本發(fā)明涉及智能變電站網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域，是一種智能變電站“四網(wǎng)合一”基于環(huán)型組網(wǎng)的方法。

背景技術(shù)：

隨著縱向間隔集成技術(shù)、集成保護(hù)技術(shù)、一體化監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)等研究的推進(jìn)，智能變電站全站信息共享的研究也引起極大注意。全站信息共享不再存在站控層網(wǎng)和過程層網(wǎng)的隔離，理論上可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)共享網(wǎng)內(nèi)任一設(shè)備到其他設(shè)備的信息訪問，極大程度地提高了通信服務(wù)的靈活性、高效性、標(biāo)準(zhǔn)性，符合智能變電站提出的目標(biāo)要求，勢必是未來智能變電站二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展趨勢。

全站信息共享實(shí)質(zhì)就是智能變電站傳輸?shù)乃姆N報(bào)文GOOSE、SV、MMS、IEEE 1588同時(shí)在一個(gè)物理網(wǎng)中傳輸，即“四網(wǎng)合一”。其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)有多種，就目前的研究來看，結(jié)合實(shí)時(shí)性、可靠性等綜合因素考慮，基本上大多數(shù)采用環(huán)型組網(wǎng)方案。環(huán)形網(wǎng)的冗余結(jié)構(gòu)為每個(gè)設(shè)備帶來兩條路徑，分流的特點(diǎn)能同時(shí)提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性。

“四網(wǎng)合一”環(huán)網(wǎng)組網(wǎng)方案和其他方案相比，在實(shí)時(shí)性和可靠性等方面體現(xiàn)出較為優(yōu)越的性能，實(shí)現(xiàn)了全站信息共享，使得不同設(shè)備之間的信息訪問更加靈活、高效，在變電站通信的一體化方面有了很大程度的提高。但是，與之前的智能變電站“三層兩網(wǎng)”結(jié)構(gòu)相比，全站四種報(bào)文形式的信息全在一個(gè)環(huán)網(wǎng)中傳輸，必定會(huì)增加網(wǎng)絡(luò)流量，尤其是當(dāng)一次設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，報(bào)文數(shù)據(jù)包大小會(huì)發(fā)生突發(fā)性增長，這樣就可能會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)堵塞，造成整個(gè)二次系統(tǒng)通信性能惡化，無法實(shí)行正常的監(jiān)控功能。

另外，說明四種報(bào)文與變電站中信息流的對(duì)應(yīng)關(guān)系，GOOSE報(bào)文傳輸?shù)氖切畔⒘髦械臓顟B(tài)值、間隔層間數(shù)據(jù)交換和保護(hù)跳閘信號(hào)、測控按遙控命令對(duì)斷路器的控制信號(hào)；SV報(bào)文傳輸?shù)氖切畔⒘髦械牟蓸又?；而像信息流中的監(jiān)控主機(jī)對(duì)測控的遙控信號(hào)、測控對(duì)電氣量和位置信息的上送、變電站和調(diào)度之間的通信則都是由MMS報(bào)文傳輸；最后，信息流中的對(duì)時(shí)信號(hào)由IEEE 1588報(bào)文傳輸。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率無法滿足網(wǎng)絡(luò)中現(xiàn)有流量的處理要求，導(dǎo)致環(huán)網(wǎng)可能出現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)堵塞問題，提供一種智能變電站“四網(wǎng)合一”基于環(huán)型組網(wǎng)的方法，這種方法科學(xué)合理，適用性強(qiáng)，能夠在不改變交換機(jī)帶寬下，結(jié)合設(shè)備之間的通信特點(diǎn)，在大網(wǎng)不變的前提下，通過小網(wǎng)分流實(shí)現(xiàn)通信暢通。

