监控网络

随着特高压交直流的大规模投运，我国电网已从省内省间联网成为区域互联:同时，新能源和分布式能源的快速发展也带来了电网特性变化，电网规模巨大且复杂，电力系统安全稳定问题日益突出。大电网安全越来越依赖“三道防线”，而“三道防线”的安全可靠又取决于电力通信、监控、继保和安控等二次系统的安全防护水平。2015年乌克兰电网和2019年委内瑞拉电网的崩溃，证实利用网络信息系统攻击电网已成为现实。国家电网公司调度3.8万座变电站、50多万座电站，作业现场点多面广，一旦管控不到位，极易遭受病毒感染或恶意攻击，进而可能导致电网控制设施损坏、电网发生大面积停电、发生敏感业务数据泄密等事故和不安全事件。 电力生产作业传统上“重一次、轻二次”，网络和信息系统更是“重业务功能、轻安全措施，重开发建设、轻持续服务”。目前，- -次设备现场作业严格执行“安规”，已实现规范化和标准化管控。但二次系统的作业无规程依据来规范，主要依靠人的经验，作业行为随意性大，极易导致电网设备误动或拒动;同时，二次系统的运维检修高度依赖厂家，第三方调试设备随意接入电力监控网络系统等，极易引入病毒或遭受恶意攻击。 电力系统管理层级多(五级调度)，同时二次系统.集成和交互关系复杂，安全措施牵一发而动全身。 如一项通信检修业务，可能搭载国调、分调、省调、地调等多个层级的保护、监控、安全自动装置等多个任务;此外，随着专业化管理的形成，一二次设备管理分离，管理流程相互嵌入和可能的界面不明晰，容易引起二次设备作业的不安全现象。综上，为强化电力通信、监控、信息等二次系统现场作业安全管控，迫切需要研究制定相应的安全管理制度和安全技术措施，以规范作业流程和作业人员行为，保障大电网安全。

配电网拓扑成图能够以图形化的方式显示配电网结构，这种可视化有助于操作人员更好地理解和监控网络，从而提高电网可靠性和自动化运营。但现有的拓扑成图技术更多仍依赖于人工绘制，针对高压配电网拓扑成图人工工作量大且布局不合理的问题，该文基于改进粒子群算法设计一种针对高压配电网的拓扑自动成图技术，首先，对数据模型进行抽取，结合布置图框架设计原则和布线规则，确定以线路交叉和线路总长度最小作为复合优化目标；然后，通过对基本粒子群算法的惯性权重和局部粒子的搜索方式进行改进，提升全局寻优水平。实验仿真结果表明，所提方法求解时间短，完成率较高，整体布局更美观合理，可以很好地解决配电网拓扑自动成图问题。

智能变电站通信网络一旦发生故障，将大范围影响继电保护、监控系统的安全运行。例如，2018年西北某220kV变电站过程层通信故障导致母线保护退出运行；同年，河北牟庄220kV变电站站控层通信故障导致调度监控功能丧失。但现有技术无法有效监控网络故障，存在以下技术难点：①网络异常成环、多类型故障并发等现象可导致网络通信瘫痪，但信息表征错综复杂，存在偶发性，复杂故障实时侦测难度高。②网络风暴时链路流控易造成采样、跳闸等重要报文丢失，系统功能严重受损，异常报文精准隔离困难。③网络链路时延及抖动异常直接影响跨间隔保护速动性，但网络链路结点多、业务时间敏感度高、软件时戳精度低，导致无法实时精确监测网络链路质量。④变电站内网络级联关系复杂，现有交换机设备网络拓扑感知深度低，存在探测盲区，导致故障定位困难，影响运维检修效率。因此，亟需突破智能变电站通信网络实时管控关键技术。 在国网科技项目支持下，产学研团队攻克了复杂网络下故障实时侦测、异常流精准隔离、拓扑盲区动态探测等难题，研制出智能变电站通信网络监测与诊断系统。主要创新：①通信网络多级推演故障诊断技术。创建了覆盖多维信息的故障诊断专家库，提出了分层推演策略，实现了链路时延异常、拓扑连接异常等现有变电站网络故障100%实时监测。②网络精准靶向流控技术。构建了链路流量预测模型，提出了实时逐流分离监视控制策略，实现了网络风暴等异常流控时正常业务报文零丢失。③网络链路全路径质量监控技术。提出了变电站业务报文染色技术，创立了物理与逻辑路径合一的通信链路质量监测机制，链路时延、抖动等监测精度达到微秒级。④网络信息层级主动嗅探技术。提出了IED设备报文特征自主学习算法，创建了IED设备特征信息编码库，实现了全站网络拓扑实时动态感知。 该项目授权专利5项，发表论文7篇，获软件著作权2项，编写6项标准（国际标准1项、行标2项、企标3项）。中国电机工程学会组织的鉴定委员会认为项目成果整体达到国际领先水平。该项目实现了智能变电站通信网络全面监测零的突破，研发的智能变电站通信网络监测与诊断系统已成功应用于四川、浙江、江苏等27个省市自治区。根据应用反馈，项目成果可减少智能变电站网络调试、故障排查工作量50%以上，显著提升了通信网络运维管理效率，实现通信网络异常状态及时预警，提升电力系统运行可靠性。依托项目成果牵头编制了国际标准IEC61850-90-22，大幅提升了我国在电力系统通信网络技术领域的国际话语权和影响力。

随着泛在电力物联网的发展与建设，无线专网及智能化巡检系统在实际应用中有了巨大发展，坚强智能电网和泛在电力物联网充分融合了物联网技术与传统信息技术的智能电网逐渐出现，并在一些发达地区实施。利用变电站视频监控网络、各种传感器网络及 SDH 传输网络构成物联网系统，实现智慧变电站日常设备检修与维护。