智能变电站网络通信在线监测系统

李佳 田彦琦

摘 要：随着智能电网的不断发展，智能变电站控制系统的开放性与复杂性日益増强，其所面临的网络安全风险与入侵威胁也不断加深。为了提髙智能变电站系统对网络异常数据的感知能力，本文研究了智能变电站网络通信在线监测系统，以供参考。

关键词：智能变电站；网络通信；在线监测；系统

引言

随着变电站安全事故的不断发生W及数字化变电站通信网络控制系统漏洞的不断暴露，智能变电站网络的相对封闭性被打破，变电站网络安全正面临着非常严峻的考验。为了保证智能变电站运行的稳定性，变电站相关辅助监测设备的处理性能需要进一步的提高。如遇到异常惰况，变电站监测设备应该能够迅速掌握网络的实时运行状况，准确判断系统故障的原因，并及时通知运维人员补救，从而保障电网的安全运行。

1 变电站网络通信技术的发展现状

网络通信技术在变电站中的作用就是通过网络通信实现各个设备之间的链接，取代原有的输出输入接口连接，可以节省相当一大部分成本，通过使用高速的网络通信技术可以实现设备间的资源共享和数据共享，将二次设备和装置变成具有逻辑功能的模块。变电站内部的装置多为网络化的二次设备，具体包括完成继电保护的装置与同期的测试装置，还有在线检测装置，这些常规装置已经在不断发展中形成了标准化和模块化的设计。相关学者对网络化设备和网络通信技术进行研究，通过对不同规模的变电站的网络通信方式进行对比分析，在将网络通信技术应用到变电站的二次回路，观察变电站的网络系统响应，以此分析出最佳的应用方式。

2 智能变电站网络通信在线监测系统

2.1 自检信息的在线监测

由智能终端、测控装置、合并单元、保护装置及故障录波多种装置组成的二次设备是存在于站控层、过程层和间隔层之中的。对自身的状态情况、功能性能等自动检测后形成信息，将数据存储于模型中，这是二次设备的一种自检功能。设备是否正常健康，通过自检信息的反馈情况就能了解。IEC61850-7标准是对变电站内智能设备信息模型的介绍说明，同时提出了数据集概念，方便数据的传送和输出。相同数据属性的集合即数据集。二次设备自检信息按照IEC61850-7标准数据集的概念以数据集的方式管理，站内的配置文件对数据集中的各数据详细的描述，分析解读配置文件，从二次设备中提取有用信息，用动态形式体现自检信息在二次设备中的运行实况。

2.2 对时状态在线监测

智能变电站中所有信息必须以同一时间断面的数据，同步完成相应功能。从对时状态自检和时钟偏差测量两方面监测出发可完成对时状态监测。利用设备自身数据概况预知故障是对时状态自检的一种方式，可监视时钟，受自身数据设计限制，发现的问题不全面，有局限性，但利用自身数据发现故障的速度还是比较快的。时钟偏差测量以被监测外围无法预知故障的另一种监测，以对时报文形式传递。各种监测如下：（1）对时信号状态监测，可监测信号有无，对校验码检测，确定对时信号是否准确；（2）对时服务模块运行情况或设置装置时钟是否成功可通过对时服务状态进行监测；（3）在同步时钟设置装置时间下，监测装置時间非正常跳动可用装置时间连续性进行监测。时钟设备和被授时设备共同配合才能完成时钟同步，所以对两者都要进行监测。时钟设备有灵活性特性，而PMU、故障录波器、保护设备以及测控装置共同组成被授时设备。间隔层和站控层自检信息利用MMS网络传输到监控后台，过程层自检信息利用GOOSE网络传输至间隔层，再由间隔层通过MMS网络上送监控后台。自检信息可通过主动上送、定期上送、人工召唤三种方式来完成。乒乓原理的时钟精度监测是通过SNTP在客户端与带有时标的SNTP报文来传递的，时间偏差和网络延时利用客户端与两个时标信息通过计算可得出，由此判断被授时设备的对时状态是否正确。

2.3 通信报文的在线监测

智能变电站的通信链路频繁断线、误码率高等异常状况的出现往往预示着智能电子设备将要发生故障，分析处理异常报文，设备异常就能发现。对设备通信状态的监视，可利用通信报文的故障提示功能，解析报文，提取IED间有效通信信息，来分析IED的通信行为。若分析的报文异常，就会发出告警信息，以此判定二次设备异常。依靠智能变电站中网络报文记录分析仪来完成的报文的捕获、异常报文的存储及依靠站控层的报文解析软件来完成的异常报文的解码和故障告警是实现报文监测的三个过程。拥有强大数据存储器和处理器的网络报文记录分析仪，可接受处理整个变电站的通信报文。网络报文分析仪的采集分析单元与变电站SCD配置文件二者相结合，以网络和应用协议的形式分析捕获的网络报文，异常能够及时发现。对异常报文设置了专门存储器，以便日后查询。

结束语

总而言之，智能变电站网络通信在线监测系统采集的信息比较多，一个故障发生可能造成多条告警，使系统信息冗杂，不方便运维人员快速定位问题。本文在报文异常检测方法里面总结的都是比较常见的异常情况，由此推断故障原因显然不够全面，因此在以后的工作中还要继续完善故障检测推理的知识储备，编写运行手册，给出合理的意见，做到对故障设备的准确检测。

参考文献：

[1] 邹俊雄，黄成巧，张延旭，蔡泽祥，何瑞文，李晓华.智能变电站通信网络虚拟局域网建模与优化配置方法[J].电力自动化设备，2015（08）.

[2] 张延旭，蔡泽祥，龙翩翩，李晓华，苏忠阳.智能变电站通信网络实时故障诊断模型与方法[J].电网技术，2016（06）.

[3] 王海柱，张延旭，蔡泽祥，何瑞文，张弛.智能变电站过程层网络信息流潮流模型与计算方法[J].电网技术，2013（09）.

[4] 张旭，魏娟，赵冬梅，梁伟宸.一种用于电网故障诊断的遥信信息解析方法[J].中国电机工程学报，2014（22）.

[5] 伊洋，刘育权，陈宇强，王莉，江文东，胡苏凯.基于信息综合判断的智能变电站网络通信故障定位技术研究[J].电力系统保护与控制，2016（03）.