一種智能變電站專用交換機(jī)的測試及應(yīng)用研究

1、一種智能變電站專用交換機(jī)的測試及應(yīng)用研究一種智能變電站專用交換機(jī)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(jī)采用逐級累加SV轉(zhuǎn)發(fā)延時(shí)和鏈路傳輸延時(shí)，并標(biāo)注在SV報(bào)文中的技術(shù)，解決了智能變電站SV點(diǎn)對點(diǎn)傳輸不能組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的問題。對交換機(jī)性能指標(biāo)進(jìn)行了詳細(xì)測試，結(jié)合智能變電站系統(tǒng)分別在穩(wěn)定運(yùn)行工況下，雪崩極端工況下對電力系統(tǒng)可靠性進(jìn)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(hù)裝置相位計(jì)算法測試SV標(biāo)注延時(shí)精度，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行了詳細(xì)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(jī)；延時(shí)標(biāo)注；差動保護(hù)；閉環(huán)測試中圖分類號：TM76文獻(xiàn)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(diǎn)對點(diǎn)傳輸兩種方式。過程層采用交換機(jī)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(hù)接收的SV報(bào)文經(jīng)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)延未知[5]，同步須在SV報(bào)文進(jìn)入交換網(wǎng)絡(luò)之前完成，全站MU接收外部同步時(shí)鐘，任一MU外部時(shí)鐘中斷，

8、基于該組SV判據(jù)的差動保護(hù)就會退出。差動保護(hù)SV接收采用點(diǎn)對點(diǎn)接線方式時(shí)[67]，解決了MU外部同步時(shí)鐘中斷差動保護(hù)退出的問題，但裝置CPU需擴(kuò)展更多的以太網(wǎng)接口，通信節(jié)點(diǎn)的增加不利于系統(tǒng)工作的可靠性，同時(shí)增加了保護(hù)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(jī)工作于存儲轉(zhuǎn)發(fā)模式，擁塞排隊(duì)導(dǎo)致時(shí)延抖動較大，為滿足電發(fā)SV報(bào)文時(shí)，經(jīng)1級交換機(jī)延時(shí)字段的理論誤差小于20ns。使用24位無符號數(shù)表示延時(shí)大小，最大能

9、表示16777215ns，網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)及線路光纖通道傳輸延時(shí)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(hù)發(fā)展的需求。其余8位可用來傳輸交換機(jī)狀態(tài)：如延時(shí)溢出、閉鎖標(biāo)志、網(wǎng)絡(luò)跳數(shù)等信息。3交換機(jī)延時(shí)精度測試及誤差分析通過智能變電站專用交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)測試儀閉環(huán)測試法，保護(hù)裝置重采樣相位差計(jì)算法分別測試標(biāo)注延時(shí)精度。測試使用的專用網(wǎng)絡(luò)測試儀及保護(hù)裝置均支持1.2中描述鏈路延時(shí)計(jì)算功能。本次測試交換機(jī)24個(gè)百兆光口，4個(gè)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(jī)，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載最大。3.1交換機(jī)基本性能測試測試智能變電站專用交換機(jī)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(jī)吞吐量、端口轉(zhuǎn)發(fā)速率、存儲轉(zhuǎn)發(fā)延時(shí)、延時(shí)抖動、幀丟失率均滿足《智能變電站交換機(jī)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(jī)技術(shù)規(guī)范》的要求（見圖3）。智能變電站專用交換機(jī)（24百

11、兆口4千兆口）IxiaXM2網(wǎng)絡(luò)測試儀圖3交換機(jī)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(shí)精度使用智能變電站交換機(jī)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(bào)文，專用網(wǎng)絡(luò)測試儀支持鏈路延時(shí)計(jì)算，同時(shí)從SV報(bào)文的保留字段中提取標(biāo)注延時(shí)，形成閉環(huán)測試，測試誤差小。交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)100M64136220320576字節(jié)的SV，轉(zhuǎn)發(fā)絕對時(shí)延與SV報(bào)文中標(biāo)注的時(shí)延誤差

12、小于100ns。無丟幀，存儲轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延小于7μs，延時(shí)抖動小于1μs（見圖4），滿足《智能變電站交換機(jī)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(jī)3m光纖3m光纖SV_4002100Mbits圖4不同長度SV穿越交換機(jī)延時(shí)精度Fig.4DifferentlengthsofSVtraversestheswitchdelayaccuracy交換機(jī)級通

13、過千兆級聯(lián)，交換機(jī)百兆口、千兆口轉(zhuǎn)發(fā)無丟幀，轉(zhuǎn)發(fā)絕對時(shí)延與SV報(bào)文中標(biāo)注的時(shí)延誤差小于100ns（見圖5），滿足《智能變電站交換機(jī)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(jī)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(jī)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