陈培东
国网绍兴供电公司，312000
摘要：随着智能变电站的大力发展，传统的二次回路被网络通信接口所取代，如何记录、分析、监视其通信过程，确保智能变电站的顺利投运和安全稳定运行显的尤为迫切，为了适应这种变革，提出了建设智能变电站预警评估系统的设想，作为智能变电站安全运行管理的辅助依据。
关键词：智能 分析 预警 子站 主站 系统
0 背景
随着基于IEC61850标准建设的智能变电站试点工程在国内蓬勃兴起，变电站二次系统设备的输入/输出电气连接端子接口逐步被网络通信接口取代，通过网络通信实现分布功能，取代了传统变电站的二次回路。为了适应这种变革，不少厂家已开发了一系列的变电站预警分析装置实现对智能变电站自动化系统网络通信关键通信环节的记录、分析、监听，及时掌握智能变电站二次系统的运行状况，并对可疑信号、安全隐患等进行精确定位和告警。智能变电站预警装置多安装在变电站，数据无法及时上送，不能实现在线的监视，同时缺少对全网变电站二次系统综合评估和分析手段。基于以上原因，本文提出了建设智能变电站预警评估系统的的设想，实现对整网所有智能变电站二次系统的在线监视、分析、预警、评估，满足智能化变电站联调、动模试验、验收和运行维护需要，从而保证智能化变电站的顺利投运和安全稳定运行。
1 系统总体设计
智能变电站预警评估系统由预警主站和运行于变电站内的预警装置子站构成。子站主要实现对本站的网络通信过程的数据采集、分析和上送。预警装置子站通过数据传输通道跟主站通信服务器相连。主站根据子站上送的数据实现对整网变电站的在线监视、分析、预警、评估。因该系统还需具备WEB发布功能，根据电力二次系统安全防护的规定，其主模块因部署在II区，WEB功能模块在IV区，中间需通过单向的物理隔离装置。子站上送的数据在通信服务器内经过报文及规约解析后送至内网的数据服务器，通过单向物理隔离装置送至局域网中的数据服务器，同时通过WEB服务器向局域网授权用户开放。系统结构图如下：
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2 系统功能实现
系统通过采集预警子站上送的数据，对所接变电站二次设备和网络运行情况进行实时监测，依据预警原则对不同状态分别做出预警，确保设备和网络健康运行。
2、1在线记录存储功能
预警子站采用端口镜像或波分的方式对变电站内的网络通信报文进行无损的捕捉、记录，对网络通信进行通信报文记录时，对原有通信网络不产生任何影响，不产生任何附加报文。报文记录范围包括站控层网络、间隔层网络、过程层网络以及远动通信网络。在线网络通信报文的记录是整个系统的基础，因网络通信报文的数据量巨大，须采用大容量的串口硬盘进行数据存储，从而保证了子站在满负荷数据吞吐情况下的海量数据完整记录。
2、2实时分析功能
系统根据在线记录的具备实时分析的能力，实时分析主要包括变电站网络实时分析、规约实时分析。网络实时分析主要对网络流量、网络协议和网络的拓扑结构等进行在线的分析；规约实时分析主要依据语法模型文件和语义模型文件来进行；
●MMS:报文解析、命令过程分析、MMS到ACSI映射分析、AC过程分析、各种信息与应用数据的关联分析，报文异常告警，监测报文是否符合每种服务定义的报文格式，并按顺序记录报文。
●SMV：报文解析、完整性分析、频率抖动、采样计数变化关系、同步标记变化、采样数据品质变化分析等，检查报文APDU和ASDU格式是否符合标准；confNo、svID、datSet、entriesNum等参数是否与配置文件一致，并根据记录报文，实现采样值报文的波形曲线，并对每个采样点均标出网络报文分析装置记录的时标和MU采样的时标，实现双时间坐标系实现采样波形的显示和分析；在线实现SMV与SCD文件不一致告警功能。
●GOOSE：报文解析、检查报文的APDU和ASDU格式是否符合标准，通信过程分析（T0、T1、T2的时间间隔和对应的StNum与SqNum变化关系），判断报文是否存在发布超时、帧不连续、丢帧或者错序；提取报文包含的二次回路状态信息，实现二次设备动作行为记录和分析；在线实现GOOSE与SCD文件不一致告警功能。
●1588：包括主时钟的信号源变化、时间精度变化，以及主时钟提供的基准时间值的准确性。
●实现对GMRP动态组播表变化提示、帧结构错误的分析功能。
●可对101、103、104进行语法和语义上的分析，包括帧结构、规约符合性、命令过程等；实现对这几种规约通信故障的分析，包括通信中断、遥测越变、遥控失败、遥控操作慢、遥测刷新慢、遥信点抖动等。
2、3离线分析功能
预警评估系统根据预警子站记录的报文可离线进行相应的网络分析、规约分析和应用分析（如遥测跃变、遥信变位等），并应具备完善的查询功能来辅助远方专业人员对变电站自动化系统的网络通信实现定量和定性分析，帮助定位故障点和排除故障；
2、4实时在线预警功能
系统在实时在线分析的基础上，依据相关故障特征和经验总结，并通过提取通信错误信息、应用事件信息、网络状态信息和网络统计信息，根据信息的渐变趋势预判网络或设备的状态将发生何种变化，并给出相应的告警，实现在线预警。做到故障还未发生即被发现，减少通信故障对变电站二次系统运行的影响。趋势预判主要包括：网络流量突变或向某一趋势渐变，网络协议分布比例突变或向某一趋势渐变，通信终端在线跟踪（某设备长期不通信、出现新设备等），网络拓扑结构在线跟踪（监视交换机的工作状态），网络攻击行为预判等。
2、5评估功能
变电站网络由设备和子网组成，设备由子设备组成，变电站内所有的事件由变电站内的子网和设备产生，从通信的角度定义工作对象，根据实际的运行情况，建立设备或子网的评估模型。依据变电站的网络结构和实际运行情况，根据可遵循的标准和原则，分别建立网络及网络设备的评估导则，评估功能根据重要的错误、应用事件、网络状态以及预警信息结合评估导则，并根据设定的时间段对设备和子网进行评估，在对设备和子网评估结果的基础上可得出设备和子网、变电站子网、某个变电站、整个电网的评估报告。
3 数据传输通道
在通信资源较丰富的地方，可利用通信网络单独组网，组网方式一般用MSTP（多业务传输平台）方式。同时在调度数据网建设较好的地方可建议采用数据网非实时区组网。
4 结束语
预警评估系统通过对变电站的通信过程的高精无损捕捉和通信信息的在线实时分析，实现在线监视、预警和评估功能，便于及时发现和排除二次系统隐患，为二次系统的状态检修提供依据，实现对风险的前期控制，有效防止电网事故，提高电网运行健康水平，有着泛的社会和经济效益。我局已初步建成该系统。
参考文献
[1] 浙江省电力公司技术标准--《变电站网络通信智能预警终端》讨论稿
[2] 屠强 变电所自动化实用技术 北京 中国电力出版社 2006
作者简介：
陈培东（1972-11），男，高级工程师，主要从事电网调度自动化工作，电话0575--88397080。