下载文档原格式
智能变电站过程层交换机测试技术研究1. 引言1.1 研究背景智能变电站过程层交换机测试技术研究背景随着智能电网建设的不断推进，智能变电站成为电力系统中的重要组成部分。
智能变电站具有自动化、智能化和信息化等特点，能够实现设备状态监测、远程控制、故障诊断等功能，为电网运行提供了更高效、更可靠的保障。
而在智能变电站中，过程层交换机是连接各个智能设备的核心设备之一。
其负责实现设备之间的数据交换和通信，保障智能变电站内部各个设备的协同工作。
对过程层交换机的测试技术进行研究和探讨具有重要意义。
目前对于智能变电站过程层交换机测试技术的研究还相对不足。
以往的研究主要侧重于传统电力系统的测试技术，未能充分考虑到智能变电站的特点和需求。
有必要对智能变电站过程层交换机测试技术进行深入探讨和研究，以提升智能变电站的运行效率和安全性。
1.2 研究意义智能变电站作为电力系统中的重要组成部分，其稳定运行对电网安全运行具有至关重要的作用。
而智能变电站过程层交换机作为智能变电站的核心设备之一，其性能和可靠性直接影响着整个智能变电站的运行效果。
研究智能变电站过程层交换机测试技术具有重要的意义。
通过对智能变电站过程层交换机测试技术的研究，可以提高设备的可靠性和稳定性，确保智能变电站各设备间的通信正常运行。
这有助于增强智能变电站的智能化程度，提高电力系统的自动化运行水平，进一步提升电网的安全性和稳定性。
研究智能变电站过程层交换机测试技术可以为智能变电站的建设和运维提供技术支持和保障。
通过建立完善的测试技术体系，可以有效降低设备的运维成本，延长设备的使用寿命，提高设备的性能和效率。
研究智能变电站过程层交换机测试技术具有重要的意义，不仅可以提高智能变电站的运行效果和安全性，还可以为电力系统的智能化发展和现代化建设提供有力支撑。
1.3 研究目的智能变电站过程层交换机是智能电网中的重要组成部分，对电网运行的稳定性和安全性起着至关重要的作用。
然而，目前对智能变电站过程层交换机测试技术的研究还比较薄弱，存在许多问题需要解决。
智能变电站过程层交换机的应用分析摘要：智能变电站过程层GOOSE和SV技术的可靠性，通过大量的工程实践已得到验证，具备推广的可行性，但在新一代智能变电站三网合一方案的探索中，过程层交换机依然是GOOSE和SV技术可靠应用的一个瓶颈，如何解决过程层交换机数据交换的可靠性，成为一个现实问题，因此本文将结合工程实施经验，从工程实施的角度针对过程层交换机中的静态组播、VLan、GMRP技术特点，论证几种技术的工程实施优缺点，为工程实施提供参考依据。
关键词：智能变电站；过程层交换机；静态组播；VLAN；GMRP引言随着建设坚强智能电网战略方针的推进，作为智能电网关键环节的智能变电站，获得了极大的发展机遇，大量的智能变电站建设已由试点阶段进入规模建设阶段。
智能变电站典型的网络系统结构图为三层两网结构，三层分别指的是监控、远动等客户端系统所在的站控层、具备MMS通讯功能的各IED所在的间隔层,以及具备GOOSE、SV功能的采集、执行单元所在过程层；两网分别指的是站控层与间隔层之间的站控层网络、间隔层与过程层之间的过程层网络，其典型系统结构如图1所示：图1 三层两网在三层两网结构中，为实现组网采样数据的可靠传输，针对过程层交换机，合理规划交换机端口流量，提高各组网IED之间的通信稳定性，本文将针对交换机的几种流量控制方案进行对比，并分析静态组播、VLAN和GMRP的工程实施优缺点。
1、过程层交换机概述智能变电站过程层通讯的可靠性，将直接关系到一次设备运行的可靠性，因此为消除变电站内高压电气设备运行过程中的扰动电磁波对通讯回路的影响，过程层交换机的选择，通常会选择光纤交换机，通过光通讯，来消除电信号的不可靠性。
过程层GOOSE、SV通讯是基于OSI链路层的通讯，且实时性要求高，因此过程层交换机应具备二层交换机的功能要求，同时实现可基于MAC地址和TCP/IP的快速数据交换。
由于GOOSE、SV、MMS报文共网通讯时，根据接入交换机的IED数量的多少，总数据流量存在超出交换机最大带宽的可能性，从而造成数据丢失，因此如何通过流量控制来实现交换机带宽的有效使用，就成为工程首要解决的问题。
智能变电站典型设计方案一、智能变电站的架构智能变电站的架构通常分为三层：过程层、间隔层和站控层。
过程层主要由智能传感器、智能执行器等设备组成，负责实现电力一次设备的智能化监测和控制，如电流互感器、电压互感器、断路器等。
这些智能设备能够实时采集电气量和状态信息，并将其转化为数字信号，通过网络传输给间隔层和站控层。
间隔层包含继电保护装置、测控装置等二次设备，主要负责对本间隔内的一次设备进行保护、控制和监测。
间隔层设备接收来自过程层的信息，并根据预设的逻辑和算法进行处理，实现对一次设备的保护和控制功能。
站控层则包括监控主机、远动通信装置等，是变电站的控制中心，负责对整个变电站进行运行监视、操作控制和信息管理。
站控层通过通信网络与间隔层和过程层进行数据交互，实现对变电站的全面管理和控制。
二、设备选型1、智能变压器智能变压器是智能变电站的核心设备之一，它采用了先进的传感器技术和智能控制技术，能够实时监测变压器的油温、油位、绕组温度、铁芯接地电流等运行参数，并具备自动调压、冷却控制等功能。
