信息流量及传输延时、组网技术的基础上,指出过程层网络采用SMV采样信息、GOOSE变电站通用事件信息、IEEE1588（或SNTP）对时信息共同组网的技术方案,即引入VLAN标签技术减少网络中广播数据,提高网络带宽利用效率;引入IEEE 802.1P流量优先权控制技术,保证信息传输的及时性和有序性;引入快速生成树技术实现网络重构,避免网络风暴。通过仿真测试和验证,其性能指标完全满足变电站技术规范,能够保证变电站安全、可靠的运行要求,其技术方案可靠、可行。     

智能变电站IEEE 1588同步偏差对同步相量量测的影响

IEEE 1588协议所提供的高精度的网络同步方式,在智能变电站网络化通信中具有重要的应用价值。基于抗网络流量能力、时间戳精度和可靠性分析了更适用于智能变电站的IEEE 1588时钟模式。基于过程层网络报文的特征和实际工况,分析了交换机风暴过滤功能及其不足对IEEE 1588同步性能的影响。搭建了智能变电站过程层三网合一硬件时钟性能测试平台,测试了虚拟局域网(VLAN)正常或失效时IEEE 1588同步受背景流量的影响。通过仿真分析了交换机风暴下同步偏差对相量测量单元(PMU)量测误差的影响。     

智能变电站过程层网络关键对象建模与仿真

为满足智能变电站过程层网络及自动化应用系统的性能分析需求,提出了基于OPNET（optimized network engineering tools）的变电站过程层网络建模与仿真方法。基于变电站自动化系统应用需求,分析了实体设备、IEC 61850标准、调度策略和组网结构的建模要求,研究了变电站过程层网络关键对象的建模方法。结合220 kV典型变电站,构建了完整的变电站过程层网络性能分析模型,分析了正常运行和故障运行状态下的网络性能,为开展智能变电站过程层网络及其自动化系统的性能分析提供了研究工具。     

智能变电站多级数据交换及数据共网延迟分析

基于IEC61850的变电站数据传输是智能变电站过程总线通信的重要组成部分。智能变电站中所有的控制、保护以及电流、电压信号都是在网络中传递的。通信网络作为智能变电站信息交换的枢纽,其性能对控制和保护系统功能起了决定性作用,是智能变电站安全、可靠运行的基础。分析了通用面向对象变电站事件(GOOSE)的网络传输及其延迟,并对系统网络性能进行了测试。着重研究了线路传输延迟、存储转发延迟、交换机固有延迟、排队延迟等问题。根据网络流量,定量分析了网络延时对智能变电站系统性能的影响,测算了总延迟,验证了GOOSE网跳闸方法的有效性、可靠性。     

智能变电站网络应用及测试技术研究

分析了智能变电站网络结构,重点阐述智能变电站网络系统中典型的应用技术。在此基础上,介绍基于智能变电站的网络测试关键技术,包括功能和性能测试、网络系统级测试、变电站现场测试,提出智能变电站网络测试应该模拟构建实际数据流,测试出整站实际的网络数据交换性能,为智能变电站的顺利安全稳定运行提供了有力的依据,也为整站未来升级和扩建奠定良好的网络基础。     

220kV宜兴智能变电站过程层网络设计

过程层是智能变电站区别于常规变电站的重要特点之一,其组网方案直接影响保护、控制功能的实现和网络设备的投资。对几类典型过程层网络拓扑结构、采样值传输协议进行了分析比较,确定适合智能变电站工程的过程层网络方案;结合变电站现状,给出设备选型、功能需求等方面的设计实例。     

智能变电站过程层网络性能测试与分析

在智能变电站网络性能测试中,目前主要依靠商用的网络测试仪来施加网络负载,而这种网络负载的数据内容和流量特点都与实际智能变电站的相应特点有一定的差别。为了弥补这些不足,在对实际智能变电站网络结构进行分析的基础上,搭建了500 kV智能变电站过程层网络测试系统。该测试系统不仅覆盖了变电站基本的运行工况,而且能进行雪崩试验等极端运行环境下的试验项目,可在最大配置情况下,对过程层网络进行性能测试,从而充分验证了过程层网络的可靠性。对试验数据的分析结果,为指导产品研发及工程应用提供了依据。     

