吕占彪 吕彦召 邓显俊 夏栋

摘 要：随着变电站业务需求的变化与增多，需要建立先进的智能变电站。维持智能变电站正常工作的主要因素是过程层网络的通信性能。本文从过程层网络报文特性着手进行分析，对智能变电站的报文特性展开详细分析。此外，还描述了现阶段过程层网络通信配置中存在的不足，并给出相应的优化方案。让过程层网络具有可控性，使其更透明。希望对构建智能变电站通信配置工作可以起到借鉴价值。

关键词：智能变电站 过程层网络 报文特性 通信配置

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）01（a）-0020-02

电力是国民经济的基础，是现代化建设的基本保障。近些年，国家经济技术得到快速发展，智能变电站也成为新的发展趋势。信息的共享与传输是智能变电站的基础，这需要利用过程层网络实现。智能变电站过程层网络信息流不仅可以显示电网运行的开关状态，还可以控制二次设备间跳闸等命令。智能变电站过程层网络具有不可视性，现在没有切实有效的管控方式，难以进一步研究过程层网络的相关问题。本文详细分析了过程层网络报文的特性。过程层网络报文在智能变电站中是二次系统通信载体，不仅包括了电网运行状态的采样值和开关状态等信息，还对所有系统起到协调配合作用。这从一定程度上优化了通信配置的缺陷，使过程层网络显得更加透明，更具可控性，便于日后开展智能变电站工作。因此，怎样科学合理的进行网络规划、分配链路宽带等问题已经成为智能变电站建设中面临的难题。

1 过程层网络报文传输特性

过程层网络的可靠性与实用性直接决定着智能变电站是否可以成功运行，决定着智能变电站每一项应用功能是否可以正常运行。智能变电站在过程层网络环境下，选择传输方式是报文，这会从一定程度上受到网络流量与信息量规模等因素的影响，影像信息传送质量，进而影响变电站的实时性和透明性。所以，有必要专门对过程网络的传输和流量等因素进行详细分析。过程层网络传输信息包括采样值信息、通过面向对象的变电站事件报文即GOOSE报文信息。

1.1 采样值

采样值是把电流、电压互感器进行二次输出，然后利用A/D的方式将其转化为数字量，实现变电器的测控和保护功能。周期性传送的传输量是固定的，具有稳定的网络流量。采样值可以更准确地计算出传输时间。采样值选择网组传播/订阅模型的方式传输。发布者需要根据配置的采样速率与数据间隔发送，一旦SV报文人员发现数据丢失，会及时重新发送。因此，选用最新的电流值、电压值比重新传旧数据重要。

1.2 GOOSE

GOOSE可以保证报文传输的实时性，GOOSE报文不需要经过回执确认，而是直接系统选择顺序重发机制。GOOSE报文具有一发多收、实时性等特点，可以保证继电保护设备的信息，如启动、闭锁、跳闸等开关量信息。GOOSE报文可以把变电站的事件信息进行传输。如果数据稳定，GOOSE报文会在一定周期内对全部数据进行传送，如果数据发生变化，会即刻进行三次重复传送。只要数据发生变化，无论哪种情况都需要即刻进行重复传送。发布者在发布信息时需要把每一个报文编号，便于订阅者检测报文是否完整。

2 过程层网络通信配置的缺陷

2.1 未把单、双向报文通信配置区分开来

单向报文主要负责发送SV报文到合并单元向测控与保护等装置，发送量较大，且周期性强。而双向报文负责发送GOOSE报文，与单向报文相比具有更强的实时性和实用性，且和动作信号之间有较强的关联性。目前，变电站通信设备里面不对单向报文和双向报文进行区分，无法充分利用两者的优点，这从一定程度上抑制了过程层网络报文在新时代背景下的快速发展。

2.2 未区分上、下行报文通信配置

在过程层网络中，上行报文量比下行报文量多。但通信配置目前并未考虑到这一因素，详情如下：首先，上行流量和下行流量的传输路径相同，提高了两者的碰撞率。因此，即使选择全双工的通信交换模式也会影响其网络性；其次，上下行报文流量对装置的要求存在差异。上行流量会对过程层装置的发送端与间隔层接收端产生影响，而下行流量会对间隔层的发送端与过程层的接收端产生影响。如果可以根据上下行报文流量对设置的影响程度进行分类处理，可以大大提升网络性能的价值。

2.3 未把SV、GOOSE报文通信配置按照发送机制进行分类

SV报文和GOOSE报文存在较大差异。SV报文属于周期性报文，发送都有一个固定的间隔周期，而GOOSE报文属于突发性报文，但也会有一定的发送机制。现在，变电站经常把这两种通信设备分开组网，选择物理隔离的方式进行报文传输，但这会增大投资成本。如果可以按照SV报文和GOOSE报文的发送规律选择相应的传输方式，可以大大节省传输成本，有利于智能变电站的发展。

2.4 未均衡链路负载，造成宽带资源浪费

通过分析智能变电站的报文特征，不难发现报文流量不是相互对称的，交换机的没一个端口处都会和实体物理设备连接在一起，每一条链路上都需要承担负载，采样值SV链路流量在6.0Mb/s左右，而GOOSE流量一般在1600b/s左右，跳变时为1.2Mb/s。智能变电站组网选择的是独立组网，SV、GOOSE、MMS对时报文分别组网，每一条链路传输的报文存在较大差异，且负载差异较大，严重浪费宽带资源。怎样科学合理的运用剩余宽带，提高链路利用率，均衡每一条链路负载是智能变电站通信网络设计发展的趋势。

3 完善过程层网络通信配置

本文已经详细分析了智能变电站过程层网络通信配置中存在的不足，通过分析智能变电站通信报文的特征，本文给出过程层网络通信配置的优化方案。

3.1 根据上、下行报文链路的实际情况分配适量的宽带

上行与下行报文通信链路是相互独立的，交换机端口选择的是全双工的方式进行运作，两者之间互不影响，在一定程度上减少了两者在运行过程中的碰撞几率。因为上行流量远远大于下行流量，所以可以根据上行与下行流量的实际情况给予适当的宽带比例，提高链路的使用效率，节省成本。

3.2 分类配置SV、GOOSE报文的通信链路

SV报文和GOOSE报文的发送机制不同，所以可以按照两种报文的使用特征进行通信分配。其中，SV报文具有流量大、周期性强等特点，可以为其设置固定的宽带，同时还应保证交换速率。而GOOSE报文具有流量小、突发性等特点，可以为其设置流量小的宽带链路，若出现特殊情况可以适当的增加链路宽带，在此应注意加大交换机突发流量的应变能力，如灵活性较强、缓冲区较大等。在交换机的缓冲区，SV报文可以按照报文到达的顺序排隊进行处理，在设计的时候需要按照SV报文的实时性要求设置适当的缓存区与交换机处理速率。而GOOSE突发报文具有优先处理权，应为其保留较大的缓存区。

4 结语

综上所述，智能变电站过程层网络报文存在的特性较多。本文通过分析SV报文和GOOSE报文信息流的特点，结合智能变电站过程网络通信报文的特性对其不足给出相应的解决对策。实现数据共享最大化，同时满足变电站的实时性与可靠性的要求。虽然变电站过程层网络的发展有所进步，但仍存在众多不足有待研究。

参考文献

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