此外，智能变压器还具备故障诊断和预测功能，能够提前发现潜在的故障隐患，提高变压器的运行可靠性。
2、智能断路器智能断路器采用了新型的操动机构和传感器技术，能够实现断路器的智能操作和状态监测。
它可以实时监测断路器的分合闸状态、行程、速度、操作次数等参数，并具备在线监测断路器的绝缘性能、机械性能等功能。
智能断路器还具备远程控制和智能保护功能，能够根据电网的运行状态快速准确地动作，保障电网的安全稳定运行。
3、智能开关柜智能开关柜集成了多种智能化功能，如开关柜状态监测、智能控制、故障诊断等。
它可以实时监测开关柜内的温度、湿度、电压、电流等参数，并对开关柜的操作进行智能控制和管理。
智能开关柜还具备故障预警和诊断功能，能够及时发现开关柜内的潜在故障，提高开关柜的运行可靠性。
三、通信系统智能变电站的通信系统是实现智能化功能的关键，它采用了基于以太网的通信技术，如 IEC 61850 标准。
智能变电站过程层与间隔层的应用技术研究随着经济的发展，社会已经向智能化、信息化的时代发展。
科学技术水平的提高，变电站也向着智能化的方向发展前进。
智能变电站的技术关键点与难点过程层网络。
在满足过程层网络实时控制需求的基础上，结合现有技术条件，本文分析了过程层设备的功能、传输及配置原则，并阐述了智能变电站过程层的基本要求，并提出了相关的方案。
标签：智能变电站；过程层；应用技术；研究1、变电站过程层的概述智能变电站是当前电力系统发展的一大产物，它是随着科技的发展从而实现变电站的智能化和自動化。
可以有效的实现信息的数字化，并且具备一定的采集信息、处理数据信息的能力，实现信息共享。
智能变电站由站控层、间隔层和过程层三层结构。
而过程层位于整个自动化系统的最底层，主要由变压器、断路器、隔离开关以及电流电压互感器等一次设备和各种智能组件构成的电子装置。
其主要职能是对整个设备进行监测，并执行相关的操作命令。
过程层是三层中与一次设备连接最为密切的，因此它的运行状态也直接影响到整个变电站运行的稳定性。
过程层是智能变电站区别于常规变电站的主要特点，相对于传统的变电站，智能站的过程层能有效解决变电设备的抗干扰、对高压和低压的相互隔离、信息的不可共享和发展。
同时智能变电站的过程层设备的发展采用了较为复杂的新技术，从而新增了较多的设备。
对实时性和可靠性的要求提出了新的要求。
对于智能变电站的相应设备的运行业绩较少并且时间较短，并且相关的建设方案未实现完全的共识，设备过程中的安全性和可靠性过程中的分析和管理过程中的问题也不容忽视。
2、应用过程层的基本要求过程层在整个变电站中的使用当中起着重要的作用，因此，要想整个自动化系统合理、安全的运行下去，就必须遵循相应的原则，这样才能更好安装和管理好过程层。
2.1 实时性原则在通信标准中IEC 61580中规定的GOOSE是一种面向通用对象的变电站事件，简言之，其主要工作职能就是保护交换和传输中的信息能够合理有效。
DTKJ-3024P国家电网智能变电站以太网交换机产品简介本产品系列是Kyland专门针对国家电网智能变电站过程层及站控层应用而设计的交换机，符合《Q/GDW 10429-2017 智能变电站网络交换机技术规范》要求。
支持延时累加、CSD离线配置、组播流量控制等创新功能，获得国家电网型式试验认证证书。
关键特性符合智能变电站以太网交换机领域行业标准和国家电网企业标准过程层设备支持交换延时累加功能支持CSD配置文件导入，实现离线自动配置具备组播流量控制功能，实现SV、GOOSE数据流精细控制双路告警接点，可针对不同严重等级的故障区分告警过程层设备提供独立的MMS管理接口，管理数据和业务数据物理隔离，互不影响中国电科院、国网电科院权威机构认证性能参数机械尺寸订购信息产品型号型号说明DTKJ-3024P-G-F16G4过程层交换机， 4×1000Base-X, 10/100/1000Base-T(X) SFP 接口，16×100Base-FX SFP 接口， 2 路100-240VAC ， 50/60Hz ；110-220VDC(85-264VAC/77-300VDC)高压电源， 2 路MMS 通信端口， 1 路RS232 调试串口DTKJ-3024P-G-G16过程层交换机， 16×1000Base-X, 10/100/1000Base-T(X) SFP 接口， 2 路100-240VAC，50/60Hz；110-220VDC(85-264VAC/77-300VDC)高压电源， 2 路MMS 通信端口， 1路RS232 调试串口DTKJ-3024P-Z-E24G4站控层交换机， 4×1000Base-X, 10/100/1000Base-T(X) SFP 接口，24×10/100Base-T(X) RJ45 电口， 2 路100-240VAC ， 50/60Hz ；110-220VDC(85-264VAC/77-300VDC)高压电源， 1 路RS232 调试串口DTKJ-3024P-Z-E24G2站控层交换机， 2×1000Base-X, 10/100/1000Base-T(X) SFP 接口，24×10/100Base-T(X) RJ45 