摘要：随着科技的进步和发展,智能电网也在如火如荼的建设中,智能变电站是智能电网的重要组成部分,其设备的检修工作对于确保智能变 电站的安全和稳定运行意义重大。智能变电站的建设和发展,产生了与之相应的二次设备状态检修方法,状态检修方法能够克服传统的定期检 修方式存在的不足,能够有效的提高智能变电站的运行和维护水平。
关键词：智能变电站；检验；网络；
一、站内网络交换机系统检验
智能变电站自动化系统网络在功能逻辑上分为站控层、间隔层、过程层，这三个层级之间通过分层、分布、开放式的网络系统相连，即连接 站控层设备和间隔层设备的站控层网络，连接间隔层设备和过程层设备的间隔层网络：
校验范围是站内网络系统，主要包括站控层和间隔层网络的通信介质（光纤、网线等）、通信接口、网络交换机、路由器等。
设备安装调试结束后应满足以下各项技术要求：网络设备应是模块化的、标准化的、插件式结构；插件应接触可靠、便于更新和维修，应该 可以带电操作；其他模块的整体功能不应该受到单一模块故障的影响。装置的电源部分应该满足工业级产品的一般要求，电源部分的接口应 该有保护元件；过程层光纤交换机及站控层以太网交换机均可以采用自然散热（无风扇）方式；单个交换机平均故障间隔时间MTBF≥200000 小时；交换机应具有完善的自诊断功能，并能以报文方式输出装置本身的自检信息，与变电站自动化系统状态监测接口；当交换机用于传输 SMV或GOOSE等可靠性要求较高的信息时应采用光接口，当交换机用于传输MMS 等信息时应采用电接口；网络介质可采用超五类以上屏蔽双绞 线、光纤，通向户外的网络通信介质必须采用铠装光缆，所有户内或户外光缆禁止使用塑料光缆；所有光缆、通讯缆的材质、阻燃、屏蔽及 绝缘应符合电力系统DL/T5136-2001《火电厂、变电所二次接线设计技术规程》等标准要求；光缆和通讯缆敷设应符合现场施工工艺标准， 应挂标示牌；光纤与设备相连处不应折损，弯曲半径应符合光纤通讯施工要求。
二、交换机性能检验
交换机应满足以下基本性能要求：交换机应支持电力相关协议数据的转发功能，支持IPV6 协议，同时兼容IPV4 协议；
数据帧过滤：交换机应实现基于IP或MAC地址的数据帧过滤功能；网络风暴抑制功能：应能支持广播风暴抑制、组播风暴抑制、未知单播风 暴抑制；
通信安全：交换机支持用户密码保护、加密认证和访问安全、基于MAC 地址的端口安全等，交换机可具有抵御拒绝服务攻击和防止常见病毒 传播的能力；
当SMV采用组网或与GOOSE共网的方式传输时，过程层交换机宜支持在任意100M 网口出现持续0.25ms的1000M 突发流量时不丢包；
交换机MAC 地址缓存能力应不低于4096个，交换机学习新的MAC 地址速率大于1000帧/s；交换机应支持IEEE 802.1 流量优先级控制标准， 提供流量优先级和动态组播过滤服务，应能够确保关键应用和时延要求高的信息流优先进行传输；
时钟传输性能：交换机作为IED 连接的汇集点，应具备实现对于所连接的IED 时间同步的功能。交换机应支持简单网络时钟（SNTP）时钟传 输协议，传输精度小于1ms；传输各种帧长数据时交换机固有时延应小于10μs，交换机在全线速转发条件下，丢包（帧）率为零；组播功能 ：网络交换机支持包括GMRP二层动态MAC地址的配置组播功能、静态MAC地址的配置组播功能以及动态IP映射（IGMP-SNOOPING）组播功能；
三、虚拟局域网VLAN
交换机应支持IEEE 802.1Q 定义的VLAN 标准；
交换机应支持通过VLAN 技术实现VPN，至少应支持基于端口或MAC地址的VLAN；
应支持同一VLAN 内不同端口间的隔离功能；
单端口应支持多个VLAN 划分；
交换机应支持在转发的帧中插入标记头，删除标记头，修改标记头；
四、网络接口检验
交换机的接口类型及技术要求需符合IEEE 802.3 要求。
光接口性能指标参照如下：
电接口性能指标： 采用五类双绞线传输距离不小于100m，传输速率不小于端口的线速，接口统一选用RJ45 接口。
五、光纤通讯检验
光纤类型：
按光纤传输模式数，光纤可分为多模光纤（Multi Mode Fiber）和单模光纤（Single Mode Fiber）。
