智能变电站通信网络论文

1时间性能要求

不同的时间信号有着不同的传输介质，时间信号的准确度也决定着智能变电站的时间性能，目前一般要求的时间信号准确度如表1所示。DL/T860标准根据通信信息片通信要求的不同，在整个智能变电站需要多种联络传输报文协调通信信息片的属性，不同的报文类型规定不同的性能要求。DL/T860标准定义了7种报文类型，其属性范围由性能类建立，每种报文对应不同性能类具有不同的时间性能要求。对于控制和保护性能类定义为P1/P2/P3，P1一般用于配电线间隔或者其他要求较低的间隔，P2一般用于输电线间隔或用户未另外规定的地方，P3一般用于输电线间隔，具备满足同步和断路器分合时间差的最好性能。对于计量和电能质量性能类定义为M1/M2/M3，M1用于具有0.5级和0.2级精度计费计量，最高5次谐波，M2用于具有0.2级和0.1级精度计费计量，最高13次谐波，M3用于电能质量计量，最高40次谐波。智能变电站应用数据的时间性能要求在DL/T860标准中也有所体现，主要参数如表2所示。时间性能包括时间准确度和传输时间两个方面，既然定义了不同的参数指标，对设备是否符合规范的时间性能定义，只有通过测试才能明确检测和分析。因此目前时间测试不能只停留在时间准确度的测试上，必须要深入到传输时间的测试内。时间的准确度只能说明设备的时间是可靠的，但智能变电站是一个设备与设备协调工作的整体，设备和设备之间传输时间的变化将直接影响到智能变电站的稳定性，毕竟变电站的安全稳定运行才是电力系统的重点，因此时间准确度是基石，而传输时间是系统工作的保障。

2时间性能测试

通过对智能变电站数据报文传输延迟测试技术的研究和分析，目的在于如何在智能变电站的测试和日常维护中为智能变电站的稳定运行提供有力的测试设备和依据，解决电力用户对智能变电站数字化信息的准确把握。电力系统分为发电、输电、变电、配电、用电等五大环节。变电站是变电环节的重要部分，它实质是一个转换电压的枢纽，实现不同电压等级的电力转换。所有变电站的一次设备的工作状况都是通过二次设备之间的通信网络来完成。二次设备利用自身设备的功能实现测控、保护、计量等工作，然后通过通信网络将变电站的数据信息送到本地或远程监控系统实现电力系统的数据采集和监控。通信是一个基于信号的交流渠道，为了增加变电站通信交互双方对信号的识别能力，变电站内的各个设备都必须工作在同一时刻，也就是说需要在变电站内设置时间同步系统来完成设备的时间同步，确保设备时标一致，信息识别度能清晰，应用处理能简约化，其中对传输延迟的测试是必不可少的部分。电力系统的快速发展，对时间同步的要求也越来越高。任何一个变电站都需要准确、安全、可靠的时钟源，为电力系统各类运行设备提供精确的时间基准。高性能的时钟源可以为电力系统变电站提供统一的时间基准，满足变电站各种系统（监控系统、能量管理系统、调度自动化系统）和设备（继电保护装置、智能电子设备、时间顺序记录SOE、厂站自动化故障测距、安全稳定控制装置、故障录波器）对时间系统的要求[8]，确保实时数据采集时间一致性，提高系统运行的准确性，从而提高电网运行效率和可靠性。国内智能变电站完全遵循DL/T860标准的设计规范。DL/T860标准覆盖变电站通信网络与系统，其中智能设备中各个逻辑节点之间的通信由数千个独立的通信信息片进行描述，而通信信息片主要完成逻辑节点之间对于给定通信属性的信息交换，包括对它们的性能要求。如何保证基本功能的正常运行以及支撑通信系统的性能要求的关键是数据交换的最大允许时间，即传输时间。

传输时间是智能变电站的系统要求，其定义如图2所示。一个报文的完成传输过程包括收发端必要的处理。传输时间计时从发送方把数据内容置于其传输栈顶时刻开始，直到接收方从其传输栈中取走数据时刻结束[10]。图中定义了完整传输链的时间要求。在物理装置PD1中，功能f1把数据发送到位于物理装置PD2中功能f2。传输时间将包括各自通信处理器时间加上网络时间，其中有等待时间、路由器与其他网络设备所耗费的时间。由于物理装置和网络设备可能来自不同的厂商，故对总传输时间的任何测试和验证都必须在现场验收测试时进行。智能变电站报文数据传输延迟属于性能测试的应用范畴。传输时间的定义的间隔中，tb时间间隔取决于网络底层结构，不属于智能电子设备的范畴，从智能电子设备的角度出发，只有输出和输入延迟可以被测量。标准中规定时间性能的测试方法[11]如图3所示。对于传输时间的输入输出延迟测量值应不大于DL/T860标准中所规定的相应报文类型的总的传输时间的40%。图3方法中定义了回环测试环境，被测设备的输入信息与输出信息都与测试系统建立连接，当测试系统产生被测设备需要的物理输入信号或者报文信号后，测试系统通过接收被测设备产生的报文或者物理的输出信号来检验输入输出时间性能。有了以上测试方法之后便可以对实际的设备进行测试。以下是对某变电站中一台时钟源的测试，该时钟源的PTP同步报文经过一层交换机如图4所示，交换机为TC模式，测试仪器对经过交换机以后的PTP报文进行测试。有效数据共测试60次，时钟源的准确度和路径传输延迟测试结果如表3所示。使用上述的测试方法可以测试时钟源同步信号经过两层或者两层以上交换机时的准确度和路径传输延迟，同时也适用于GOOSE、SV9-2报文传输延迟的测试。

3结语

目前电力系统从国网、南网到每个省的电科院都设置了关于时间的工作组，相关的测试标准也已经具备，但是国内专业的测试机构只对规约报文的一致性进行分析和测试，不针对时间性能做检测，没有制定详细可操作的方法或者手段。综上所述，智能变电站时间性能的分析研究和检测对于智能变电站的实施和投运后的安全运行将有很大帮助，因此我们每一个从事电力事业的工作人员都需要清楚地认识时间性能的概念，它全面覆盖整个智能变电站时间的准确度和智能变电站应用信息的传输时间定义。希望在电力行业所有工作人员的共同努力下，尽快成立针对时间性能检测的专业的机构，并制定详细的可操作方法和手段。推动智能变电站健康稳定的发展，为我们的国家和社会做出更多的贡献。

作者：高吉普徐长宝张道农黄兵赵旭阳王小勇单位：贵州电力试验研究院华北电力设计院工程有限公司上海远景数字信息技术有限公司