电口， 2 路100-240VAC ， 50/60Hz ；110-220VDC(85-264VAC/77-300VDC)高压电源， 1 路RS232 调试串口选购配件配件配件说明千兆SFP模块参考工业级千兆SFP模块选购表百兆SFP模块参考工业级百兆SFP模块选购表RJ45防尘罩单口RJ45防尘罩，型号：DT-FCZ-RJ45-01串口线RJ45/DB9，2米，编码：111030134电源线3相电源线，3米，编码：111020004电源端子5芯5.08毫米间距电源端子，编码：107010506告警端子3芯5.08毫米间距告警端子，编码：107010522挂耳单个安装挂耳，编码：109019099Version:2021-11-24 01:16:25。
智能变电站过程层交换机测试技术研究随着智能变电站的建设和发展，智能变电站交换机技术也在不断提升，为了确保智能变电站的正常运行和安全稳定，对交换机进行测试技术研究显得尤为重要。
本文将从智能变电站过程层交换机的特点和测试技术研究入手，探讨其测试技术的发展现状和未来发展趋势。
一、智能变电站过程层交换机特点1.1 承载大量业务智能变电站过程层交换机作为智能变电站的核心设备之一，需要承载大量的监控、保护、通信等业务，因此交换机的性能和稳定性是至关重要的。
1.2 支持多协议智能变电站过程层交换机需要支持多种通信协议，包括IEC 61850、DNP3、Modbus等，在进行测试时需要充分考虑这些多协议的兼容性和互通性。
1.3 对时延要求高1.4 需要远程管理和维护智能变电站过程层交换机通常分布在不同的变电站、变电所等地方，因此需要支持远程管理和维护，测试技术也需要考虑到这一点。
2.1 测试内容智能变电站过程层交换机测试的内容包括但不限于：性能测试、功能测试、兼容性测试、可靠性测试、安全测试、时延测试等。
目前智能变电站过程层交换机测试主要采用的方法包括仿真测试、实验室测试、场景测试、网络测试等，其中仿真测试在近年来得到了较大的发展和应用。
智能变电站过程层交换机测试通常需要借助一些专门的测试工具，例如网络分析仪、协议测试仪、性能测试仪等，这些工具在测试过程中能够提供全面的测试数据和分析结果。
智能变电站过程层交换机测试的标准主要包括国家标准、行业标准和厂家标准，其中国家标准是测试的依据和指导，行业标准和厂家标准则是测试的参考和补充。
随着智能变电站的快速发展，对智能变电站过程层交换机测试的需求也逐渐增加，尤其是针对其安全性、可靠性和兼容性等方面的测试需求更是迫切。
3.1 多元化测试未来的智能变电站过程层交换机测试将更加多元化，不仅要满足性能、功能、兼容性等传统测试需求，还需要适应新的需求，如安全性、可靠性、时延等方面的测试需求。
智能变电站过程层交换机测试技术研究智能变电站是指以人工智能技术为核心，结合物联网技术、大数据技术和云计算技术，以及现代化电气设备等技术，对变电站进行智能化改造和运营管理。
智能变电站采用了大量的智能设备和系统，如智能变电站过程层交换机，对于智能变电站的稳定运行、智能化管理和信息化建设至关重要。
智能变电站过程层交换机是智能变电站的重要组成部分，它的功能是实现变电站中各种智能设备之间的通信连接和数据传输，确保各种控制命令、数据信息等的快速、准确、可靠地传输，保障变电站设备的运行和控制。
为了确保智能变电站过程层交换机的可靠性和稳定性，必须对其进行严格的测试工作，以提高其性能和可靠性。
本文将对智能变电站过程层交换机测试技术进行研究和探讨。
智能变电站过程层交换机还需要对其数据传输性能进行测试。
数据传输性能是指智能变电站过程层交换机在运行过程中能够实现快速、可靠、大容量的数据传输能力。
这需要对其数据传输速率、传输延迟、传输丢包率等参数进行全面测试，以确保其能够满足变电站设备控制和数据交换的实时性和可靠性需求。
智能变电站过程层交换机还需要对其安全性能进行测试。
智能变电站是一个信息化、智能化的电力系统，涉及到大量的信息安全、网络安全等问题。
智能变电站过程层交换机必须确保其在数据传输和通信过程中能够对数据进行高效加密和安全传输，防止数据泄露、攻击等安全问题的发生。
对智能变电站过程层交换机的安全性能进行测试是非常重要的。
智能变电站过程层交换机还需要对其可靠性进行测试。
智能变电站是一个关键的电力系统，要求对其过程层交换机进行全面的可靠性测试，保障其能够在恶劣的工作环境和复杂的运行条件下稳定可靠地运行。
这需要对智能变电站过程层交换机进行全面的可靠性测试，包括温度、湿度、震动、电磁干扰等方面的测试，以保证其能够在各种恶劣的工作环境下稳定运行。
1. 测试环境的搭建在对智能变电站过程层交换机进行测试时，首先需要搭建一个符合实际工作环境的测试环境。
基于IEC62439-3协议的智能变电站过程层网络监视方法研究与实现杨贵高红亮李广华李彦付艳兰摘要：IEC61850-90-4标准中引入了基于并行冗余协议（PRP）和高可用性无缝冗余协议（HSR）的组网方案，该组网方案与国内普遍推广应用的双星型网络在网络监视等方面具有明显的差异。
本文在HSR、PRP的过程层组网方案基础上进行网络监视方法研究，提出了基于监视帧、nodetable表、IED上送状态等几种网络监视管理方案并对几种监视管理方案进行了分析比较，给出基于HSR、PRP网络的可选监视管理方案。
