智能变电站过程层网络报文特性分析

王春华

（国网山东省电力公司商河县供电公司，山东济南，251600）

0 引言

电力行业是我国经济发展的基础，也是国家新时期建设的支柱产业。近几年，社会经济水平在快速提升，智能变电站成为行业发展的必然趋势。其中信息的共享与传输是核心技术，技术的实现需要充分利用过程层网络当中报文输出，该技术不但可以检查设备运行状态，还可以下达控制二次设备间跳闸等指令。

1 智能变电站网络报文概述

随着我国信息技术的逐渐成熟，智能变电站已经得到了广泛应用，其中过程层网络是其关键组成环节。智能变电站核心内容就是通过使用信息化设备建立起的一种满足网络化平台、电力信息数字化、数据信息共享等现代化要求的电力中心。此外，站内还能自动对信息采取保护、整合、计算、控制、收集等操作。根据电网实际情况做到职能调整、在线控制、及时分析等内容。在智能变电站当中的网络报文分析工作主要功能就是对站内的过程层网络系统、站控层进行监控，分析其中网络系统中全部的通信报文资料。让这种电力自动化系统实际运行情况能够清晰化、直观化、透明化。如果发生问题或风险，可以及时发现并自动采取报警处理。利用离线分析功能可以定位到系统内部已经出现问题的节点，进一步分析出问题生成原因，同时为相关工作人员制定方案提供帮助。

2 智能变电站过程层网络报文特性分析

2.1 GOOSE与SV系统技术分析

过程层网络的安全性与操作性是否良好，直接影响了智能变电站的日常运行效率，能够保证智能变电站当中的各环节应用功能都能得到良好发挥。智能变电站在当前过程层网络背景中，多使用报文方式进行信息传输，这种传输模式也会受到一定的流量和信息规模的制约，削弱信息输出的质量，从而降低智能变电站当中的可靠性和精准度。所以，分析过程网络报文的传输技术以及技术应用十分必要。当前，智能变电站都是通过分析网络报文系统从而实现上述报文分析功能，而系统结构采用了IEC618550系统模式如表1所示。

表1 智能变电站网络报文记录及分析系统结构表

其中采样值就是把系统当中通过的电流以及电压互感器再次输出，然后使用特定方式将这些资料进一步改变成为数据信息，从而实现对变压器的检测与保护。其中周期性的传输量相对，所以其中有固定网络流量，这样采样值就能够提高传输时间计算的精准度。一般情况下，采样值都会选择订阅模型来进行信息传输。工作人员首先要按照变电站当中的采样效率以及时间间隔进行分层输出，这样如果SV报报文系统当中出现数据丢失情况，就可以做到尽快重新执行并发送。所以在其中使用高效电流、电压值相较于旧数据传输可起到更加关键的作用。GOOSE也就是保护装置，能够为报文传输时效性提供保障，在GOOSE中的信息不用通过回执与确认，就可以直接按照顺序采取重发。而且GOOSE报文还涵盖了收发数量较多、时效性好等优点，这些特点都能够为继电保护设备当中的数据信息，启动、闭锁、跳闸等开关量信息起到保护作用。另外GOOSE报文还能够把变电站出现的故障信息进行高效输出，提高站内运行稳定性。相关数据稳定较高时，GOOSE报文会定期传输所有资料数据，如果这些数据其中出现一定变化，系统就会开始执行多次重复传送指令。因为，如果数据出现波动，不管是什么情况都必然要采取重复传送。

在实际操作过程中，每个智能变电站内都会装备网络报文的分析设备（界面如图1所示），在其中按照不同网络规模进行下属局域网络的划分，例如：根据电压等级的不同，把站内的过程层网络划分成为多个子网络段，其中每一个网段都需要独立设置网络报文记录系统，或者是由多个子网段一同配置出一台报文记录装置。系统的装置可以建立在每个过程层当中的网通信屏当中，也可以进行独立性安装。利用已经接入的网络来记录系统中出现的全部报文，并将输出到报文分析设备当中，通过分析实时数据以及历史信息从而获得整体网络情况，提高变电站运行的安全性。分析装置可利用对整个站内的通信系统采取在线监控以及离线判断，实现全面性、高精准的解析通信报文、通信过程，最终向上级系统输出数据分析报告。

图1 网络报文分析界面

2.2 网络报文电子在线监测技术

智能变电站当中的一次设备运作时，使用在线监测技术能够为变压器、断路器、机电设备、电子式互感器的健康运行做出技术保障。在线监测及时采取了利用传感功能完成工作，从而让电网设备变得更加自动化、科学化、规模化以及可控制性强，这些特性同样也是智能变电设备的关键运行要点。在监测断路器的时候，技术人员通过不断分析其检测盲区，调整最初的监测简述。目前信号处理以及传感器技术水平的加强，在监测断路器时盲区得到了有效减少，实现了运行安全性的提升。而且技术人员还使用了光缆连接改善传统由于电缆损耗所造成的问题。可以实现将在线监测到内容高效、及时的传输出去，以此来确保设备能够顺利运行。同时，采取断路器在线监测技术还能够观察到断路器的实际工况，同步传送记录下来的数据，进一步分析出运行结果，保证设备当中的每个环节工作都能够保持正常的状态。智能监测技术的应用提高了变电站数字化的应用速度，而且还能够让智能变电站的运行更加具有可靠性、稳定性、安全性。需要注意的是，变压器在实际运行过程中利用传感器收集信息时，需要满足IEC61850系统运行的标准，只有这样才能够给电网正常工作提供更加优质的技术支撑[1]。

2.3 网络报文电子互感器技术

电子式互感器一般工作内容都是利用侧高电压、大电流执行转变传输信号功能。利用有着高水平绝缘光纤将其输出到二次设备当中，并且采取低压侧操作后进行再次输出。电子式互感器技术的应用范围较为广泛，所以其频率的响应范围也对应较宽，这也能够实现高压电力线上的谐波测出效率提升。当前智能变电站项目的试点时，其中多种类型的电子式互感器在不同等级的电压条件下都得到对应效果的使用。在使用相关技术时，不仅可以积累时间经验同时又能够提升电子式互感器使用的成熟度[2]。

2.4 网络报文的过滤技术

过程层GOOSE保护装置与SV采样值都采用的是组播报文形式，在没有经过特定处理的情况中，交换机会把报文输出到各个端口当中。当前行业背景下，过程层当中应用的网络报文过滤技术可分为两种形式：静态 VLAN局域网以及动态组播协议GMRP。其中VLAN是对中心交换机端口进行划分而分割广播域，从而有效地对过程层网络中的组播报文进行过滤，以达到对过程层网络流量控制，这是目前变电站中应用范围最广泛的网络报文过滤技术，但需要对交换机采取较为复杂配置，这也就从某种角度上提高了网络架设和维护的难度。而动态 GMRP则是组播注册协议，可以实现一般的注册操作，常使用在维护交换机信息过程当中[3]。