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。     

智能变电站过程层交换机关键技术探讨

智能变电站过程层采用IEC61850-9-2标准通过交换机组网实现保护、测控、合并单元及智能装置的互联,交换机成为过程层网络的必须装置。交换机的性能指标直接影响到了保护、测控等装置的可靠性。因此交换机必须符合过程层应用对环境、机械性能、EMC等指标要求,并且在功能上要求交换机在吞吐量、帧丢失率、传输延时及组播管理等方面的性能指标符合过程层的应用要求。本文通过对交换机数据交换原理、传输延时、组播管理、网络风暴抑制等功能的实现原理进行分析,选择符合智能变电站过程层应用的交换机各项功能的实现方式。     

智能变电站网络交换机信息模型及映射实现

智能变电站通信网络承载着采样值和保护跳闸等重要信号,网络交换机是信息可靠传输的关键。对网络交换机进行信息建模是实施IED化管理的前提。介绍了IEC 61850通信体系架构和IED功能服务建模步骤。在分析智能变电站网络交换机功能的基础上,研究了网络交换机的信息模型,重点列举了逻辑节点零、端口管理、流量统计和告警管理的逻辑节点类模型。然后探讨了网络交换机的服务模型和通信服务映射实现方法,并展示了交换机的变电站配置描述语言（SCL）示例。最后给出了网络交换机信息建模在智能变电站的应用实例。     

智能变电站过程层网络流量管理方式研究与应用

为了保证智能变电站过程层网络工作的稳定性和可靠性,必须对网络流量进行管理。简述了智能变电站过程层网络的特点,介绍了常用组播报文流量管理方式,并比较了各种管理方式的差别,提出了静态组播管理是适合现阶段过程层网络应用的管理方式。同时,边缘端口输入流量限制可以防止网络风暴引起的灾难性故障。因此,采用静态组播管理和边缘端口输入流量限制相结合的方式对过程层网络流量进行管理,符合现阶段智能变电站发展水平和应用需求,并以现场应用实例证明了该结论的可行性和有效性。     

EPON在智能变电站中的实现

通过分析EPON的工作原理及其优势,结合智能变电站对EPON的技术要求,提出了一种EPON在智能变电站中的网络架构实现。通过简单分析智能变电站内的网络报文种类及流量,肯定了EPON可用于智能变电站的过程层通信。同时介绍了一种基于CPU和FPGA的EPON功能插件的实现。EPON技术不仅减少了智能变电站有源光纤网络交换机的数量,降低了成本,同时提高了网络的可靠性、灵活性,易于站内通信网络的维护与管理。     

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。     

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。     

智能变电站过程层网络流量控制和同步方法研究与实现

为解决智能变电站过程层网络装置过分依赖对时网络问题,及智能变电站过程层网络SMV报文间、SMV和GOOSE报文间及GOOSE报文间的相互干扰问题,提出了通过在交换机上实现延时可测技术和业务流量管理技术有效解决过程层网络现存的两个主要问题。延时可测技术通过GOOSE、SMV报文携带经过交换机的延时值实现时间同步。业务流量管理技术通过基于目标MAC地址的流量控制方法解决过程层网络报文间相互干扰问题。     

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。     

基于静态组播搜索的电力交换机检修技术研究

分析了电力交换机静态组播技术在智能变电站数据采样通信中的应用,阐述了静态组播设置有误导致网络风暴或保护装置采样数据异常的现象,不当的组播机制会导致保护装置产生误动或拒动结果。针对智能变电站电力交换机缺乏检测手段的现象,介绍了一种基于静态组播搜索模式的电力交换机检修系统。该系统对交换机一个端口动态地发送不同MAC地址的组播流,同时回采并统计交换机其他端口组播流类别,利用一口发多口收的闭环测试方法来搜索交换机所有端口的MAC地址,并形成电力交换机各端口静态组播配置表。实验证明,闭环模式下组播搜索的方法能够实现电力交换机MAC地址表的测试,具有很好的实用性。     