从IEC61850-90-4组网方案的工程实施角度出发，解决标准中未涉及到的实际问题，为国内智能变电站发展提供了有益的技术支撑。
关键词：并行冗余协议;高可用性无缝冗余协议;监测帧;智能变电站TM769; TP393：A0 引言随着智能变电站的推广建设，智能变电站技术得到了飞跃发展，但是国内普遍采用的双星型网络架构存在组网成本高、IED设备处理器负荷重、与国际标准兼容性等方面问题。
2012年推出的IEC62439-3[1J标准描述了PRP/HSR两种冗余网络协议，其中HSR采用环网拓扑结构，PRP采用双星型网络拓扑结构。
通过RedBox（redundancy box）或QuadBox可有效的实现HSR与PRP网络、PRP/HSR网络与RSTP （rapid span-ning tree protocoD等其他网络进行互通[2]。
PRP/HSR冗余网络的特点是网络冗余，向应用层只上送一份数据，降低了对嵌入式硬件资源的使用需求[3]。
同时采用HSR环网可有效的降低组网成本。
IEC61850第二版中增加了IEC61850_90_4c4]组网方案相关的标准，该标准对智能变电站的各种组网方案进行了描述。
在IEC61850-90-4标准中第一次明确引入了IEC62439 -3标准中定义的PRP/HSR两种组网技术，并给出了各种基于该技术的组网方案。
水利水电124 2015年17期变电站过程层网络智能化方案王菲王军南京国电南自自动化有限公司，江苏南京211153摘要：通过将SCD文件中报文的订阅关系转化为报文的传输路由，实现报文的免VLAN的逻辑隔离，组播报文的定向传输，网络报文延时的可测。
关键词：变电站；过程层网络；智能化中图分类号：TM76；TM63 文献标识码：A 文章编号：1671-5810（2015）17-0125-02引言智能变电站自动化系统网络的构建以报文的实时性、可靠性为目标，但目前智能变电站用交换机采用的仍是不确定交换技术，未针对电力二次系统进行优化设计，无法保证上述目标。
本文介绍了一种过程层网络智能化方案，通过交换机解析SCD文件，实现报文的线速精确识别，免VLAN的逻辑隔离，组播报文的定向传输，网络报文延时的可测。
1变电站过程层网络现状1.1VLAN划分工作量大智能变电站过程层SV、GOOSE报文均属于组播报文，如果不划分VLAN，则每帧报文会发送到交换机的每个端口，每个端口均需对报文进行识别处理，若划分VLAN，则会发送到VLAN包含的每一个端口。
为了限定报文的组播范围，减少网络流量、抑制网络风暴，过程层网络均划分了VLAN。
而当划分VLAN后，设备接入过程层交换机就受到了限制，当端口故障时，设备不能直接接入备用端口，必须重新划分VLAN才可启用备用端口。
当变电站改扩建时，新增交换机也必须划分VLAN，而且必须对原有交换机进行VLAN更改配置，不仅工作量大，而且容易出现误配置，给过程层网络的正常运行带来隐患。
1.2报文延时不确定“网采网跳”在采样和跳闸信息的传输过程中增加了交换机环节，由于交换机本身的存储转发机制问题，数据从合并单元输出到交换机输出给保护时，时延是不确定的，这就导致保护需依赖于外部时钟系统对不同电压等级采样数据的同步，一旦时钟异常则直接影响保护功能实现，甚至造成误动，这对于继电保护而言无疑增加了不确定环节，限制了智能变电站继电保护技术的发展。
智能变电站过程层交换机测试技术研究随着电力系统自动化程度的不断提高和智能变电站的建设，网络通讯技术在电力系统中的应用越来越广泛。
智能变电站作为电力系统信息化建设的一个重要环节，需要建立高可靠、高性能的通信网络来保证数据传输的质量和效率。
而交换机则是网络构建过程中的重要设备，对于智能变电站交换机的测试技术的研究对保障电网安全稳定运行、提高电网故障处理能力等方面具有重要意义。
1.交换机性能测试通过测试交换机的吞吐量、转发能力、CPU和存储资源等性能指标，评估交换机的工作状态和可靠性，并为交换机性能优化提供依据。
通过测试交换机的安全性能，评估交换机对网络攻击和入侵的防范能力，发现安全漏洞和异常行为，并为防范网络攻击提供保障。
通过测试交换机的带宽利用效率和带宽分配能力，评估交换机在多媒体数据传输和分发服务中的表现，并为网络性能优化提供依据。
1.测试平台搭建建立一套完备的测试平台，包括测试软件、测试工具、测试环境等，以保证测试的真实性和有效性。
测试平台应按照实际运行环境进行配置，包括交换机型号、网络拓扑结构、数据流量、协议等，以保证测试能够充分反映实际运行情况。
2.测试指标选取根据智能变电站过程层交换机的应用场景和需求，选择合适的测试指标，包括性能指标、安全指标、负载指标、带宽指标等，以全面评估交换机的性能、安全、容量等方面表现。
3.测试方法选择选择适合的测试方法，包括基于协议的测试方法、基于工具的测试方法、基于仿真的测试方法等，以针对不同测试场景进行测试，从多个角度全面评估交换机的性能。
4.测试数据分析对测试数据进行详细分析，包括收集数据、处理数据、分析数据等，以评估交换机工作状态、发现异常情况并及时处理、为性能优化提供指导。
