1、1如何做好智能变电站中的技术应用摘 要：下文主要结合笔者的多年工作实践经验，阐述了过程层通信监视的可靠性，并针对某 110kv 智能变电站工程中的过程层通信监视进行了解析，希望与大家共同学习进步。 关键词： 可靠性；案例；监视方法 伴随着我国现代社会经济与科技的不断发展与进步，我国的计算机技术、信息处理技术和网络通信技术也在高速的发展着，对变电站自动化系统产生了巨大影响，数字化变电站技术将是变电站自动化技术的发展方向和必然趋势，也是实现智能变电站的主要技术架构。数字化变电站有三个基本特征：数字化的一次电气设备、全数字化的二次装置和全站统一的标准平台。随着智能变电站的试点工作不断深入，数字化变电
2、站技术的应用实施已经从最初面向变电站层和间隔层发展到面向过程层，过程层的出现是数字化变电站区别于传统变电站的重要特征，特别是测量回路和控制回路。 1、过程层通信工作可靠性分析 由于智能变电站的二次回路是通过基于以太网的数据传输实现的，相比于传统的变电站二次回路，有以下几个不可靠因素： 1）同步性。传统变电站二次回路采用硬接线，对于同一个逻辑单元，对于测量回路的采样具备很高的实时性，并且是个强同步的系统，即一方面要求采样数据的实时性，另一方面要求各路数据（如 A、B、C 三相2电压）同一采样点的时刻误差必须小于规定值；而数字化变电站的过程层通信采用异步数字传输，一旦失去同步，将会对变电站的可靠性
3、带来很大的隐患；对于采样数据，同步性主要表现在测量数据的实时性，以及采集频率的一致性。 2）可靠性。传统变电站的二次回路具备很高的可靠性，诸如二次回路断线的严重问题可以通过二次设备很容易判断并闭锁；而数字化变电站采用数字传输，二次回路断线的判断，将更加复杂和多样。 3）抗干扰能力。传统变电站是测量回路是模拟传输，干扰主要来自电磁干扰，已经可以通过成熟的滤波算法屏蔽此类问题；而数字化变电站采用数字传输以后，信号的干扰的情况将更多，比如传输报文出错、丢帧等。 4）复杂度。传统变电站二次回路采用点对点硬接线，虽然物理上连接比较复杂，冗余，但逻辑上非常清晰，层次结构也很简单，如果出现故障，发现和解决相
4、对比较容易；而数字化变电站采用数字传输以后，虽然层次结构相对简单、物理接线减少，但逻辑上却转化成了看不见的连接，出现故障以后难以定位。很明显，以上因素会影响智能变电站的可靠安全运行，也是制约数字化变电站技术大规模发展的技术瓶颈。 2、过程层通信回路监视分析方法 1）网络接入。获取过程层信号，必须将有关信息获取设备接入过程层通信网络，并获取完整的网络通信报文。接入过程层通信网络需要解决两个问题：安全性：鉴于过程层通信的重要性，必须不能对原网络造成影响，因此网络监视必须是在不对过程层通信网络设备做任何改动3的前提下实现，并且相关设备接入后，不能对网络运行造成影响；全面性：为了完整获取二次回路信号，
5、必须保证从所有接入点能获取完整的过程层通信信号。 2）信息获取和处理。从网络传输的特点和本质来讲，通信隐患均是由于网络信号的传输延时的不可预知性、广播报文（由于二次回路实时性要求，所有的信号必须以广播的方式传递）的不可保证性以及干扰报文的不可避免性所造成的。延时 检查采样信息从同步单元发出到自动化单元接收到的延时时间，该时间直接影响到信息的可用性，对于变电站运行故障的判断至关重要。频率一致性 检查同步单元发送采样数据采样频率是否均匀，采样频率的不可靠对于自动化单元的逻辑判断来讲，是很大的错误隐患。信号完整性 检查测量回路数据传输是否出现丢帧的现象，并定位丢帧的原因。数据错误 检查传输的帧格式是
6、否正确，包括长度，数据内容，品质等。干扰报文 检查整个传输通道上是否有其他不应该在该传输通道上出现的数据出现。对于过程层采样值报文信息的监视和获取，目前已有的 MMS 报文信息的监听和获取方式已完全不能满足要求。 3 工程应用 北京科技园 110kV 智能变电站为北京新科技园建设配套工程，采用了数字化变电站技术，过程层采样值传输采用点对点方式，在合并单元（MU）的采样值物理接口和装置的采样值物理接口之间建立直接的光纤连接，这种应用网络物理结构复杂，采样值本身发送速度快，报文密集，问题难以暴露和检查。 4本文提到的网络监视分析方法在此智能变电站工程应用中分为以下三个阶段进行： 第一阶段将 18
7、个合并单元的采样值数据全部接入网络通信监视分析设备中，完整记录并分析系统实际运行过程当中的所有采样数据，从而实现并验证对高精度的报文捕捉和快速分析功能。在这个阶段，一方面验证对采样值数据的记录准确性以及分能能力，另一方面考察在高数据流量下，相关设备的连续运行那个能力。 第二阶段对系统的实时分析功能进行验证。在不影响变电站自动化系统运行的前提下，通过多次人为对记录网络施加干扰和控制，产生指定错误报文和过程，检查记录分析系统对所产生错误的反应。主要进行以下几个方面的检查： 1）数据丢失错误 检查 GOOSE 信号和采样值信号是否有丢失，包括GOOSE 心跳丢失、GOOSE 事件丢失以及采样值信号丢
8、失等； 2）采样值频率错误 检查由于采样点时间间隔误差过大导致采样频率不准，通过实时检查各采样点间时间间隔来确定； 3）数据同步错误 检查不同合并单元之间采样数据由于发送时间控制以及采样间隔误差等原因造成的同步问题，通过实时比较不同合并单元之间同一采样点之间的时间间隔来确定； 4）数据内容错误 检查各采样点内应用数据是否正确，通过实时解析各采样点数据报文，并进行相关计算确定。 在检查过程中，通过反复模拟上述错误报文和错误过程，记录分析系统均能在 2 秒中之内发现错误并上送相关信息进行实时正确报警。 5第三阶段对过程层数据传输中存在的隐患，以及为评估过程层数据传输品质的优劣并在发现问题以定位故障点的离线智能分析进行验证。该阶段工作主要用于在实际运行中，通过定期对记录报文进行全面离线分析，阶段性评估数字化变电站通信网络特别是二次回路网络的性能并发现可能的隐患。通过结合运行过程中的实际故障和操作记录，对相应时段的通信报文记录进行综合分析，与实际情况进行相互印证，实际分析结果完全达到了预期目的。 4 结语 综上所述，过程层网络通信监视方法为有效及时掌握智能变电站通信网络的运行状态提供了可实际操作的技术手段，同时也为解决智能变电站的检修维护等问题等提供新的思路。通过上述几个阶段的实际应用验证，在实施过程中获得预期目标，也提高了智能变电站网络通信的可靠性。
