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基于节点重要度的过程层网络交换机运维研究.pdf
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1、36第 52 卷2024 年 1 月Vol.52 No.1Feb.2024云南电力技术YUNNAN ELECTRIC POWER基于节点重要度的过程层网络交换机运维研究钱兵,陈鹏,殷怀统,朱建艾,朱美芬,华宝桦,范成刚,黄金顺(云南电网有限责任公司文山供电局,云南 文山 663000)摘要:智能变电站依靠大量的交换机组网实现信息的交互,交换机出现故障时,将造成信息交互路径中断,导致保护装置、智能终端、测控装置等设备的功能失效。文章分析了典型智能变电站网络拓扑结构及其过程层网络特点,并利用节点重要度方法对过程层网络结构交换机的重要度进行分析,根据分析结果,结合现场运行情况,提出针对性的运维措施建
2、议。关键词:智能变电站;过程层;交换机;节点重要度;运维措施Research on Operation and Maintenance of Process Layer Network Switch Based on Node ImportanceQian Bing,Chen Peng,Yin Huaitong,Zhu Jianai,Zhu Meifen,Hua Baohua,Fan Chenggang,Huang Jinshun(Wenshan Power Supply Bureau of Yunnan Power Grid Co.,Ltd,Wenshan,Yunnan,663000,Chi
3、na)Abstract:Intelligent substation relies on a large number of switching unit networks to realize information interaction.When the switch fails,the information interaction path will be interrupted,resulting in the functional failure of protection devices,intelligent terminals,measurement and control
4、 devices and other equipment.This paper analyzes the network topology of typical intelligent substation and the characteristics of process layer network,analyzes the importance of process layer network structure switch by using the node importance method,and puts forward targeted operation and maint
5、enance measures and suggestions according to the analysisresultsandcombinedwiththefieldoperation.Key word:Intelligent substation;Process layer;Switch;Node importance;Operation and maintenance measures中图分类号:TM74文献标识码:B文章编号:1006-7345(2024)01-0036-040前言继电保护是电网安全运行的第一道防线,各类型的保护装置需要在电网或设备出现故障时快速动作出口,对故障进
6、行最小范围的切除1。随着科技的不断进步,电网智能化成为趋势,智能变电站作为智能电网重要组成部分,做好智能变电站的运维管理工作至关重要。过程层设备是智能变电站“三层两网”2结构的最底层设备,其主要负责采集一次设备的开关量信息,以GOOSE通信方式上送给保护、测控等二次设备,并收和处理保护、测控装置下发的 GOOSE 命令,对断路器、隔离刀闸和接地刀闸等一次设备进行分合操作,过程层网络负责连接过程层设备及间隔层设备,实现信息的交互传输。过程层网络的正常运行与否,关系着保护装置、安稳装置及测控装置下发的命令能否执行到位,一旦过程层网络元件发生故障,将会导致断路器不能按要求动作出口,造成故障不能及时切