5.测试结果报告根据测试数据和分析结果，撰写测试报告，对交换机的性能、安全、容量等进行全面评估、总结交换机存在的问题、提出解决方案，并为后续维护和优化提供建议。
某电力公司智能变电站过程层交换机测试案例。
智能变电站过程层交换机测试技术研究智能变电站过程层交换机是智能变电站中非常重要的组成部分，用于实现对变电站过程层设备的数据交换和管理。
为了确保智能变电站系统的稳定和可靠运行，对过程层交换机的测试技术进行研究是非常必要的。
本文将对智能变电站过程层交换机测试技术进行探讨。
1. 功能测试：对过程层交换机的基本功能进行测试，包括数据交换能力、端口速率、转发速度等。
通过发送数据包进行测试，检查交换机是否能够正确转发数据包，并且能够满足所需的转发速度。
3. 安全测试：对过程层交换机的安全性进行测试，包括防火墙、漏洞等。
检查交换机的安全策略是否能够有效防止未经授权的访问，保护系统免受恶意攻击。
4. 兼容性测试：对过程层交换机的兼容性进行测试，主要包括与其他设备的兼容性、支持的协议等。
检查交换机是否能够与其他设备进行正常通信，并且能够支持所需的通信协议。
5. 可靠性测试：对过程层交换机的可靠性进行测试，包括故障恢复能力、冗余能力等。
模拟故障情况进行测试，检查交换机在故障发生时是否能够及时恢复，并且保证系统的连续性和稳定性。
在智能变电站过程层交换机测试过程中，可以采用以下几种测试方法：1. 传统测试方法：通过手动设置测试环境，并使用特定的测试工具进行测试。
这种方法需要专业人员进行操作，测试效率较低，但是可以对系统进行全面的功能和性能测试。
3. 网络仿真测试方法：通过使用网络仿真软件对过程层交换机进行模拟测试。
这种方法可以模拟不同的网络环境和工作负载，全面评估交换机的性能和可靠性。
智能变电站过程层交换机测试技术的研究对于确保智能变电站系统的稳定和可靠运行非常重要。
通过功能测试、性能测试、安全测试、兼容性测试和可靠性测试等方法，可以全面评估过程层交换机的性能，并保证系统的正常运行。
选择合适的测试方法，如传统测试方法、自动化测试方法或网络仿真测试方法，可以提高测试效率和减少人力成本。
智能变电站过程层交换机测试技术研究智能变电站过程层交换机是变电站智能化管理的重要组成部分，它承担着传输过程数据、控制命令等重要任务。
为了保证智能变电站过程层交换机的正常运行，需要对其进行严格的测试。
本文针对智能变电站过程层交换机测试技术展开研究，旨在提高其性能和稳定性，确保智能变电站的安全运行。
一、智能变电站过程层交换机的重要性智能变电站过程层交换机是智能变电站的关键设备之一，主要用于实现数据传输、设备控制、监控等功能。
它承担着连接变电站内各个智能设备的重要任务，是智能变电站自动化运行的基础设施。
1. 高负载测试：智能变电站过程层交换机在实际运行中需要承载大量的数据传输和控制命令，因此需要进行高负载测试，确保其完全能够满足变电站的实际需求。
2. 安全性测试：智能变电站过程层交换机的安全性是关乎变电站运行安全的重要因素，需要对其进行安全性测试，避免出现安全漏洞和攻击风险。
3. 兼容性测试：智能变电站过程层交换机需要与各类智能设备和传感器进行通信交互，因此需要进行兼容性测试，确保其能够与其他设备良好的协同工作。
4. 抗干扰测试：智能变电站过程层交换机在实际运行中会遇到各种干扰，如电磁干扰、光纤干扰等，需要进行抗干扰测试，确保其能够稳定的工作在各种干扰环境下。
1. 高负载测试技术：采用模拟大规模数据传输和控制命令进行高负载测试，通过压力测试工具对智能变电站过程层交换机的性能进行评估，包括吞吐量、延迟等指标的测试。
通过以上技术研究，可以对智能变电站过程层交换机进行全面的测试，保障其稳定性、安全性和性能表现。
这将有助于提高智能变电站的运行效率和安全性，为智能电力系统的发展提供良好的支撑。
随着智能电力系统的不断发展和智能变电站的普及，智能变电站过程层交换机测试技术也将继续向着更加智能化、自动化、全面化的方向发展。
1. 智能化测试：利用人工智能技术进行智能测试，实现测试过程的智能化和自动化，提高测试效率和精度。
智能变电站过程层交换机测试技术研究智能变电站是指在传统变电站的基础上，采用信息技术和智能化技术，实现对变电站自动化、智能化、信息化的改造和升级，以提高变电站的自动化水平、运行效率和可靠性。
在智能变电站中，过程层交换机是起着关键作用的设备之一，它负责处理变电站内部的信息通信和数据传输工作。
对过程层交换机进行测试技术研究，对提高智能变电站的运行效率和安全可靠性具有重要意义。
一、智能变电站过程层交换机的作用和功能智能变电站是以信息技术和智能化技术为支撑，对传统变电站进行改造升级而形成的新型变电站。
在智能变电站中，过程层交换机是承担着通信和数据传输的重要角色。
它主要通过以太网等技术，实现对变电站内部各个设备的信息通信和数据传输。
过程层交换机的主要功能包括：连接各个设备之间的通信网络、实现设备之间的数据传输和交换、监控网络设备的运行状态和实现设备之间的自动控制等。
对智能变电站的运行效率和安全可靠性有着重要意义。
过程层交换机是智能变电站内部通信网络的关键设备，它的稳定性和可靠性直接影响着变电站的正常运行。
