摘要：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。文章研究分析了智能变电站过程层网络风暴的分析与处理，以供参考。
关键词：智能变电站；网络风暴；分析与处理
1前言
电力工业是国民经济建设的基础工业，是社会繁荣和国家快速持续发展的有力保证。智能电网是资源优化的重要载体，是促进可再生资源开发和能源消费结构优化调整的重要作用。为了跟上世界发达国家的发展步伐，国家电网于2009年开始建设智能电网。智能电网是先进的传感器技术，测量技术，通信信息技术,智能决策技术和自动控制等技术与能源技术，电力技术，电网基础设施高度整合，形成了新型智能电网。而智能变电站作为电力网络的重要节点，是变换电压、检査电力信息、控制电力流向和调整电压的重要基础平台，它对坚强智能电网的建设及未来电网的研巧升级具有极其重要的作用。
2过程层网络风险分析
2.1过程层网络拓扑结构
智能变电站过程层网络是连接变电站间隔层设备和过程层设备的中枢网络，在智能变电站系统中的地位非常重要，基于网络本身的可靠性和安全性，星型网络是过程层网络的最佳选择。
2.2过程层网络通信报文分析
智能变电站过程层设备主要包括电子式电压互感器、电子式电流互感器、合并单元、智能终端等典型设备。因此，典型的网络通信报文主要有ＳＶ报文和ＧＯＯＳＥ报文两类，个别采用压IEEE1588标准对时的变电站还存在IEEE1588标准对时网络报文。
2.3过程层网络流量特点
智能变电站过程层网络传输的ＧＯＯ沈和ＳＶ报文的特点，总结如下：
2.3.1为了传输的快速性和高效化依照IEC61850的规范，两种报文均采取直接映射到
数据链路层的方式，且直接采用ＭＡＣ地址进行传输，而不经过ＴＣＰ／ＩＰ协议巧的封装。
2.3.2两种报文均采用姐播传输方式，这样可Ｗ更好地实现智能变电站过程层的＂发布／巧阅＂机制，进而实现一发多收功能，且能极好地控制报文的转发范围。
2.3.3从数据流量上来看，平常情况下，ＧＯＯＳＥ数据流量不大，但若系统遇到较严重的故障许多信号同时产生（如雪崩试验）时，就会有很大的突发流量；相对于ＧＯＯＳＥ报文，ＳＶ报文的流量很大，然而报文的流量非常稳定。
2.4过程层网络风险分析
过程层网络主要存在如下的风险：
2.4.1组播流量大。由于ＳＶ报文的引入，使智能变电站过程层网络的流量相对于常规
综自站或是站控层网络的流量要大的多，一般情况下是数十倍的关系。
2.4.2突发流量。若遇到智能变电站事件集中在一个时刻发生时，致使过程层网络发生
瞬时突发的流量，而送时必须确保有充足的带宽余量。
2.4.3网络风暴的危害。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆虽然网络风暴星网络可以避免由于环形或环路协议引起的故障，
但若是过程层某个装置突然生成大量的扰动报文或外来源头注入大量的扰动报文，将会导致网络流量增大到数倍于正常的流量，会使很多过程层设备受到冲击而出现异常现象，导致过程层网络瘫痪。
3网络风暴形成机理及危害
3.1网络风暴形成机理
站内的GOOSE网络和SV网络均由交换机连接组成。 在正常操作下，只有一个链路可以在网络中的交换机之间交换信息。当部分间隔维护时，由于交换机上光口较多，如果接线错误，导致网络中出现重复链接时，信息网络将在交换机内形成转发环路，切换到转发信息，导致网络风暴。另外，网络中的设备故障或交换机的芯片故障也会导致网络风暴。
3.2网络风暴对变电站运行的危害
受到网络风暴影响的交换机光口转发速率会迅速升高，直至最大转发速率。若是SV网络中发生风暴，则造成SV报文的报文重复和乱序，测控、故障录波器、电能表中记录到的波形会受到影响。受风暴影响的SV报文帧间隔在20μs左右，与正常情况下的帧间隔250μs有较大误差，同时采样序号也不连续，按照报文顺序解析的波形将不再是正弦波，测控、故障录波器、电能表中也无法正确计算对应间隔的交流量值。目前，按照相关企业标准要求，保护采样均采用直采的方式，不经过SV网络，如果保护从SV网络上采样，则发生网络风暴时保护可能闭锁或误动。如果网络风暴发生在GOOSE网中，则造成GOOSE报文的重复和乱序，影响测控接收的开关刀闸位置信号、告警信号以及测控下发的开关刀闸控制信号。目前智能变电站中保护间的失灵、远跳、解除电压闭锁信号均通过GOOSE网络传输，因此，保护对应功能也会受到风暴的影响，保护将不能正确接收失灵、远跳、解除电压闭锁等信号。
4对网络风暴的处理与建议
4.1网络风暴的发现与处理
当站点网络发生风暴时，由于接收到异常消息，接收到网络信息的对应设备会发生告警。当多个设备同时发出网络异常时，应考虑网络风暴的可能性。从站网消息分析仪可以看到网络风暴的发生。发生网络风暴后，受风暴影响的信息出现了很多重复和混乱。通过在网络消息分析器上进行检查，尽管可以确定是否存在网络风暴，但无法确定风暴源的位置。所有受到风暴影响的消息都是交换机重复转发，因此无法确认产生交换机光口连接错误的间隔，需要变电站运行维护人员对受到风暴影响的间隔逐一核查，按照图纸确认交换机光口的连接，直至检查出错误的连接。
4.2避免网络风暴的建议
网络风暴大多是由报文被重复快速转发形成的，因此在报文接收设备中可以进行循环冗余校验（cyclicredundancycheck，CRC）处理，即判断多帧相继接收的报文校验相同时，则认为此报文是风暴报文，不进行处理即丢弃，这样可以减少设备处理报文的数量，但是在交换机环网造成的网络风暴中，并非只有一帧报文被重复转发，而是多帧不同的报文交叉重复，因此这种方法有一定的局限性。通过使用不同的交换机或者使用同一交换机划分虚拟局域网（virtuallocalareanetwork，VLAN）的技术，使站内的GOOSE网络和各间隔的SV网络彼此隔离，GOOSE报文和SV报文分开传输，有利于报文的实时性不受影响。同时，SV报文和GOOSE报文均可以带局域网报文头（VLANTag），通过排布交换机各口的局域网准入列表，使局域网标记（VLANID）不一致的报文不能进入交换机，可以避免检修中出现光口接线错误造成的网络风暴。交换机间的各报文均带有VLANID，如果出现光口接线错误，带有不同VLANID的报文不能进入错误的交换机光口，从而杜绝了网络风暴的发生。目前市场上的大部分交换机可以支持生成树协议（spanningtreeprotocol，STP），对站内各交换机进行STP配置后，交换机间通过发送/接收配置报文的形式检测网络是否有回环，并在检测到网络回环后自动将环路网络修剪成无环路的树形网络。利用交换机的STP功能进行合理的配置，能够完全避免交换机环网形成的网络风暴。
5结束语
随着智能变电站技术的发展，大量的智能变电站建设并投入运行，在生产建设的实际过程中，发现并验证了网络风暴发生的机理及危害。
参考文献
[1]李冲.智能变电站网络报文快速分析处理研究[D].山东大学,2015.
[2]余祥坤.智能变电站过程层网络设计与分析研究[J].湖北电力,2011,02:31-33.
论文作者:罗显芳
论文发表刊物:《电力设备》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/19
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