一种基于变电站信息流分析的二次系统规划方法与流程

本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种基于变电站信息流分析的二次系统规划方法。

背景技术：

智能变电站以通信网络取代了常规二次回路，网络中的虚拟数字信息取代了物理上的电气信号，二次系统功能信息逻辑和信号的输入输出关系与通信网络接线不再一一对应。智能变电站网络建立在IEC 61850通信技术规范基础上，网络设计的合理性很大程度上决定了变电站运行的可靠性。变电站网络配置应综合考虑运行可靠性、实用性和经济性，合理配置网络，尽量减少网络交换。合适的二次系统规划方法能够大大改善二次系统功能。

现阶段，针对二次系统规划方法缺乏技术指标，根据典型二次系统规划案例以及运行经验进行设计，套用案例模板，进行通信组网规划，沿用经典公式计算报文延时对规划方案可行性进行判断，随着信息流增大，通信关系复杂化使得信息流分析难以进行，此外，由于信息路径选择具有不确定性，增大了公式法信息流分析的难度，不能真实反映网络性能，不能给出具体的二次系统规划指导方案。

目前二次系统规划方法主要存在以下缺陷：1、主要根据典型二次系统规划案例以及运行经验进行设计，不能适应特殊案例二次系统规划需求，没有完备的信息流性能评价，缺乏有效的指导依据，难以对不同方案性能展开比较，筛选性能最优的规划方案；2、对二次系统规划方案优化存在盲目性，没能根据信息流性能评价得出网络瓶颈，缩小优化范围，针对具体目标进行优化分析，盲目的优化策略造成资源浪费。

上述提及的没有完备的信息流性能评价，缺乏有效的指导依据，难以对不同方案性能展开比较，筛选性能最优的规划方案，盲目的优化策略造成资源浪费的技术问题，已经成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明实施例提供的一种基于变电站信息流分析的二次系统规划方法，解决了没有完备的信息流性能评价，缺乏有效的指导依据，难以对不同方案性能展开比较，筛选性能最优的规划方案，盲目的优化策略造成资源浪费的技术问题，已经成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

本发明实施例提供的一种基于变电站信息流分析的二次系统规划方法，包括：

获取到二次系统节点信息，并根据所述节点信息搭建OPNET仿真节点模型；

生成与所述节点信息对应的二次系统规划，并根据所述OPNET仿真节点模型进OPNET仿真场景的搭建；

根据所述二次系统规划进行仿真结果分析，并确定所述二次系统规划符合网络性能指标。

可选地，获取到二次系统节点信息，并根据所述节点信息搭建OPNET仿真节点模型具体包括：

以二次系统设备端口划分网络节点，网络节点作为网络通信的信源和信宿获取到所述节点信息；

根据节点归属信息，建立节点与交换机连接关系，根据交换机所连节点类型，确定交换机与交换机之间的连接关系，形成通信网络拓扑的所述OPNET仿真节点模型。

可选地，根据所述二次系统规划进行仿真结果分析，并确定所述二次系统规划符合网络性能指标具体包括：

根据所述二次系统规划进行仿真结果分析，依次进行所述网络性能指标带宽利用率是否满足预置要求，所述网络性能指标是否满足网络延时指标，所述网络性能指标是否出现丢包的判断。

