交换机技术在智能变电站自动化系统中的应用

2018-12-06郭威林幼萍王明敏林敏辉

商品与质量 2018年43期

郭威林幼萍王明敏林敏辉

国网厦门供电公司福建厦门 361000

在经济和文化不断变化的当今世界，电力安全的发展也显得尤为重要，现在社会对电力的需求量不断增加，对电力供应的可靠性、安全性要求也日益增加，所以电力安全比以往更为重要。而智能变电站作为智能电网的重中之重，是智能电网的重要节点，主要负责电力系统的变换电压大小、接受电能并进行分配处理、控制电力的主要流向以及调节电压大小。综上所述，智能变电站的安全性和可靠性是电力系统稳定运行和供电可靠性及保障性的基础。

1 智能变电站概述

智能变电站的组成主要有一次设备和二次设备构成。一次设备智能化主要体现在智能短路器和电子互感器的使用。二次设备主要体现在“三层两网”的结构上，“三层”是指站控层、过程层、间隔层，这三层结构之间的传输叫做“两网”，其中站控层与间隔层之间的网络主要是传输报文规范的，这部分通常叫做MMS网。站控层和间隔层之间的网络主要是传输面向通用对象的变电站事件报文的，通常被称作GOOSE网。一次智能设备通过光CT和PT采集模拟量并报送合并单元，报送到合并单元的模拟量在进行同步处理后报送到保护、测控的间隔层进行使用，最后经过传输采样测量值报文上送，这里说的传输采样测量值报文上送就是指SMV网。GOOSE网和SMV网均采用组播方式传播，GOOSE网的作用主要传输开关量信息，而SMV网的作用就是传输采样值信息[1]。

2 智能变电站交换机的应用

交换机技术在智能变电站中的占据重要地位，可以说没有交换机的使用，就无法实现智能变电站的信息传输，更不用说实现智能变电站智能化。目前我国的交换机技术在智能变电站中的应用相对成熟，交换机技术的应用极大的推进了我国的智能变电站的发展。在目前的智能变电站中交换机的使用中，使用最多的是100兆工业以太网交换机，这种交换机的特点就是端口较多，有16端口或者是24端口。使用这种交换机时，MMS传输对延时要求不是非常的高，GOOSE报文即使对延时有一定要求，但是通过对设置GOOSE报文优先通过可以很好的解决延时问题。最值得关注的是SMV网，它的报文数量是庞大的，通常在使用百兆交换节进行传输时很有可能导致通道拥挤或者爆满的情况。

3 智能变电站对交换机的功能要求

3.1 入侵交换机

非法入侵者可能通过智能变电站内交换机，不断进入站控层网络而进行入侵。此情况可以直接依靠人工管理机制来防止非法入侵，通过及时的管理策略来确保没有得到授权的相关人员的进入或直接接触智能变电站内部的交换机，同时，这也可以保证运行期间的安全，一定要注意的是运行间隔相关屏柜务必要上锁常闭，确保安全。

3.2 绝缘性能要求

在实际应用过程中交换机本身的紧凑机身及元器件的密集分布将会使得交换机的各部件的绝缘性能受到严重影响，变电站的可靠运行将会受到严重影响。正是在这样的背景下我们要加强交换机绝缘性能的研究。在应用之间工作人员需要进行专门的交换绝缘实验，在实际过程中要进行必要地介质强度及冲击电压检验，只有经过专门性地检验之后才能保证交换机在智能变电站中能够稳定可靠的运行。在测试过程中工作人员要根据IEC60225-5或者是IEEE1613来进行测试[2]。

3.3 虚拟局域网技术

虚拟局域网可以分为两部分：一个是虚拟局域网VLAN技术另一个是多播过滤技术，这两种技术能够将通信区域的进行有效的划分，能够很大程度上防止广播风暴，同时能够最大程度上实现安全隔离。虚拟局域网VLAN技术主要是依靠协议、MAC地址、端口，以IEEE802.1q作为主流标准。其中涉及到的通用多播技术有两种类型：一种是静态，另一种动态。静态多播技术通常主要基于多播MAC地址表，而动态多播技术则是主要包含GMRP和IGMPsnooping两种协议。虚拟局域网VLAN在智能变电站中的应用具有以下几个特点：①可以明显的阻断网络上的广播量，通过VLAN建立的防火墙可以明显的阻断网络上的广播。②不同的虚拟局域网VLAN之间是相互独立的，他们互相之间报文传输是彼此隔离的，也就是说不同虚拟局域网VLAN内的用户之间是无法直接进行通信的，如果两个VLAN之间必须要进行通信，那必须借助路由器或者是第三层交换机来实现。③通过使用VLAN技术可以将不同用户、不同区域、不同网络组合在一起，形成一个庞大的虚拟局域网，这样的虚拟局域网的特点就是方便灵活，能够很好的实现数据的传输。

3.4 入侵站控层

非法入侵者可能会经由主站与远动机的不断连接进入站控层网络，再进行非法入侵。这样的条件下，主要是看硬件的安全性能，在主站到变电站之间应该及时加密且进行双向密码保护，以免网路遭到入侵。就目前的智能变电站一体化监控系统来看，并没有过多地对操作命令的主要发起者进行二次身份验证，还存在安全风险。这样一来，入侵者极有可能通过网络内部制造虚假命令，对智能变电站一体化监控系统进行非法操作。所以必须从技术层面来考虑问题，只有经过安全认证，采取合理、合法的安全机制，才能对智能变电站的安全通信系统起到重要作用。