摘要：随着智能变电站的大力推广，传统的二次回路被网络通信取代，使得原有的监测手段无法对智能变电站有效监视。研究设计了基于网络通信的智能变电站可视化监视方案；建立了智能变电站二次系统评枯导则，并利用网络分析装置，基于SCD文件解析实例化的业务规则快速定位网络通信故障。
关键词：智能变电站；网络通信；状态监测
截至2015年底，国内已建成2800多座智能变电站，并且在国网公司“十三五”规划中，预计要再建8000多座智能变电站。智能站与常规站相比，其二次部分无论从设计、施工、调试还是运维等方面都发生了很大的变化。IEC61850标准的引人，大量新技术、新装备的使用，使得智能站具备数字化、网络化、标准化的优势，但也正是光纤、网络的引人，使得智能站二次系统变得看不清、摸不着，发生事故时不易发现，缺少对智能站网络通信状态的监测与故障分析手段。本文依据继电保护工程应用模型，提取智能站完成某一业务的相关规则，并且基于SCD配置文件将其实例化，最终基于业务规则实现智能变电站网络通信状态监测与故障分析，快速定位网络通信故障。
1、网络通信状态监视
智能变电站网分装置采集了智能站内大量的运行数据，本文采用网分装置组网实现网络通信状态的监视，分别在调度端及变电站内搭建智能变电站二次系统运行状态评估主、子站。系统子站功能主要依托网分装置实现，网分将获取到的海量通信数据根据主子站通信规范实时上送至主站。主站根据评估方案对其健康状况进行评估、展示。
2、评估模型算法
从通信的角度定义工作对象，根据实际的运行情况，结合评估系统算法，建立设备或子网的评估模型。变电站网络由设备和子网组成，设备由子设备组成，变电站内所有的事件由变电站内的子网和设备产生。根据评估算法对变电站内的评估对象进行自动评估，给出评估结果，为设备的状态检修提供依据。
2.1、评估内容
针对智能站内网络健康状态的在线监测不同于二次设备的状态在线监测，它并不单独存在于某个设备实体，也不反映某个设备实体自身的状态，而是由一系列数据描述的逻辑组合。二次网络在线监测主要提供描述以下几类状态的数据：网络的物理连接状态，主要包括网络连接的各个接口名、接口描述、接口速率、接口类型、接口地址、接口物理通断状态；逻辑通讯状态，网络连接的各个设备与其他设备的业务通讯状态；流量负荷状态，网络各节点间的流量信息。针对MMS、SV、GOOSE协议有不同的健康评估内容。
2.2、网络实时信息
监测装置具备实时分析的能力，实时分析包括网络实时分析、规约实时分析、网络状态实时评估和应用实时分析；规约实时分析依据语法模型文件和语义模型文件来进行；网络状态实时评估参照SNMP服务对各个通信终端的相关通信参数进行记录与统计，评估通信终端的健康状态，并将各个通信终端的SNMP信息汇总进行整个通信网络的状态评估；能将各种分析产生的结果主动上送到主站分析系统。
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在线分析包括承载规约报文的传输层协议分析（网络分析）、规约本身的协议分析以及规约内容承载的应用含义的应用分析，并将分析出的通信错误信息、应用事件信息、网络状态信息和网络统计信息实时自动上送，用于向运维、管理者显示和为了备查而存储。
3、评估算法实现
3.1、基于SCD文件的变电站业务规则
依据继电保护工程应用模型，可提取智能站完成遥测、遥控、遥信、保护动作等业务的相关规则，并且基于SCD配置文件将其实例化。基于对变电站通信数据的解析，可得木同报文的发生时刻。结合智能变电站SCD文件及完成某一业务所相关的规则：包括相关设备、设备之间的连接信息、信息流的方向、先后时序等，可完成业务过程的再现，基于SVG格式的变电站自动化二次回路模型，可对变电站二次设备及网络的故障点进行定位。将二次回路模型与整个业务过程相关联，能够直观方便的展示出事故的发生、发展过程。如图4所示为某变电站完成遥控业务的实例化业务规则。
3.2、评估实例
遥控失败是一种智能变电站常见的事故类型，本文以遥控失败为例说明遥控故障过程的评估方法。
3.2.1、方案设计
通过对变电站各通信网络报文进行实时监听，对操作命令（包括带选择遥控和直接遥控操作）进行实时记录；根据SCD的详细解析，获取参与遥控过程的二次设备体，对遥控过程进行实时分析，检阅各二次设备体在遥控过程中的状态；判断遥控返回是否成功；对遥控过程信息进行永久记录。
3.2.2、实现方法
根据选择的时间段及设备，判断是否有遥控事件；如果有遥控事件，将参与遥控过程的立次设备自动生成遥控过程图形；根据遥控关联事件以及二次设备健康状态联合评估出故障设置并告警，将参与遥控的二次设备事件信息进行定位及反演。
结束语
通过智能变电站网络通信可视化监视与状态评估研究，可完成业务过程的再现，对变电站二次设备及网络的故障点进行定位。将二次回路模型与整个业务过程相关联，能够直观方便地展示出事故的发生、发展过程。为二次设备的全寿命周期管理和状态检修提供了量化的依据。能有效防止和减少电网事故，有显著的社会、经济效益和广泛的推广前景。
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论文作者:姜锦峰
论文发表刊物:《电力设备》2017年第23期
论文发表时间:2017/11/29
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