一種智能變電站專用交換機的測試及應(yīng)用研究

1、一種智能變電站專用交換機的測試及應(yīng)用研究一種智能變電站專用交換機的測試及應(yīng)用研究張保善，王龍飛，黃震，張育銘，張群玲，程克杰（許繼電氣股份有限公司，河南許昌461000）摘要：智能變電站電力專用交換機采用逐級累加SV轉(zhuǎn)發(fā)延時和鏈路傳輸延時，并標(biāo)注在SV報文中的技術(shù)，解決了智能變電站SV點對點傳輸不能組網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的問題。對交換機性能指標(biāo)進行了詳細測試，結(jié)合智能變電站系統(tǒng)分別在穩(wěn)定運行工況下，雪崩極端工況下對電力系統(tǒng)可靠性進行了測試。使

2、用專用網(wǎng)絡(luò)測試儀閉環(huán)測試法及保護裝置相位計算法測試SV標(biāo)注延時精度，并對數(shù)據(jù)進行了詳細的分析，為指導(dǎo)產(chǎn)品研發(fā)及工程應(yīng)用提供了依據(jù)。關(guān)鍵詞：電力專用交換機；延時標(biāo)注；差動保護；閉環(huán)測試中圖分類號：TM76文獻標(biāo)識碼：B文章編號：10011390（2018）10000000TestapplicationofdedicatedswitchfintelligentsubstationZhangBaoshanWangLongfeiHuangZhe

3、nZhangYumingZhangQunlingChenKejie（(XJElectricCo.Ltd.Xuchang461000HenanChina）)Abstract：IntelligentSubstationsubstationPowerpowerDedicateddedicatedSwitchswitchaccumulatesSVfwardingdelaylinktransmissiondelaystepbystepmarksi

4、nSVmessageTowhichsolvesolvesthetheintelligentsubstationSVpointtopointtransmissionoftheintelligentsubstationthatcan’tbeconnectedtoachievedatasharing.Theperfmanceoftheswitchwastestedindetailthepowersystemreliabilitytestisc

5、arriedoutCombinedcombinedwiththeintelligentsubstationsysteminthestableoperatingconditionsrespectivelyundertheextremeconditionsofavalancherespectivelypowersystemreliabilitytest.UsingaAdedicatedwktesterclosedlooptestmethod

6、theprotectiondevicephasecalculationmethodtestareadoptedtotestSVmarkdelayaccuracythedatawereareanalyzedindetailwhichprovidesthebasisfGuidingguidingproductdevelopmentengineeringapplications.Keywds:Thespecialpowerdedicateds

7、witchfelectricpowerdelayedannotationdifferentialprotectionclosedlooptest0引言已建設(shè)的智能變電站過程層SV傳輸主要采用組網(wǎng)傳輸和點對點傳輸兩種方式。過程層采用交換機組網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)性能滿足電力系統(tǒng)的要求[14]接線清晰，通信可靠性高。但差動保護接收的SV報文經(jīng)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)傳輸時延未知[5]，同步須在SV報文進入交換網(wǎng)絡(luò)之前完成，全站MU接收外部同步時鐘，任一MU外部時鐘中斷，

8、基于該組SV判據(jù)的差動保護就會退出。差動保護SV接收采用點對點接線方式時[67]，解決了MU外部同步時鐘中斷差動保護退出的問題，但裝置CPU需擴展更多的以太網(wǎng)接口，通信節(jié)點的增加不利于系統(tǒng)工作的可靠性，同時增加了保護裝置及過程層裝置的功耗，不利于裝置的就地化安裝。目前智能變電站過程層交換機工作于存儲轉(zhuǎn)發(fā)模式，擁塞排隊導(dǎo)致時延抖動較大，為滿足電發(fā)SV報文時，經(jīng)1級交換機延時字段的理論誤差小于20ns。使用24位無符號數(shù)表示延時大小，最大能

