交換機技術在智能變電站自動化系統(tǒng)中的應用

郭威 林幼萍 王明敏 林敏輝

國網廈門供電公司 福建廈門 361000

在經濟和文化不斷變化的當今世界，電力安全的發(fā)展也顯得尤為重要，現在社會對電力的需求量不斷增加，對電力供應的可靠性、安全性要求也日益增加，所以電力安全比以往更為重要。而智能變電站作為智能電網的重中之重，是智能電網的重要節(jié)點，主要負責電力系統(tǒng)的變換電壓大小、接受電能并進行分配處理、控制電力的主要流向以及調節(jié)電壓大小。綜上所述，智能變電站的安全性和可靠性是電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行和供電可靠性及保障性的基礎。

1 智能變電站概述

智能變電站的組成主要有一次設備和二次設備構成。一次設備智能化主要體現在智能短路器和電子互感器的使用。二次設備主要體現在“三層兩網”的結構上，“三層”是指站控層、過程層、間隔層，這三層結構之間的傳輸叫做“兩網”，其中站控層與間隔層之間的網絡主要是傳輸報文規(guī)范的，這部分通常叫做MMS網。站控層和間隔層之間的網絡主要是傳輸面向通用對象的變電站事件報文的，通常被稱作GOOSE網。一次智能設備通過光CT和PT采集模擬量并報送合并單元，報送到合并單元的模擬量在進行同步處理后報送到保護、測控的間隔層進行使用，最后經過傳輸采樣測量值報文上送，這里說的傳輸采樣測量值報文上送就是指SMV網。GOOSE網和SMV網均采用組播方式傳播，GOOSE網的作用主要傳輸開關量信息，而SMV網的作用就是傳輸采樣值信息[1]。

2 智能變電站交換機的應用

交換機技術在智能變電站中的占據重要地位，可以說沒有交換機的使用，就無法實現智能變電站的信息傳輸，更不用說實現智能變電站智能化。目前我國的交換機技術在智能變電站中的應用相對成熟，交換機技術的應用極大的推進了我國的智能變電站的發(fā)展。在目前的智能變電站中交換機的使用中，使用最多的是100兆工業(yè)以太網交換機，這種交換機的特點就是端口較多，有16端口或者是24端口。使用這種交換機時，MMS傳輸對延時要求不是非常的高，GOOSE報文即使對延時有一定要求，但是通過對設置GOOSE報文優(yōu)先通過可以很好的解決延時問題。最值得關注的是SMV網，它的報文數量是龐大的，通常在使用百兆交換節(jié)進行傳輸時很有可能導致通道擁擠或者爆滿的情況。

3 智能變電站對交換機的功能要求

3.1 入侵交換機

非法入侵者可能通過智能變電站內交換機，不斷進入站控層網絡而進行入侵。此情況可以直接依靠人工管理機制來防止非法入侵，通過及時的管理策略來確保沒有得到授權的相關人員的進入或直接接觸智能變電站內部的交換機，同時，這也可以保證運行期間的安全，一定要注意的是運行間隔相關屏柜務必要上鎖常閉，確保安全。

3.2 絕緣性能要求

在實際應用過程中交換機本身的緊湊機身及元器件的密集分布將會使得交換機的各部件的絕緣性能受到嚴重影響，變電站的可靠運行將會受到嚴重影響。正是在這樣的背景下我們要加強交換機絕緣性能的研究。在應用之間工作人員需要進行專門的交換絕緣實驗，在實際過程中要進行必要地介質強度及沖擊電壓檢驗，只有經過專門性地檢驗之后才能保證交換機在智能變電站中能夠穩(wěn)定可靠的運行。在測試過程中工作人員要根據IEC60225-5或者是IEEE1613來進行測試[2]。

3.3 虛擬局域網技術

虛擬局域網可以分為兩部分：一個是虛擬局域網VLAN技術另一個是多播過濾技術，這兩種技術能夠將通信區(qū)域的進行有效的劃分，能夠很大程度上防止廣播風暴，同時能夠最大程度上實現安全隔離。虛擬局域網VLAN技術主要是依靠協議、MAC地址、端口，以IEEE802.1q作為主流標準。其中涉及到的通用多播技術有兩種類型：一種是靜態(tài)，另一種動態(tài)。靜態(tài)多播技術通常主要基于多播MAC地址表，而動態(tài)多播技術則是主要包含GMRP和IGMPsnooping兩種協議。虛擬局域網VLAN在智能變電站中的應用具有以下幾個特點：①可以明顯的阻斷網絡上的廣播量，通過VLAN建立的防火墻可以明顯的阻斷網絡上的廣播。②不同的虛擬局域網VLAN之間是相互獨立的，他們互相之間報文傳輸是彼此隔離的，也就是說不同虛擬局域網VLAN內的用戶之間是無法直接進行通信的，如果兩個VLAN之間必須要進行通信，那必須借助路由器或者是第三層交換機來實現。③通過使用VLAN技術可以將不同用戶、不同區(qū)域、不同網絡組合在一起，形成一個龐大的虛擬局域網，這樣的虛擬局域網的特點就是方便靈活，能夠很好的實現數據的傳輸。

3.4 入侵站控層

非法入侵者可能會經由主站與遠動機的不斷連接進入站控層網絡，再進行非法入侵。這樣的條件下，主要是看硬件的安全性能，在主站到變電站之間應該及時加密且進行雙向密碼保護，以免網路遭到入侵。就目前的智能變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)來看，并沒有過多地對操作命令的主要發(fā)起者進行二次身份驗證，還存在安全風險。這樣一來，入侵者極有可能通過網絡內部制造虛假命令，對智能變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)進行非法操作。所以必須從技術層面來考慮問題，只有經過安全認證，采取合理、合法的安全機制，才能對智能變電站的安全通信系統(tǒng)起到重要作用。

4 結語

交換機技術是智能變電站正常運行必不可少的技術。加強交換機技術的研究是提升智能變電站性能，保證電網穩(wěn)定運行的重要前提。本文重點分析了交換機的應用現狀以及交換機技術的各種要求。今后要高度重視千兆交換機的研發(fā)。