智能变电站信息采集及网络结构优化研究
作者:苏志然 李乐萍 徐跃东等时间:2015-12-02 13:31:11 来源:www.ksfbw.com 阅读次数:1416次 ]
【文章摘要】
在智能变电站的运行过程中，其整体网络结构的复杂性以及数据采集和输送过程中的重复性等问题屡见不鲜，针对智能变电站的网络结构进行一定的优化调整并促使智能变电站做好自身的信息采集工作，是智能变电站工作单位值得注意的重点工作内容，对智能变电站工作效用的最大程度发挥以及维修成本的降低有着非常重要的促进作用。本文将对智能变电站中信息采集工作以及网络结构的优化工作进行具体的分析和讨论。
【关键词】
智能变电站；信息采集；网络结构优化
智能变电站的出现是对常规变电站建设技术的一次有力升华，是对当前我国电力网络建设质量的有益促进，是电力行业整体技术进步的明显标志，然而值得注意的是，智能变电站的运行过程中也经常由于其内部结构的重复性以及适用环境的不同，造成智能变电站在具体的使用过程中出现了诸多问题，例如数据采集重复、运行维修工作量大等等，相关单位做好智能变电站的网络结构优化工作，保证智能变电站信息采集工作的圆满完成，是智能变电站正常使用过程中必须注意的问题。
1 智能变电站的信息采集优化工作
在智能变电站的组成结构中，负责信息采集工作内容的结构主要是智能一次设备，在原本的智能变电站一次设备结构中，每一条硬接线都对应某一条信息的具体传送通道密密麻麻的线路构成了一次设备的外界信息接受和输出通道，对整个智能变电站的结构重力、占用空间以及维护成本都提出了非常高的要求。当前阶段智能变电站通常都是用电子式电流互感器来作为智能一次设备，而根据智能变电站中相关测量参量的不同，可以将智能一次设备分为电子式电流互感器以及电子式电压互感器两种类型。也正因如此，针对智能变电站的信息采集工作的优化，完全可以从智能变电站智能一次设备的结构优化入手，在改善了智能一次设备的具体结构、工作性能以及使用环境之后，使一次设备在智能变电站的运行过程中能够更加顺畅的完成报文信息采集和输送的过程，避免因为大量硬线通道存在而造成的一次设备工作性能受到一定影响的问题。
1.1 智能变电站信息采集工作的主要优化策略
常见的智能变电站信息采集工作的优化策略主要是通过一次设备中智能设备的有效利用，实现一次设备运行过程中智能设备对于信息采集工作的有效监督和控制，同时再针对一次设备中复杂的组织结构内容进行一定的集成技术应用，使之能够改变以往智能一次设备中大量硬接线存在而造成智能一次设备维修工作困难的事情。具体来讲，智能变电站信息采集工作的优化策略主要包括以下两种方法：
（1）第一种方法是采用智能化断路器在智能一次设备中的集成与应用技术， 有效的实现智能化断路器在一次设备中报文信息传输过程中的数字化、信息化工作，有效的实现智能一次设备智能化、动态化的监测和管控工作。具体来讲主要是将智能一次设备中的断路器、隔离开关、接地开关以及互感器等应用集成技术实现统一的结构集成以及性能集成，部分结构或者性能上有冲突的仍然将其作为一次设备内部的独立结构而存在；
（2）第二种方法是将智能终端技术应用在智能一次设备的内部结构中，利用智能终端设备内部自带的智能技术实现智能一次设备中数据信息的数字化以及信息化，同时有效的提升一次设备在智能变电站运行过程中的智能化。具体来讲，其技术原理是通过智能终端设备与断路器在一次设备中的有效集成和应用，对一次设备中的隔离开关、接地开关等结构内容进行改造和优化，同时增加智能一次设备的在线监测和智能控制等功能。
上述两种方法的区别在于智能一次设备集中度较高的同时具备了智能性的自我诊断功能，比较容易在一次设备结构中添加相应的在线监测设备，其运行过程中的维护工作量也会随之变少，而就地智能化与原运行模式的运行情况相比起来并没有多大的变化。相关单位应该综合自身的实际情况选择适合的模式完成对智能一次设备的智能优化工作。
2 智能变电站网络结构的优化工作
当前阶段智能变电站中的内部网络结构仍然是使用“三层两网”作为主流的结构，其包括站控层、间隔层以及过程层， 同时过程层和站控层作为二级网络形成各自相应的独立网络配置。以某一智能变电站网络结构的优化工作为例，该智能变电站中原站控层采用的是双星型拓扑结构，过程层采用单星型以太网结构，其具体的网络结构优化内容包括以下方面：
2.1 网络结构的优化