9、表示16777215ns，網(wǎng)絡(luò)傳輸延時及線路光纖通道傳輸延時均小于該值不僅滿足智能變電站內(nèi)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，也能滿足未來廣域網(wǎng)保護發(fā)展的需求。其余8位可用來傳輸交換機狀態(tài)：如延時溢出、閉鎖標(biāo)志、網(wǎng)絡(luò)跳數(shù)等信息。3交換機延時精度測試及誤差分析通過智能變電站專用交換機網(wǎng)絡(luò)測試儀閉環(huán)測試法，保護裝置重采樣相位差計算法分別測試標(biāo)注延時精度。測試使用的專用網(wǎng)絡(luò)測試儀及保護裝置均支持1.2中描述鏈路延時計算功能。本次測試交換機24個百兆光口，4個千兆光口，

10、在智能變電站工程應(yīng)用中一般選型為主干交換機，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載最大。3.1交換機基本性能測試測試智能變電站專用交換機的基本性能，主要考核關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)能否滿足標(biāo)準(zhǔn)要求[11]。（1）依據(jù)RFC2544，整機吞吐量、端口轉(zhuǎn)發(fā)速率、存儲轉(zhuǎn)發(fā)延時、延時抖動、幀丟失率均滿足《智能變電站交換機技術(shù)規(guī)范》的要求（見圖3）；（2）依據(jù)RFC2889，MAC緩存能力、MAC地址學(xué)習(xí)速率均滿足《智能變電站交換機技術(shù)規(guī)范》的要求（見圖3）。智能變電站專用交換機（24百

11、兆口4千兆口）IxiaXM2網(wǎng)絡(luò)測試儀圖3交換機基本性能測試Fig.3Basicperfmancetestingofswitches3.2基于專用網(wǎng)絡(luò)測試儀閉環(huán)測試標(biāo)注延時精度使用智能變電站交換機專用網(wǎng)絡(luò)測試儀，模擬過程層網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵業(yè)務(wù)SV報文，專用網(wǎng)絡(luò)測試儀支持鏈路延時計算，同時從SV報文的保留字段中提取標(biāo)注延時，形成閉環(huán)測試，測試誤差小。交換機轉(zhuǎn)發(fā)100M64136220320576字節(jié)的SV，轉(zhuǎn)發(fā)絕對時延與SV報文中標(biāo)注的時延誤差

12、小于100ns。無丟幀，存儲轉(zhuǎn)發(fā)時延小于7μs，延時抖動小于1μs（見圖4），滿足《智能變電站交換機技術(shù)規(guī)范》中的要求，滿足智能變電站同步精度要求。智能變電站專用網(wǎng)絡(luò)測試儀光口1SV_4001100Mbits光口2智能變電站電力專用交換機3m光纖3m光纖SV_4002100Mbits圖4不同長度SV穿越交換機延時精度Fig.4DifferentlengthsofSVtraversestheswitchdelayaccuracy交換機級通

13、過千兆級聯(lián)，交換機百兆口、千兆口轉(zhuǎn)發(fā)無丟幀，轉(zhuǎn)發(fā)絕對時延與SV報文中標(biāo)注的時延誤差小于100ns（見圖5），滿足《智能變電站交換機技術(shù)規(guī)范》中的要求，滿足智能變電站同步精度要求。智能變電站網(wǎng)絡(luò)測試儀12m光纖光口1智能變電站電力專用交換機光口2SV_4001100Mbits光口3光口4光口5光口6光口7光口8SV_4002100MbitsSV_4003100MbitsSV_4004100Mbits智能變電站網(wǎng)絡(luò)測試儀22m光纖光口1智能

14、變電站電力專用交換機光口2SV_4009100Mbits光口3光口4光口5光口6光口7光口8SV_400A100MbitsSV_400B100MbitsSV_400C100MbitsSV_4005100MbitsSV_4006100MbitsSV_4007100MbitsSV_4008100MbitsSV_400D100MbitsSV_400E100MbitsSV_400F100MbitsSV_4010100Mbits2m光纖千兆級聯(lián)光