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。     

智能变电站双星形以太网冗余机制探讨

智能变电站自动化系统大量应用双星形以太网实现网络冗余,目前国内在网络冗余上普遍采用双网双地址机制,而IEC／TR61850—90—4推荐采用PRP协议机制。文章研究了PRP协议原理、实现方式、IEEE1588的支持方式,以及在应用层实现网络冗余的方法和建模方式,并分析了2种机制各自的特点,提出了智能变电站的网络冗余方式建议。     

一种新的智能变电站通信业务安全隔离技术的研究

为了保障智能变电站通信网络的可靠性和安全性,必须对网络中的通信业务流进行安全隔离传输。分析了智能变电站通信业务流的特点,简述了目前常用的网络隔离技术,着重剖析了目前智能变电站通信网络采用的业务隔离技术的应用情况和特点,指出智能变电站通信业务流对安全隔离的迫切需求。研究了全光交换技术的分类和主流技术的主要特性指标,探索性地提出基于全光波长和全光标签混合交换技术的电力业务安全隔离方案,并详细介绍了方案的技术原理和实现措施。通过引入业务隔离评估模型,以实验方式论证了该方案的可行性。     

基于流量控制的智能变电站网络传输可靠性提升方案

智能变电站数据传输网络化是二次回路数字化的发展趋势,但在带来数据共享便利的同时,网络风暴等数据异常问题也给二次设备安全稳定运行带来一定隐患。分析了影响数据传输可靠性的主要问题,提出了基于数据流量控制的报文管理技术,可有效提高数据传输可靠性。针对跨网数据交换问题提出了基于跨网端口流量控制的解决方案。     

智能变电站专用通信设备的关键技术

针对智能变电站信息流的特点,提出了一种基于IEC61850标准的专用智能通信设备的开发方案。分析了智能变电站目前采用的工业以太网交换机在经济成本和技术应用方面的情况,探讨了未来智能变电站对通信设备的特有应用需求。专用通信设备摈弃了工业以太网技术使用的数据处理机制,采用虚专线、层次化的OAM、端到端的QoS、精确时钟同步以及标准建模等技术,优化了网络资源配置管理,提高了通信设备的信息传输效率以及网络性能。     

智能化变电站自动化系统通信网络实现方式探讨

自动化系统通信网络的标准化、深入化应用是实现变电站智能化的关键。介绍了智能化变电站对其自动化系统通信网络的要求与应用历程,对智能化变电站自动化系统多种网络选型、组网方式、通信标准、网络结构等作了分析对比,并提出了优选方案,最后介绍了宁波110kV城皇智能变电站的网络实现方案。     

智能变电站SCD应用模型实例化研究

变电站配置描述(SCD)文件是智能变电站二次系统的核心部分。针对目前智能变电站工程SCD文件应用过程中无法有效支持IEC 61850面向对象高级应用的问题,提出了一种基于全模型SCD的智能变电站二次系统可视化管理及智能诊断技术方案。该方案通过建立SCD应用模型,完整构建了一、二次设备及网络通信的拓扑关系。通过500 k V智能变电站二次演示系统的推演,验证了全模型SCD对于实现面向对象管理模式的有效性,可为变电站无人值守、调控一体化、运维一体化提供技术支撑。     

基于预制光缆的智能变电站户外组网方案

智能变电站改变了传统变电站的建设模式,其全站组网的构架使得通信光缆成为变电站的主要通信介质。现有户外光缆联接手段存在诸多弊端,已不能满足智能变电站的发展需求。提出了一种基于预制光缆的户外组网解决方案,并将其成功应用到实际工程中,有效提高了变电站网络通信的安全性、可靠性和稳定性。该解决方案具有结构简单、施工方便、安全可靠、使用寿命长等优点,增加少量投资就可以大幅度缩短施工周期、提高智能变电站的抗故障能力。