针对该智能变电站中GOOSE 报文网络结构与SV 报文报网络结构先后运行的方式，将其优化为整体采用GOOSE+SV 报文并行的结构，使其二者在网络信息的传输和接受过程中能够并行无碍，不分先后，同时在交换机之间的级联端口采用千兆连接，而其他硬件设备没有进行无关的升级和优化工作。进行优化改造后的网络结构中具体层次的内容更加清晰明确， 例如在层次1 的网络结构内容中，其包含了220KV 故障录波、220KV 网络分析仪以及220kv 母线保护和时钟服务器等诸多结构，为该层次的性能发挥提供有力的保障和分别，而在层次2 中的结构内容中， 其包括220kv 的过程层母差交换机，本交换机中含有4 个1000M 的单模光口和16 个100M 的多模光口，负责层次结构在过程层中的具体功能实现运用，在层级3 的结构内容中，其则包含了一个具有9 个1000M 单模光口的220KV 过程层母差交换机，称之为2 号交换机，2 号交换机负责另外四个之路的数据接收和传送功能。在不同层次结构的层层推荐之下，完成整体网络结构的优化工作。
2.2 网络流量的优化
针对该智能变电站的网络流量优化工作，是建立在智能变电站网络结构的优化基础上，将虚拟局域网的网络流量方式应用在网络结构整体的优化工作中，使用虚拟局域网的方式完成对智能变电站网络流量的优化工作。同时，为了有效的SV 业务对关键业务的带宽占用情况，采用限制端口传输速度和内容容量的方法配合GVRP 动态组播协议的方式，有效的降低整体智能变电站网络结构中的数据总流量的速度和大小，进而有效的提高网络结构的利用效率，完成网络流量的优化工作。
3 结语
综上所述，本文对智能变电站中智能一次设备的信息采集工作的优化以及智能变电站网络结构的优化工作进行了具体的分析，相关单位应该根据自身的实际情况，加强对智能变电站研先进结构技术的学习，加强对智能变电站先进优化技术的应用，做好智能变电站使用过程中的结构优化工作。
【参考文献】
[1] 丁文树. 浅谈智能变电站的网络结构优化[J]. 机电信息，2012， （33）：134-135.
[2] 朱全聪. 智能变电站信息采集及网络结构优化研究[D]. 华北电力大学，2012.
[3] 史添. 智能变电站网络结构优化研究[D]. 华北电力大学，2011.
在智能变电站的运行过程中，其整体网络结构的复杂性以及数据采集和输送过程中的重复性等问题屡见不鲜，针对智能变电站的网络结构进行一定的优化调整并促使智能变电站做好自身的信息采集工作，是智能变电站工作单位值得注意的重点工作内容，对智能变电站工作效用的最大程度发挥以及维修成本的降低有着非常重要的促进作用。本文将对智能变电站中信息采集工作以及网络结构的优化工作进行具体的分析和讨论。
【关键词】
智能变电站；信息采集；网络结构优化
智能变电站的出现是对常规变电站建设技术的一次有力升华，是对当前我国电力网络建设质量的有益促进，是电力行业整体技术进步的明显标志，然而值得注意的是，智能变电站的运行过程中也经常由于其内部结构的重复性以及适用环境的不同，造成智能变电站在具体的使用过程中出现了诸多问题，例如数据采集重复、运行维修工作量大等等，相关单位做好智能变电站的网络结构优化工作，保证智能变电站信息采集工作的圆满完成，是智能变电站正常使用过程中必须注意的问题。
1 智能变电站的信息采集优化工作
在智能变电站的组成结构中，负责信息采集工作内容的结构主要是智能一次设备，在原本的智能变电站一次设备结构中，每一条硬接线都对应某一条信息的具体传送通道密密麻麻的线路构成了一次设备的外界信息接受和输出通道，对整个智能变电站的结构重力、占用空间以及维护成本都提出了非常高的要求。当前阶段智能变电站通常都是用电子式电流互感器来作为智能一次设备，而根据智能变电站中相关测量参量的不同，可以将智能一次设备分为电子式电流互感器以及电子式电压互感器两种类型。也正因如此，针对智能变电站的信息采集工作的优化，完全可以从智能变电站智能一次设备的结构优化入手，在改善了智能一次设备的具体结构、工作性能以及使用环境之后，使一次设备在智能变电站的运行过程中能够更加顺畅的完成报文信息采集和输送的过程，避免因为大量硬线通道存在而造成的一次设备工作性能受到一定影响的问题。
1.1 智能变电站信息采集工作的主要优化策略