可选地，若所述网络性能指标带宽利用率不满足预置要求，则增大为满足所述预置要求的链路带宽。

可选地，若所述网络性能指标不满足网络延时指标，则根据链路带宽利用率大小对链路排序，并增大带宽利用率最大的链路带宽。

可选地，若所述网络性能指标出现丢包，则根据交换机吞吐量大小对交换机排序，并增大吞吐量最高的交换机排队队列以及转发速率。

可选地，所述节点信息包括变电站通信节点数目、节点功能、节点从属间隔关系、节点通信信息。

可选地，OPNET仿真节点模型的搭建主要包括针对变电站不同类型的节点，搭建OPNET模型，模拟节点的发包模式以及通信机制。

可选地，所述网络性能指标包括延时、延时抖动、丢包率、吞吐量、负载率和带宽利用率。

可选地，根据所述二次系统规划进行仿真结果分析，并确定所述二次系统规划符合网络性能指标之后还包括：

输出所述二次系统规划。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明实施例提供的一种基于变电站信息流分析的二次系统规划方法，包括：获取到二次系统节点信息，并根据节点信息搭建OPNET仿真节点模型；生成与节点信息对应的二次系统规划，并根据OPNET仿真节点模型进OPNET仿真场景的搭建；根据二次系统规划进行仿真结果分析，并确定二次系统规划符合网络性能指标。本实施例中，通过获取到二次系统节点信息，并根据节点信息搭建OPNET仿真节点模型；生成与节点信息对应的二次系统规划，并根据OPNET仿真节点模型进OPNET仿真场景的搭建；根据二次系统规划进行仿真结果分析，并确定二次系统规划符合网络性能指标，解决了没有完备的信息流性能评价，缺乏有效的指导依据，难以对不同方案性能展开比较，筛选性能最优的规划方案，盲目的优化策略造成资源浪费的技术问题，已经成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为基于变电站信息流分析的二次系统规划方法的示意图；

图2为基于信息流分析的二次系统规划方法的示意图；

图3为基于瓶颈分析规划方案优化的示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供的一种基于变电站信息流分析的二次系统规划方法，解决了没有完备的信息流性能评价，缺乏有效的指导依据，难以对不同方案性能展开比较，筛选性能最优的规划方案，盲目的优化策略造成资源浪费的技术问题，已经成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图3，本发明实施例中提供的一种基于变电站信息流分析的二次系统规划方法的一个实施例包括：

101、获取到二次系统节点信息，并根据节点信息搭建OPNET仿真节点模型；

本实施例中，获取到二次系统节点信息，并根据节点信息搭建OPNET仿真节点模型。

具体地可以是如下：

以二次系统设备端口划分网络节点，网络节点作为网络通信的信源和信宿获取到节点信息；

根据节点归属信息，建立节点与交换机连接关系，根据交换机所连节点类型，确定交换机与交换机之间的连接关系，形成通信网络拓扑的OPNET仿真节点模型。

102、生成与节点信息对应的二次系统规划，并根据OPNET仿真节点模型进OPNET仿真场景的搭建；

当获取到二次系统节点信息，并根据节点信息搭建OPNET仿真节点模型之后，生成与节点信息对应的二次系统规划，并根据OPNET仿真节点模型进OPNET仿真场景的搭建。

103、根据二次系统规划进行仿真结果分析，并确定二次系统规划符合网络性能指标。

当生成与节点信息对应的二次系统规划，并根据OPNET仿真节点模型进OPNET仿真场景的搭建之后，根据二次系统规划进行仿真结果分析，并确定二次系统规划符合网络性能指标。

具体地如下：

根据二次系统规划进行仿真结果分析，依次进行网络性能指标带宽利用率是否满足预置要求，网络性能指标是否满足网络延时指标，网络性能指标是否出现丢包的判断。

若网络性能指标带宽利用率不满足预置要求，则增大为满足预置要求的链路带宽。

若网络性能指标不满足网络延时指标，则根据链路带宽利用率大小对链路排序，并增大带宽利用率最大的链路带宽。

若网络性能指标出现丢包，则根据交换机吞吐量大小对交换机排序，并增大吞吐量最高的交换机排队队列以及转发速率。

本实施例中，节点信息包括变电站通信节点数目、节点功能、节点从属间隔关系、节点通信信息，OPNET仿真节点模型的搭建主要包括针对变电站不同类型的节点，搭建OPNET模型，模拟节点的发包模式以及通信机制，网络性能指标包括延时、延时抖动、丢包率、吞吐量、负载率和带宽利用率。

104、输出所述二次系统规划。

下面以一具体应用场景进行描述，应用例包括：

智能变电站二次系统的规划设计可根据网络的信息流情况，依托不同组网拓扑和设备选型以及网络调度管理情况下的最大报文延时和流量分布等方面，进行通信网络的性能分析，评估其能够满足二次系统功能的需求，并根据评估结果来改进通信网络的设计规划方案。