变电站作为电力系统中的重要组成部分，其运行稳定性和安全可靠性对电网的整体运行和供电质量有着重要影响。
对过程层交换机进行测试，能够有效提高智能变电站的运行效率和安全可靠性。
1. 过程层交换机功能测试：包括对交换机的基本功能、数据传输和交换功能、自动控制功能等方面进行测试，验证其功能是否正常。
3. 过程层交换机稳定性测试：包括对交换机的长时间运行稳定性、抗干扰能力等方面进行测试，验证其稳定性是否可以满足实际运行需求。
以上测试内容可以通过软件模拟、实际设备测试、网络仿真等多种方法进行。
1. 测试环境复杂：智能变电站的环境复杂多变，不同变电站的设备类型、网络结构、通信协议等都可能存在差异，对测试环境提出了挑战。
2. 测试内容繁杂：过程层交换机作为智能变电站的核心设备之一，其功能、性能、稳定性、安全性等方面的测试内容繁杂，需要综合考虑。
智能变电站过程层网络技术1引言随着IEC61850变电站网络与通信协议标准的发展和广泛应用，智能变电站实现了全站信息的数字化、通信平台网络化以及信息共享标准化。
IEC61850将智能变电站自动化系统从功能逻辑上分为变电站层、间隔层和过程层三层结构。
过程层是智能变电站区别于传统变电站的特点之一，智能变电站的过程层是一次设备与二次设备的结合面，能够更加有效地解决设备易受干扰、高低压无法有效隔离、信息不能共享等缺点。
但是由于智能变电站的信息数据量庞大，对数据传输的可靠性、实时性要求很高，过程层又大量应用了新设备、新技术，而相关设备和技术的运行业又不是很成熟，因此随之产生的安全性和可靠性方面的问题不容忽视[2-3]。
本文提出了几种典型的过程层网络构建方案，并结合实际案例分析研究了其中的关键性技术。
2过程层组网设计方案2.1方案一本方案又被称为常规互感器方案，即是利用采集单元帮助常规互感器实现采样值的数字化。
下面以线路保护为例来进行说明。
该方案的实现与传统变电站的电缆连接方式相似，点对点采用光缆直连，其结构示意图如图1所示。
整个过程层网络的设计基于IEC61850标准，采集单元独立配置是本方案的优点，这方便后期工程进行改造，同时系统中的继电保护装置不必经过交换机直接进行采样，可通过GOOSE网络直接跳断路器，启动断路器失灵、重合闸。
但是本方案有个缺点，就是增加了采集单元，这提高了过程层网络的结构复杂度，同时常规电流互感器的饱和问题不易解决。
2.2方案二本方案建立在IEC61850标准基础上，电压、电流互感器采用电子式。
优点是传输延时固定，由继电保护装置利用插值法对数据进行同步，可以不依赖于外部时钟。
采样值和信息传输采用网络模式，按电压等级进行组网分类。
本过程层组网方案采用IEEE1588或IRIG-B码方式对时，所有的保护都要求配置主后备功能。
另外有几点需要说明的是，变压器中性点的电流和间隙电流要并入相应侧MU；跳母联、分段断路器及闭锁备自投和启动失灵等变压器保护采用GOOSE网络传输。
智能变电站通信网络系统设计随着电力行业的不断发展，智能变电站已成为电力系统的重要组成部分。
通信网络系统是智能变电站的核心之一，它能够实现变电站内部各种设备之间的高效信息交互，同时还可以与上级电力系统和远程控制中心进行数据传输。
本文将介绍智能变电站通信网络系统的设计。
智能变电站通信网络系统主要由站控层、间隔层和过程层构成。
站控层是智能变电站的控制中心，主要负责变电站内部各种设备的集中监控和维护管理。
站控层包括监控主机、工程师站、维护服务器等设备。
这些设备通过以太网连接，实现数据传输和信息交互。
间隔层是智能变电站的核心层，主要负责各个设备的控制和保护。
间隔层包括各种智能设备，如变压器、断路器、隔离开关等。
这些设备通过以太网或串行接口连接，实现相互之间的信息交互和数据传输。
过程层是智能变电站的基础层，主要负责各种传感器和执行器的数据采集和控制。
过程层包括各种智能传感器和执行器，如电流互感器、电压互感器、继电器等。
这些设备通过以太网或串行接口连接，实现与站控层和间隔层的数据传输和信息交互。
智能变电站通信网络系统的可靠性是设计的首要考虑因素。
为了提高系统的可靠性，需要采用高可靠性设备和通信协议，同时还需要对系统进行冗余设计，确保在设备故障或通信故障时，系统仍能够正常运行。
智能变电站通信网络系统的实时性是关键性能之一。
为了提高系统的实时性，需要采用高效的通信协议和数据处理技术，同时还需要对系统进行优化，减少通信延迟和数据拥塞。
智能变电站通信网络系统的安全性是设计的另一个重要因素。
为了保障系统的安全性，需要采用加密技术和访问控制策略，以保护数据的安全和系统的稳定运行。
同时还需要对系统进行漏洞扫描和安全审计，及时发现和处理安全问题。
智能变电站通信网络系统的可扩展性是设计的必要考虑因素之一。
为了使系统能够适应未来的发展需求，需要采用可扩展的通信协议和设备接口，同时还需要对系统进行模块化设计，方便进行系统的升级和扩展。