220kV泸定智能变电站过程层网络的优化

220 kV泸定变电站是按照IEC 61850标准设计的智能变电站,智能变电站过程层网络的实时性、可靠性要求高。分析了智能变电站过程层网络的发布/订阅通信模型以及OSI模型第二层交换技术的特点,从网络拓扑结构、静态VLAN划分以及动态组播过滤技术对泸定变电站过程层网络进行优化,以完善和提高泸定变电站过程层网络的功能和性能。     

智能变电站虚拟局域网逻辑结构划分方案的研究

智能变电站所带来的最直观变化是全网络的构架代替了传统的二次电缆。针对现有的主流网络流量控制技术手段进行分析和比较,提出了一种适用于智能变电站网络的逻辑结构划分方案。解决方案主要采用虚拟局域网VLAN技术对站内网络进行合理划分,包括对站内不同电压等级设备进行合理的VLAN划分,以及对VID、PVID及IP的优化配置。本解决方案可以避免网络风暴的产生,使得变电站网络结构更加清晰,便于运行管理及事故原因查找,优化交换机的配置。     

面向智能变电站二次设备的网络报文管控技术

随着智能变电站以太网应用往混合组网、多网共口的方向发展,网络的安全稳定性对于智能变电站设备可靠运行至关重要。文中深入研究了电力二次设备在多种报文共网共口条件下接收与发送的优化处理机制。在接收方向上针对变电站网络风暴条件下的报文特点,提出多级过滤、分组流量控制的方法实现网络风暴抑制,保证了正常报文的接收与处理;在发送方向上提出以优先级划分为前提的优化调度发送策略,保证了报文发送的实时性并充分利用了网络带宽。同时,基于纯硬件片上系统实现了上述机制的实际应用与测试,有效提升了智能变电站二次设备网络通信的稳定性与可靠性。     

智能变电站精密时钟同步系统的研究

智能变电站作为智能电网的基本单元,其时钟同步精度的高低严重影响着全站信息化、自动化的实现效率。为提高变电站时钟系统的同步精度,文章对智能变电站NTP和IEEE1588时钟同步对时方式进行了对比分析,并根据同步报文时间戳的产生与识别以及变电站的过程层与站控层网络的拓扑结构,将精密时间同步系统嵌入到智能变电站过程层和站控层。最后通过精度测试验证满足IEC61850标准最高T5等级(1μs)的要求。     

智能变电站过程层数据共网可靠性研究

过程层网络化是智能变电站区别于传统变电站自动化系统的一个重要方面.在过程层采样值、GOOSE、IEEEI588三网合一的基础上,对过程层环网环境下的智能化变电站采样值、GOOSE报文的网络传输延时和保护整组动作时间进行测试,通过试验数据,全面分析网络环境下报文传输的可靠性,同时考查IEEE1588对时应用技术的可靠性.     

220 kV彩虹智能变电站过程层组网分析

智能变电站技术仍处于发展阶段,但它是变电站建设的必然趋势。目前,中国智能变电站数量较少,实际运行管理经验较常规变电站欠缺。由于智能变电站自身的特点,给运行值班人员的学习理解带来一定困难。过程层网络是智能变电站的重要基础,直接关系到全站数据采集和开关控制的可靠性和实时性。以新建220 kV彩虹智能变电站为例,介绍了智能变电站保护、测控、智能组件配置,分析了各典型间隔保护、测控、智能组件之间的网络连接及信息传递。对彩虹智能变电站的网络剖析可以给运行值班人员对智能变电站设备的运行操作提供一定参考。     

关于智能变电站VLAN划分合理性探究

针对智能变电站网络通信特点,合理划分虚拟局域网(Virtual Local Area Network,VLAN)可很大程度上可缓解过程层面向通用对象的变电站事件(Generic Object Oriented Substation Event,GOOSE)、采样值信息(Sampled Measured Value,SV)共用交换机所导致较重的网络负荷,同时虚拟分区后的网络可有效避免网络阻塞等问题的产生。通过研究变电站通信网络中VLAN的配置方法和原则,对某220 kV智能变电站过程层网络的VLAN划分的合理性进行了探究,并提出了相应的优化方案,从而确保该智能变电站网络满足安全、稳定、可靠、高效的需求。