解決其技術(shù)問題采用的方案是，一種智能變電站“四網(wǎng)合一”基于環(huán)型組網(wǎng)的方法，它包括：將連接至少一個(gè)間隔合并單元、智能終端、保護(hù)裝置、測控裝置的交換機(jī)彼此級(jí)聯(lián)，兩端的交換機(jī)再與連接站控層設(shè)備的交換機(jī)分別級(jí)聯(lián)而形成一個(gè)環(huán)型組網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使四種報(bào)文GOOSE、SV、MMS、IEEE 1588全部在環(huán)網(wǎng)中傳輸，其特征是，將間隔層設(shè)備連接到一個(gè)交換機(jī)單獨(dú)組成一個(gè)小網(wǎng)，通過增加支路路徑來減少環(huán)網(wǎng)干路中的網(wǎng)絡(luò)流量。

進(jìn)一步，間隔層內(nèi)的數(shù)據(jù)交換不經(jīng)過環(huán)網(wǎng)交換機(jī)而直接通過新增的交換機(jī)進(jìn)行，從而減少干路的GOOSE報(bào)文；

進(jìn)一步，測控裝置的電氣量、狀態(tài)量的上傳不經(jīng)過環(huán)網(wǎng)交換機(jī)而直接通過新增的交換機(jī)進(jìn)行，從而減少干路的MMS報(bào)文，但流過兩端交換機(jī)的流量不能減少。

本發(fā)明是針對(duì)網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率無法滿足網(wǎng)絡(luò)中現(xiàn)有流量的處理要求，導(dǎo)致環(huán)網(wǎng)可能出現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)堵塞問題，而提供一種智能變電站“四網(wǎng)合一”基于環(huán)型組網(wǎng)的方法，這種方法科學(xué)合理，適用性強(qiáng)，能夠在不改變交換機(jī)帶寬下，結(jié)合設(shè)備之間的通信特點(diǎn)，在大網(wǎng)不變的前提下，通過小網(wǎng)分流實(shí)現(xiàn)通信暢通。相較于純環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，本發(fā)明能夠有效緩解一次設(shè)備故障時(shí)可能出現(xiàn)的流量過大問題，而且系統(tǒng)規(guī)模越大，間隔越多，分流效果越明顯。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有的智能變電站“四網(wǎng)合一”環(huán)型組網(wǎng)方法示意圖；

圖2是本發(fā)明的智能變電站“四網(wǎng)合一”基于環(huán)型組網(wǎng)的方法示意圖；

圖3是某110kV智能變電站改進(jìn)前OPNET建模結(jié)構(gòu)框圖；

圖4是某110kV智能變電站的改進(jìn)后的OPNET建模結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

下面利用附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1所示，現(xiàn)有的智能變電站“四網(wǎng)合一”環(huán)型組網(wǎng)方法是指連接一個(gè)或多個(gè)間隔合并單元、智能終端、保護(hù)裝置、測控裝置的交換機(jī)，如圖1中交換機(jī)1、交換機(jī)2彼此級(jí)聯(lián)，兩端的交換機(jī)再與連接站控層設(shè)備的交換機(jī)，如圖1中交換機(jī)3分別級(jí)聯(lián)，形成一個(gè)環(huán)型組網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，四種報(bào)文GOOSE、SV、MMS、IEEE 1588全部在環(huán)網(wǎng)中傳輸。

如圖2所示，本發(fā)明的智能變電站“四網(wǎng)合一”基于環(huán)型組網(wǎng)的方法，就對(duì)現(xiàn)有環(huán)型組網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的改進(jìn)，是在環(huán)網(wǎng)整體結(jié)構(gòu)不變的情況下，將間隔層設(shè)備連接到一個(gè)交換機(jī)，如圖2中交換機(jī)0來單獨(dú)組成一個(gè)小網(wǎng)，通過增加支路路徑的方法來減少環(huán)網(wǎng)干路中的網(wǎng)絡(luò)流量。具體為：

(1)間隔層內(nèi)的數(shù)據(jù)交換不經(jīng)過環(huán)網(wǎng)交換機(jī)而直接通過新增的交換機(jī)進(jìn)行，從而減少干路的GOOSE報(bào)文，如保護(hù)裝置1和保護(hù)裝置2的通信，選擇路徑“保護(hù)裝置1-交換機(jī)0-保護(hù)裝置2”，而不用走“保護(hù)裝置1-交換機(jī)1-交換機(jī)2-保護(hù)裝置2”，這樣就能減少交換機(jī)1、2的流量。