电力工趕技术128 2017 年 9 月Electric Power Engineering Technology第 36 卷第 5 期智能变电站过程层交换机设计及实现杨贵\高红亮2,彭安\张喜铭2,李莉\潘磊1(1.南京南瑞继保电气有限公司，江苏南京211102;2.中国南方电网电力调度控制中心，广东广州510663)摘要:从智能变电站过程层网络传输报文的特点出发，对交换机的传输带宽、存储转发延时、强电磁干扰下的零丢包、采样同步、流量控制、配置管理等方面进行需求分析，提出了一种适用于智能变电站过程层网络交换机的整体研制方案，并对交换机的测试情况和试点运行情况进行了分析介绍。
关键词：过程层；交换机;延时累加；离线配置；流量控制中图分类号:TM769;TP393 文献标志码:A 文章编号=2096-3203(2017)05-0128-08〇引言目前，智能变电站中的继电保护普遍采用“直 采直跳”方式[1]，即保护装置与合并单元采用点到 点的方式，这种方式较为可靠，但接线较复杂且信 息不能共享，存在智能电子设备（IE D)光口数量多 导致发热量大等问题。
智能变电站要求全站信息 数字化、通信平台网络化、信息平台共享化。
因此，采用网络传输方式实现智能变电站过程层组网是 发展的必然趋势[2]。
现有智能变电站采用两层网络通信架构，即过 程层网络和站控层网络。
过程层网络连接间隔层 设备和过程层设备，站控层网络连接站控层设备和 间隔层设备。
继电保护的网络化，即“网采网跳”，可以实现网络信息的共享，简化光纤接线，提高调 试效率，节约建设成本[3]。
但要实现继电保护的网 采网跳，对网络数据传输的实时性、采样同步可靠 性、数据传输时延确定性、通信网络的可靠性和网 络设备配置管理方便性等方面提出新的要求。
因此研制符合智能变电站过程层应用的交换机，适应 智能变电站过程层网络的应用需求十分必要。
1智能变电站的网络架构目前，国家电网和南方电网分别进行了智能变 电站的网络化三层两网[]、三网合一[5]的试点建 设。
在三层两网情况下，过程层网络逐步由原来的 面向通用对象的变电站事件（G O OSE)、取样值(S V)分廳网[]，向G00SE、S V共网传输方向发 展;三网合一实现了 G00SE、S V和制造报文规范收稿曰期：2017-04-29;修回曰期：2017-05-28基金项目：中国南方电网公司重点科技项目（ZDKJQQ- 00000016)(M M S)报文的共网传输，大大节省了网络设备的 投人。
但是网络化在推广过程中发现如下问题尚待 解决：⑴未统一建模。
由于交换机在IEC 61850规 范中未进行建模工作，无法实现对交换机运行状态 的有效监管[]。
()配置工作量大。
由于G00SE、S V为组播 传输报文，过程层网络为了实现GOOSE、S V报文的 传输路径管理，防止网络报文发送到不需要的IE D 设备中，需要进行虚拟局域网（V L A N)、静态组播等 配置工作[]，该工作由于缺乏IEC 61850建模和离 线配置工具，必须通过手工方式进行逐台配置，配 置工作量大且易反复。
()传输可靠性难以保证。
过程层网络的每路 G00SE、S V报文均采用组播的方式进行传输，目前 采用V L A N或静态组播的方式进行报文传输管理[9]，该方式无法解决单路G00S E或S V发生风暴 时过程层网络整体受到影响的问题。
⑷采样同步。
为了满足继电保护装置采样同 步的要求，目前智能变电站采用B码对时或精准时 间臓(P T P)对时等方式实现采样同步[10]，但当外 部时钟源出现异常而导致假同步等异常现象出现 时，无法保证继电保护高可靠性要求[11]。
2智能变电站过程层网络报文分析过程层网络传输S V、G00S E报文类型均为二 层组纖文，为了合理规划智能变电站网络需要了 解各种报文的特点。
当采用网络P T P对时模式时，P T P报文同样采用二层麵报文方式进行传输。
2.1 S V报文分析S V报文为合并单元发送给保护、测控等装置杨贵等:智能变电站过程层交换机设计及实现129的原始采样电压电流信息值，每个周波采样点数 为80点，每帧S V报文长度一般在200字节左右，S V流量计算公式为:200 b yte x8 b it x4000帧=6.4 M bps。
因此，每路S V报文流量大概在5 ~ 10 Mbps 之间[12]。
采用组网方式传输S V报文情况下，由于交换 机间存在级联，而通过级联端口的S V报文同样存 在拥塞现象[13]。
目前为了有效的解决交换机间级 联的带宽问题，普遍采用千兆光纤端口。
在正常组网情况下，线路保护仅接收一路SV 报文，而母差保护需要同时接收多路S V报文，在母 差保护的S V输入光纤端口上，存在S V报文拥塞情 况。
这种情况下无法通过增加端口速率来减小拥 塞带来的延时，因此，无法达到或者逼近直采直跳 方式的延暇求，必须通过一定的方式来解决传输 延时不确定问题。
2.2 G O O S E报文分析G O O S E报文主要用来传输状态变位信息或控 制命令等信息。
平时在网络上的报文流量很小，基 本可以忽略，但是发生故障时将出现短暂的流量突 增，最大总流量可达到30 M b p s的突发流量，每路 G O O S E报文流量小于2 M bps。
突发G O O SE报文的 流量计算公式为:报文长度x8 b it x5帧，当GOOSE 报文长度为1.5 k b y te时突发流量为0.6 M bps,突发 流量为G O O S E报文本身，没有时序的要求，因此，对组网带来的延时抖动并不敏感。