多模光纤电缆容许不同光束于一条电缆上传输，由于多模光纤其模间色散较大，因此，传输的距离就比较近，一般只有几公里。在10mbps及 100mbps的以太网中，多模光纤最长可支持2000米的传输距离。
单模光纤只容许单模光束传输，可减除频宽及振模色散的限制，相比于多模光纤可支持更长传输距离，在100MBPS的以太网以至这行的1G千 兆网，单模光纤都可支持超过5000m的传输距离。
考虑成本及现场设备施工，智能站内部光纤网络通讯采用多模光纤。
光纤功率损耗测试：智能站过程层网络数据通过光纤网络相连，光功率衰耗必须检验，我们可通过使用光功率计在一根光纤的两侧分别测试 收发功率来计算，
光纤衰耗计算公式：
总衰减（dB） = 0.15dB * 2 + 2.7dB * X / 1000 + 0.02dB * 2 + 0.5dB；
其中X为现场铺设光缆长度，单位为米；
0.15dB表示一根尾纤的插损，光缆两端两根尾纤应乘2；
0.02dB表示光纤熔接点损耗，光缆两端两根尾纤也应乘2；
0.5dB表示一个法兰盘的损耗。
注意事项：
光纤拔出后一定要及时套上光纤帽，严禁没有套上光纤帽随意乱放光纤头；在拔插光纤时，一定要小心仔细地将光纤白色陶瓷插针对准光器 件插孔后，再慢慢地拔插并锁紧，要防止光纤白色陶瓷插针弄脏，导致光纤损耗增大；板卡背板光接口、法兰若没有插上光纤，一定要及时 套上防尘帽，防止灰尘污染，导致光器件损坏；如果需要测试损耗而插拔光纤，务必将合并单元先断电，接好光纤并检查无误后再将装置上 电；为防止损坏，光纤在检验过程中不可过度弯折，恢复光纤接线时应保持原来的弯曲弧度和半径，弯曲半径应符合施工标准。
六、网络流量分析及时延分析
结合智能站内网络具体配置，可对网络的数据流量进行具体分析，了解网络负荷，检验网络通讯的可靠性。
例如，以章丘站合并单元iPACS-5810为例的数据流量分析：
按照8路模拟量开入，应用符合IEC-61850-9-2标准的每周波80点的合并单元计算，每秒钟一个合并单元的数据流量为：
S＝159字节×8bit/字节×50周波/s×80点/周波＝5.09Mbit/s
基于IEC-61850-GOOSE规约的智能终端的流量分析：
按照每秒10帧计算，一个智能终端设备每秒的数据流量：
S＝6016字节×8bit/字节×（1s/10）帧＝0.048Mbit/s
可见，通常情况下，GOOSE网数据流量远远小于MU采样网，对网络带宽影响基本可以忽略。我们可以对站内设备在正常运行时的网络流量做 一个计算，判断站内交换机网络是否可以满足需求。
网络通讯延时可定义为一帧报文从发送者到接收者的网络传输所花费的全部时间，通常有以下几种因素：
存储转发延时（Lsf），这个延时与被转发的数据帧大小成正比，与速率成反比，根据交换机参数，此延时数据可计算；
交换机制延时（Lsw），数据帧的转发需通过交换机内部的硬件电路执行存储转发、查找MAC地址表、VLAN及其他功能，此延时因设备型号不 同而不同，为固定延时；
线路传输延时（Lwl），对于智能站内网络系统，此延时可以忽略；
数据帧排队延时（Lq），交换机通常使用队列结合存储转发机制来消除帧冲突问题，此延时与网络负荷成正比；
综上，一帧报文在以太网总延时为：Ltotal＝∑（Lsf+Lsw+Lwl+Lq），根据智能站内网络配置、VLAN划分可以对此数据进行估算。
七、结束语
智能变电站的建设及改造，对于我国建设智能电网具有重要意义。作为一项集成度高、技术复杂的系统工程，要高度重视工程建设的协调管 理和竣工投产后的运维衔接，生产、调度运行单位应提前介入工程建设的全过程，加强工程的中间验收、检查，及时提出整改和优化意见， 为下一步智能变电站的顺利运行打下坚实基础。
参考文献：
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论文作者:严玺,王全,高建海,张琪
论文发表刊物:《电力设备》2018年第10期
论文发表时间:2018/7/30
标签：光纤论文; 交换机论文; 智能论文; 变电站论文; 网络论文; 站内论文; 数据论文; 《电力设备》2018年第10期论文;