7、除,危及电网的安全稳定运行。本文应用节点重要度评估方法对过程层网络进行分析,并提出相应的运维措施。1智能变电站结构分析1.1概述本文分析对象遵循南方电网 500 kV 智能变电站通用设计,采用“直采网跳”的组网方案3,即采用常规电流互感器、电压互感器实现电流量、电压量的采集;通过断路器加智能终端的方式实现一次设备智能化。根据 IEC61850 标准4,智能变电站网络由站控层、间隔层和过程层组成。站控层网络为站控层设备和间隔层设备之间网37第 52 卷2024 年第 1 期基于节点重要度的过程层网络交换机运维研究 络,过程层网络为过程层和间隔层之间网络,其拓扑结构如图 1 所示“三层两网”结构。
8、1)站控层设备:主要包括监控主机、智能原远动机、智能录波器管理单元、站控层交换机等;2)间隔层设备:主要包括保护装置、测控装置、安稳装置、智能故障录波器等;3)过程层设备:主要包括智能终端;4)站控层网络:站控层设备与间隔层设备之间的通信网,采用 MMS 通信协议;5)过程层网络:过程层设备与间隔层设备之间的通信网,A、B 网均采用双星型结构5。图1智能变电站网络拓扑图1.2过程层网络分析与常规变电站相比,智能变电站减少了二次电缆,使用大量的光纤、交换机组成过程层网络6,统计在运变电站的交换机数量,如表 1所示,可知交换机在智能变电站中起着举足轻重的作用,交换机发生故障时,将会对过程层网络结构
9、产生影响,导致信息交互路径中断7。表1在运变电站交换机数量统计表 编号变电站名称交换机数量/台1500kV“直采网跳”智能变电站2332500kV常规变电站253500kV大型换流站28目前大部分智能变电站过程层采用双星型拓扑结构,其可靠性高8,时延小。以某500 kV 智能变电站为例,解析 SCD 文件9,可绘制各个电压等级的过程层网络结构,图 2、图3 分别是 500 kV、220 kV 部分过程层 A 网的拓扑结构。5111断路器第一套保护5112断路器第一套保护5113断路器第一套保护500kV甲线主一保护500kV乙线主一保护51小室第一串A1网过程层交换机151小室第一串A2网过程
10、层交换机15111断路器A套智能终端5112断路器A套智能终端5113断路器A套智能终端51小室第一串A1网过程层交换机251小室第一串A2网过程层交换机251小室A1网中心交换机251小室A1网中心交换机151小室A2网中心交换机251小室A2网中心交换机1500kV 母第一套保护500kV 母第一套保护500kV安稳装置A套500kV 母测控500kV 母测控500kV 母智能终端500kV 母智能终端5111断路器测控5112断路器测控5113断路器测控 图2500kV第一串过程层A网拓扑结构220kV甲回线263主一保护220kV甲回线266主一保护22小室A网屏一A1网交换机122小
11、室A网屏一A2网交换机1220kV甲回线263 A套智能终端220kV甲回线266 A套智能终端22小室A1网中心交换机122小室A1网中心交换机222小室A2网中心交换机122小室A2网中心交换机2220kV/母母线第一套保护220kV/母母线第一套保护 220kV母智能终端220kV 母智能终端220kV 母智能终端220kV 母智能终端 图3220kV部分过程层A网拓扑结构2节点重要度分析2.1连通度拓扑网络中,任意两个节点之间都有一定的跳数,把与相同节点 i 具有相同跳数的点叫做跳面节点。通过把节点与节点之间的关系转化为不同跳面之间的关系,从而简化了网络。节点连通度的计算公式如下:(1
12、)其中,Z01表示节点 i 到跳数为 1 的跳面节点间的连通性,即为 Zi1。Zm(m+1)表示第 m 跳到第 m+1 跳跳面间的连通性。Zm(m+1)的计算方法如下式:)1()1(=+NnlZmmmm(2)其中,lm为两个跳面之间的连接链路数,nm表示跳面 m 上的节点数量,N 为网络中所有节点的数量。2.2节点重要度节点重要度的计算公式如下:(3)其中,Zi是节点 i 的节点重要度,m 为距离节点 i 最远的跳面节点的跳数,Zij为节点 i 到第38云南电力技术第 52 卷2024 年第 1 期j 跳跳面的连通性。通过(1)、(2)、(3)三公式,可以算得网络拓扑中,任意一点的节点重要度。
13、2.3网络连通度假设网络拓扑 G 的节点总数为 n,删除k 个节点后,用 Gk表示网络,网络连通度为LT(k),计算公式如下:(4)其中,ltk(i,j)表示删除 k 个节点后,网络中节点 i 和节点 j 的节点连通度。(5)其中,TS(t)为节点 i 和节点 j 之间第 t 条路径(多条路径都经过同一中间节点时,仅取最小跳数的路径)的跳数;q 为节点 i 和节点 j 之间不相交的路径的个数。2.4500kV案例计算根 据 上 述 节 点 重 要 度 分 析 的 方 法,对500 kV 智能变电站 500 kV 及 220 kV 过程层网络拓扑结构进行分析。以 500 kV 第一串过程层 A1
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