为了确保G O O S E突发时报文能够有效传输到接收端，需要确 保网络具有足够的带宽能够传输报文而不产生报 文丢失。
为了确保G O O S E报文突发流量的可靠传输，在组网时应保证网络预留足够的带宽来确保突发 时的流量要求。
2.3 P T P报文分析P T P报文包括发布报文（announce)、同步报文 (sync)、同步跟随报文（sync follo w u p)、对等延时请 求报文（pdelay request)、对等延时应答报文（pdelay re p ly)等几种报文。
按照GBT 25931 —2010精确网 络时间同步协议要求，以上报文的发送间隔均为1 s。
其中announce报文用于通知网络设备当前的主 时钟信息，为主时钟定时发送的组播报文，在网络 上全网发送;s y n c报文和sync fo llo w u p报文由主时 钟定时发送，用于为网络设备提供精确的时间，在 网络上全网发送;pdelay request、pdelay re p ly报文在 互联的两个网络端口上进行链路延时测量，仅出现 在互联的两个端口上，不进行全网广播。
从以上分析来看P T P报文不具备突发机制，均采用定时发送 机制，不会对网络带来冲击。
3智能变电站过程层对交换机需求3.1基本需求3.1.1电源智能变电站中一般采用直流电源，交换机需要 适应智能变电站的电源供电方式。
由于在智能变 电站中一台交换机要连接多个间隔，其电源故障将 导致多个间隔的网络中断，所以交换机需要提供双 电源，双电源热备用方式同时工作，从而保证任何 一路电源掉电时交换机不间断赃常运行。
3.1.2存储转发时延在继电保护点对点传输模式下，跳闸保护信号 通过电缆传送，基本不存在延时。
在采用网络传输 模式下，GOOSE、S V报文均通过过程层网络进行传 输，交换机的转发延时直接影响GOOSE、S V报文的 传输时间，从而导致跳闸命令和采样值接收时间受 到影响，最终使得保护动作时间受到影响。
因此，网络传输时间应越短越好，网络设备的存储转发延 时应小于10 以满足过程层报文传输需求。
3.1.3温度范围智能变电站交换机一般安装于小室或箱变中，通常都有空调来调节环境温度，正常情况下不需要 交换机具有宽温的工作范围。
但是，交换机作为过 程层网络的重要组成部分，其可靠性直接影响保护 动作的可靠性，因此，必须考虑空调失效等极端情 况下的交换机运行可靠性。
交换机在高温下运行 时，其相关元器件的老化速度加快，将严重影响其 性能和使用寿命，需采用适当的无风扇自冷散热技 术，使得交换机能够在-40〜+85 °C的温度范围内长 期可靠的工作。
3.1.4吞吐量智能变电站过程层网络化后，过程层网络上传 输报文的字节长度各有不同。
例如跳闸G O O S E报 文、S V报文等，交换机需要对任何字节长度的报文 的吞吐量都能达到100%。
有些交换技术对某一字 节长度的报文的吞吐量达不到100%，会导致该长 度的报文的传输可靠性下降，影响变电站的正常运行。
3.1.5强电磁干扰下的零丢包技术电力系统，特别是变电站，在正常和异常运行 状况下都会产生和遭受各种电磁干扰。
例如高压 电气设备的操作，低压交直流回路内电气设备的操 作，短路故障等产生的瞬变过程，电气设备周围的130电力工趕技术静电场和磁、雷电、电磁波辐射，人体与物体的静 电放电等。
这些电磁干扰会对交换机的通信数据 的转发产生影响，导致交换机转发的报文中某些字 节出错，使得链路层的FCS(帧校验序列）校验出 错，从而丢失整帧报文。
报文的丢失会导致模拟量 采样出错、开关量丢失、跳闸延时，严重影响变电站 的可靠安全运行。
在强电磁干扰的情况下交换机 必需实现零丢包技术，以满足过程层网络化的需求[14]。
3.1.6流量分类控制在智能变电站之中，本间隔的保护测控装置往 往只关心本间隔的数据，例如线路保护装置，交换 机采用V L A N技术或者静态组播、动态组播管理协 议（G M R P)等技术，将不同间隔的数据进行隔离十 分必要。
另外交换机也需要支持优先级技术，保证 重要数据的实时性。
3.2研制需求3.2.1交换机建模对于通信设备普遍采用简单网络管理协议(S N M P协议)进行监控管理[15]，在智能变电站中则 统一采用IEC 61850模型进行监管。
在智能变电站 中采用IEC 61850对交换机进行监视相比于采用传 统的S N M P臓具有以下优势：()保证全站通信协议的统一性，符合智能变 电站的设计理念。
如果应用S N M P协议，将导致智 能变电站监控网内同时出现两种通信协议、两套监 控系统，不符合“一个世界，一种技术，一种标准”的理念。
⑵可以方便地在后台机上对交换机、保护、测 控等设备同时进行监控，符合电力系统操作习惯，方便用户使用。
如果应用S N M P协议，需要设立单 独的网络安全与监管（N S M)服务器作为监控设备，增大投资，且用户需要同时监控两套系统，不便于 使用。
⑶可以通过变电站配置描述（SCD)工具[16]实綱全站的I E D设备（包括交换机）进行统-配置管理，实现源端统一配置，有效解决目前过程层 交换机配置工作量大、易反复的问题。
