摘要：广域保护是依赖于通信网络，获取电力系统广域范围内的多点电气信息，实现广域继电保护和安全稳定控制功能的。广域保护对通信系统性能要求很高，是由广域保护的速动性与可靠性决定的，主要体现在要求通信的高可靠性和高实时性上。基于此，本文对电力系统广域保护通信系统可靠性分析进行了分析。
关键词：电力系统；广域保护；通信系统；可靠性；策略
1 广域保护通信系统
构建满足广域保护要求的通信系统是实现广域继电保护和稳定控制功能至关重要的问题。当电力系统发生故障时，大量数据在通信网络中传输，在这种情况下，必须有适应这种特定环境的数据通信模型和通信协议，并有强健的底层通信网络支撑，才能保障数据传输的实时性和可靠性。
1.1 通信网络的业务分析
电力通信系统的业务主要分为两大类，一类是关键运行业务，另一类是事物管理业务。其中，关键运行业务主要包括远动信息（RTU）、数据采集与监控系统（SCADA）、能量管理系统（EMS）、继电保护信号和调度电话、实时电力市场辅助控制信息等；事物管理类业务包括企业管理信息及办公自动化信息、电力市场信息、IP电话及IP电话会议系统，及网络通用业务（WEB浏览、E-mail、文件传输）等。这两类业务分别使用不同的电力通信网，关键运行业务用电力调度数据网传输，而事物管理类业务用电力数据通信网传输。由于广域保护信息属于生产控制类信息，因此，用电力调度数据网传输。
广域保护具有继电保护和广域安全稳定控制功能，继电保护功能所需传输的数据包括保护区域内IED的故障方向信息、距离动作信息及发送给各IED的广域故障判别结果，这些信息定义为变电站之间的继电保护动作信息。广域安全稳定控制功能所需传输的数据包括各厂站的相量测量单元（PMU）数据，以及系统保护中心发给各厂站的控制命令。因此，在电力调度数据网上传输的数据包括：变电站之间的继电保护动作信息、PMU数据、EMS数据、故障信息数据、电能计量数据等。
1.2 通信网络拓扑
①基于MPLS VPN的广域通信网拓扑
以一个虚拟的电力系统为例，该系统的通信网络覆盖以下节点：调度中心1个，变电站5个，火电厂3个；该系统共设置5个核心路由器（LSR）和9个边缘路由器（LER）。广域保护主站（调度中心）和子站（变电站、火电厂）形成各自的站内局域网，然后就近分别通过边缘路由器连接到核心骨干网。由于调度中心的数据量较大，其边缘路由器与骨干核心路由器之间的链路选择155M的带宽，各核心路由器之间选择155M的带宽。
②调度中心局域网
调度中心包括EMS主站、SCADA系统、广域安全自动控制系统及电能计量主站，所有设备连接于主站以太网交换机上构成一个局域网络，通过边缘路由器接入核心骨干网中。
③变电站局域网
变电站内的所有IED连接到一个交换机上，其它PMU子站、RTU、保护故障信息子站、电能计量子站连接到另一个交换机上，然后通过本站的LER连接到核心骨干网中。
1.3 通信协议
WAPS通信系统从物理层到网络层分别使用SDH，ATM和IP协议，MPLS独立于第二和第三层协议。在网络层之上，各种业务可以自由选择各层协议，以满足不同的传输时延和可靠性要求，其中传输层与应用层通信协议是决定整个通信系统性能的关键部分。
2 通信网络可靠性影响因素分析
广域保护功能的实现依赖于通信系统的可靠运行，通信系统的可靠程度成为影响广域保护系统性能的重要因素。
广域保护对通信系统的依赖性越大，对通信系统可靠性的期望值也就越高，因此，有必要对广域保护通信系统可靠性影响因素进行分析，广域保护通信系统是建立在电力通信系统基础上的，首先对电力通信系统可靠性影响因素进行分析。电力通信系统随电网调度中心、变电站和发电厂的分布遍布全国各地，是一个复杂的网络，影响其可靠性的因素也很多，一般可分为内部因素和外部因素。
内部因素主要包括网络拓扑结构、设备可靠性（MTBF等）、网络的维护和管理等。在影响可靠性的内部因素中，网络拓扑结构的可靠性是最关键的，只有当网络结构的可靠性足够高时，才能保证任意两点间通信的可靠性高于仅由设备可靠性决定的单路径点对点通信的可靠性，这是分析通信网络可靠性时首先应明确的问题。网络拓扑结构和设备的可靠性，决定了通信网络的固有可靠性。网络的自愈能力是影响网络可靠性的一个重要因素，包括所采用的保护方式、路由算法和维修策略等，它能根据网络拓扑结构的变化（节点或链路失效或发生传输阻塞），而通过改变相应的路径动态地调节信息传输，保持其完成任务的能力。
外部因素主要有环境因素（自然灾害、电磁干扰、突发事件等）、人为因素（员工素质、人为破坏等）、电网对业务性能的要求以及投资条件等。其中环境因素是不可控因素，也是外部因素中影响电力通信系统可靠性的主要因素。
3 提升电力广域保护通信系统可靠性的措施
3.1 采取有效的网络安全防护措施
电力通信网络如果被植人恶意代码或遭受网络攻击非常容易出现通信系统瘫痪，无法发挥其正常功能，因而，为了保证电力通信系统的运行稳定和安全，必须采取必要的网络安全防护措施，提升通信网络的安全性能。目前，常用的方式是设置网络防火墙，同时注重日常的安全维护和数据升级另外，电力通信网络系统还需要增加数据加密和备份功能，同时安装服务器检测入侵系统。电力企业的内部网络与外部网络应物理隔离，电力系统要配备连接外部网络的专用路由器、交换机等设备。
3.2做好通信设备的防护工作
任何通信设备正常运行的都离不开稳定的电源系统，没有电源通信设备根本无法启动运行，因此，电源的安全防护是通信设备防护工作的基础。雷电干扰容易引起过电压，过电压容易造成通信电源烧损，所以在电源附近必须加装避雷装置。同时，要加装保安配线柜，电力系统电路产生的电磁场容易对电力通信线缆形成干扰，尤其是在住宅商业密集区，电力和通信线缆的距离很近，加上错综复杂的各类居民和商业用电线路，通信线路非常容易受到强电的干扰，产生的电磁场会使通信线路因承受过电压而致使设备损坏，因此，安装保安配线柜十分必要。注意设备的静电防护。物质的动能可以转化为静电，静电的点位很高，微小的静电积累到一定上限后会发生释放，静电放电时会对通信设备器件和电路形成过电压也会损坏通信设备。电力通信系统的设备的不明故障有一部分就是由静电引起的。因此，在机房必须安装除静电的设备，如空调和加湿器在施工或作业时，要先释放静电再作业或者直接佩戴防静电手环进行作业，以此达到降低设备故障的目的。
3.3 加强人员与信息安全管理
电力机构必须重视工作人员的专业技术水平和管理人员管理水平的建设。对于管理人员，可以通过管理知识培训提高其专业水平，对技术人员而言，要为其创造学习或深造的条件提升其技术水平，进而满足安全管理和安全作业的实际工作需求。
4 结语
通信系统是实现广域保护的基础，通信系统可靠性是影响广域保护系统可靠运行的重要因素。电力通信系统受多种因素影响，这给电力通信系统可靠性管理分析带来挑战。面对较为广阔的发展应用前景，电力通信系统应加强自身特点，规划发展模式，实现长远健康发展。
参考文献：
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