(2)測控裝置的電氣量、狀態(tài)量等的上傳不經(jīng)過環(huán)網(wǎng)交換機(jī)而直接通過新增的交換機(jī)進(jìn)行，從而減少干路的MMS報(bào)文，但流過兩端交換機(jī)的流量不能減少。如測控裝置2上傳MMS報(bào)文至監(jiān)控主機(jī)，選擇路徑“測控裝置2-交換機(jī)0-測控裝置1-交換機(jī)1-交換機(jī)4-監(jiān)控主機(jī)”，而不用走“測控裝置2-交換機(jī)2-交換機(jī)1-交換機(jī)4-監(jiān)控主機(jī)”，這樣就能減少交換機(jī)2的流量。

如圖3和圖4所示，以某典型110kV智能變電站為例，其實(shí)際系統(tǒng)對(duì)應(yīng)在OPNET建模結(jié)構(gòu)框圖。其中，圖3指的是改進(jìn)前的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，圖4指的是改進(jìn)后的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),改進(jìn)方法即是將間隔層設(shè)備包括110kV線路保護(hù)、110kV線路測控、母線保護(hù)、母線測控、主變保護(hù)、主變測控和10kV線路保測一體均與交換機(jī)0連接從而另行單獨(dú)組成一個(gè)小網(wǎng)?？紤]到對(duì)時(shí)報(bào)文無論故障前后都是kb/s的量級(jí)，影響很小，可以忽略不計(jì)；遠(yuǎn)動(dòng)裝置是與調(diào)度之間進(jìn)行通信，本例并未涉及，也未列出，故站控層設(shè)備只保留監(jiān)控主機(jī)。

仿真場景設(shè)定為：主變高壓側(cè)發(fā)生單相接地故障，主變高壓側(cè)合并單元將異常的采樣值上傳到主變保護(hù)和主變測控，主變保護(hù)啟動(dòng)失靈，發(fā)送解除閉鎖信號(hào)到母線保護(hù)，同時(shí)主變測控向母線測控發(fā)送聯(lián)鎖信號(hào)，母線保護(hù)向主變高壓側(cè)智能終端發(fā)送跳閘命令完成斷路器分閘操作，開關(guān)變位，主變高壓側(cè)智能終端向主變保護(hù)和主變測控上傳事件報(bào)文，主變測控觸發(fā)報(bào)告服務(wù)將遙測量、遙信量上傳到監(jiān)控主機(jī)。整個(gè)過程伴隨著不同類型的報(bào)文傳輸，通過適當(dāng)?shù)臉I(yè)務(wù)配置可以模擬真實(shí)的傳輸過程。

表1仿真統(tǒng)計(jì)結(jié)果

表1所示的是運(yùn)行仿真后的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，不難看出，發(fā)生故障時(shí)對(duì)于交換機(jī)1而言，改進(jìn)前交換機(jī)輸入流量最大值(The Max Switch Traffic Received)為40.37Mb/s,改進(jìn)后為28.50Mb/s，同比減少了29.4％；對(duì)于交換機(jī)2而言，改進(jìn)前交換機(jī)輸入流量最大值為60.00Mb/s,改進(jìn)后為28.50Mb/s，同比減少了19.8％。綜合來看，證明改進(jìn)方案能夠達(dá)到減少環(huán)網(wǎng)干路中流量的目的，而且有著較好的優(yōu)化效果。

本發(fā)明的實(shí)施例僅用于對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，并非窮舉，并不構(gòu)成對(duì)權(quán)利要求保護(hù)范圍的限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例獲得的啟示，不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動(dòng)就能夠想到其它實(shí)質(zhì)上等同的替代，均在本發(fā)明保護(hù)范圍內(nèi)。