图2描述了基于信息流分析的二次系统规划方法流程，主要包括以下几个方面：变电站节点信息收集与OPNET节点模型搭建、网络性能定量评价指标、规划方案与OPNET场景生成、网络性能分析评价以及给出二次系统规划方案生成等。其中，变电站节点信息收集包括获取变电站通信节点数目、节点功能、节点从属间隔关系、节点通信信息(通信协议、报文传输机制、报文大小以及报文订阅关系等)，OPNET仿真节点模型的搭建主要包括针对变电站不同类型的节点，搭建OPNET模型，模拟节点的发包模式以及通信机制等；规划方案的生成主要根据节点信息进行网络连接拓扑设计，调度策略设计以及设备选型设计等方面等，规划方案体现为不同方面设计的组合，依据不同的规划方案，以OPNET节点模型为基础，根据网络规划方案对OPNET交换机进行组网生成OPNET仿真场景；网络性能值指标涉及不同方面主要包括延时分析、流量分析、系统丢包灯方面；网络性能分析评价根据不同的仿真场景，得出不同规划方案的网络性能定量化分析结果，并进行优化分析，得出最佳规划方案。

节点信息获取：

以二次系统设备端口划分网络节点，网络节点作为网络通信的信源和信宿，是二次系统规划目的就是建立信源与信宿之间的通信连接关系和通信调度管理办法。对二次系统进行规划，首先需要了解网络承担功能，网络节点的二次系统功能基本单位，是二次系统规划的基础。从影响通信角度出发，对网络节点信息描述包括以下几个方面：

从网络信息流量大小出发，需要采集节点发包机制以及节点报文大小，用于建立节点通信模型；从网络规模的角度出发，需要采集网络节点数；从节点分布出发，需要采集网络节点的归属信息，用于判断网络节点的从属于哪个间隔等；从节点地位出发，需要采集节点类型用于表示节点在二次系统地位，如主控设备、从属设备；从节点以及报文重要程度出发，需要采集节点功能类型，如保护用节点、测控用节点；从节点功能实现出发，需要采集节点订阅关系。

生成初始组网方案：

根据节点归属信息，建立节点与交换机连接关系，根据交换机所连节点类型，确定交换机与交换机之间的连接关系，形成通信网络拓扑。根据节点功能，确定节点报文优先级；根据报文订阅关系以及网络拓扑连接关系进行虚拟局域网划分。

网络评价指标确立：

表1网络性能评价指标

特定方案瓶颈分析与优化：

通过对仿真场景得出网络性能定量分析结果，建立可定量化的网络性能评价指标，提出延时、延时抖动、丢包率、吞吐量、负载率、带宽利用率界定条件，分为采用和不建议采用，如仿真场景所有性能分析结果都在评价指标界定范围内，输出对应的规划方案，如其中某一界定条件不能满足要求，进行网络性能瓶颈分析。首先判断所有链路带宽能否满足网络带宽要求，对过带宽指标要求的链路，选用大一级的带宽，并重新进行仿真实验。进一步，判断实验结果网络性能能否满足延时性能指标要求，包括延时、延时抖动，如存在其他指标不能满足要求，对所有链路按带宽利用率从大到小进行排序，增大带宽利用率最大的光纤链路，每增大一次带宽链路进行新一轮仿真，直至延时性能均能在界定条件范围之内。最后，判断网络是否丢包，在网络带宽满足以及延时性能满足的前提下，系统出现丢包的原因可能是交换机排队缓存队列小，转发速率低，根据交换机吞吐量大小对交换机进行排序，系统中吞吐量最大的交换机，流量水平最高，网络最为拥挤，增大吞吐量最大的交换机转发速率以及缓存队列长度，并重新进行仿真实验每增大一次带宽链路进行新一轮仿真，直至网络不出现丢包情况。

多种规划方案的筛选：

针对不同的二次系统规划方案选择，首先对设备选型进行统一，对不同的组网方案搭建不同的仿真场景，通过网络性能仿真选出适用于变电站二次系统的规划方案，如出现至少一个方案能满足性能要求，则所选方案均适用于变电站二次系统，如均不能满足变电站二次系统规划方案，则对所有方案进行优化，选取优化次数最少的规划方案。

一种基于变电站信息流分析的二次系统规划方法，在OPNET仿真平台上，搭建仿真模型，针对不同的二次系统规划方案，依靠网络性能分析，筛选适用于实际应用的二次系统组网方式、调度策略以及通信设备选型。同时针对特定的规划方案，通过网络瓶颈分析，增大网络信息集中处的链路带宽，经过多轮优化，知道能够满足所有网络性能越俗条件。通过这种方法，可以在多种方案中筛选符合通信组网网络性能要求的规划方案，也能根据特定的规划方案获得特定的改进措施，避免了网络规划的盲目性。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。