常见的智能变电站信息采集工作的优化策略主要是通过一次设备中智能设备的有效利用，实现一次设备运行过程中智能设备对于信息采集工作的有效监督和控制，同时再针对一次设备中复杂的组织结构内容进行一定的集成技术应用，使之能够改变以往智能一次设备中大量硬接线存在而造成智能一次设备维修工作困难的事情。具体来讲，智能变电站信息采集工作的优化策略主要包括以下两种方法：
（1）第一种方法是采用智能化断路器在智能一次设备中的集成与应用技术， 有效的实现智能化断路器在一次设备中报文信息传输过程中的数字化、信息化工作，有效的实现智能一次设备智能化、动态化的监测和管控工作。具体来讲主要是将智能一次设备中的断路器、隔离开关、接地开关以及互感器等应用集成技术实现统一的结构集成以及性能集成，部分结构或者性能上有冲突的仍然将其作为一次设备内部的独立结构而存在；
（2）第二种方法是将智能终端技术应用在智能一次设备的内部结构中，利用智能终端设备内部自带的智能技术实现智能一次设备中数据信息的数字化以及信息化，同时有效的提升一次设备在智能变电站运行过程中的智能化。具体来讲，其技术原理是通过智能终端设备与断路器在一次设备中的有效集成和应用，对一次设备中的隔离开关、接地开关等结构内容进行改造和优化，同时增加智能一次设备的在线监测和智能控制等功能。
上述两种方法的区别在于智能一次设备集中度较高的同时具备了智能性的自我诊断功能，比较容易在一次设备结构中添加相应的在线监测设备，其运行过程中的维护工作量也会随之变少，而就地智能化与原运行模式的运行情况相比起来并没有多大的变化。相关单位应该综合自身的实际情况选择适合的模式完成对智能一次设备的智能优化工作。
2 智能变电站网络结构的优化工作
当前阶段智能变电站中的内部网络结构仍然是使用“三层两网”作为主流的结构，其包括站控层、间隔层以及过程层， 同时过程层和站控层作为二级网络形成各自相应的独立网络配置。以某一智能变电站网络结构的优化工作为例，该智能变电站中原站控层采用的是双星型拓扑结构，过程层采用单星型以太网结构，其具体的网络结构优化内容包括以下方面：
2.1 网络结构的优化
针对该智能变电站中GOOSE 报文网络结构与SV 报文报网络结构先后运行的方式，将其优化为整体采用GOOSE+SV 报文并行的结构，使其二者在网络信息的传输和接受过程中能够并行无碍，不分先后，同时在交换机之间的级联端口采用千兆连接，而其他硬件设备没有进行无关的升级和优化工作。进行优化改造后的网络结构中具体层次的内容更加清晰明确， 例如在层次1 的网络结构内容中，其包含了220KV 故障录波、220KV 网络分析仪以及220kv 母线保护和时钟服务器等诸多结构，为该层次的性能发挥提供有力的保障和分别，而在层次2 中的结构内容中， 其包括220kv 的过程层母差交换机，本交换机中含有4 个1000M 的单模光口和16 个100M 的多模光口，负责层次结构在过程层中的具体功能实现运用，在层级3 的结构内容中，其则包含了一个具有9 个1000M 单模光口的220KV 过程层母差交换机，称之为2 号交换机，2 号交换机负责另外四个之路的数据接收和传送功能。在不同层次结构的层层推荐之下，完成整体网络结构的优化工作。
2.2 网络流量的优化
针对该智能变电站的网络流量优化工作，是建立在智能变电站网络结构的优化基础上，将虚拟局域网的网络流量方式应用在网络结构整体的优化工作中，使用虚拟局域网的方式完成对智能变电站网络流量的优化工作。同时，为了有效的SV 业务对关键业务的带宽占用情况，采用限制端口传输速度和内容容量的方法配合GVRP 动态组播协议的方式，有效的降低整体智能变电站网络结构中的数据总流量的速度和大小，进而有效的提高网络结构的利用效率，完成网络流量的优化工作。
3 结语
综上所述，本文对智能变电站中智能一次设备的信息采集工作的优化以及智能变电站网络结构的优化工作进行了具体的分析，相关单位应该根据自身的实际情况，加强对智能变电站研先进结构技术的学习，加强对智能变电站先进优化技术的应用，做好智能变电站使用过程中的结构优化工作。
【参考文献】
[1] 丁文树. 浅谈智能变电站的网络结构优化[J]. 机电信息，2012， （33）：134-135.
[2] 朱全聪. 智能变电站信息采集及网络结构优化研究[D]. 华北电力大学，2012.
[3] 史添. 智能变电站网络结构优化研究[D]. 华北电力大学，2011.
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