摘 要：智能變電站將先進、環(huán)保的智能化設備給利用了起來，要求全站信息數(shù)字化，通訊平臺網(wǎng)絡化，信息共享標準化，網(wǎng)絡安全尤為重要。文章通過分析智能變電站網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的特點，分析產(chǎn)生網(wǎng)絡風暴的原因，就這些原因給出抑制網(wǎng)絡風暴的措施。

關鍵詞：智能變電站；網(wǎng)絡風暴；抑制技術 智能變電站要求全站信息數(shù)字化、信息共享標準化，促使信息傳輸于高速網(wǎng)絡通信平臺上，并且自動完成信息的采集、測量以及控制、保護和計量等工作。但在大型智能變電站系統(tǒng)中，由于數(shù)據(jù)流量很大，網(wǎng)絡風暴、網(wǎng)絡堵塞等問題經(jīng)常出現(xiàn)。本文就如何抑制網(wǎng)絡風暴進行探析。

1 智能變電站的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

智能變電站網(wǎng)絡采用星型結(jié)構(gòu)，主要包含物理結(jié)構(gòu)及邏輯結(jié)構(gòu)。

一是網(wǎng)絡的物理結(jié)構(gòu)：智能變電站的物理結(jié)構(gòu)為三層兩網(wǎng)，三層指的是站控層、間隔層和過程層，兩網(wǎng)指的是站控層網(wǎng)絡和過程層網(wǎng)絡[1]。

二是網(wǎng)絡的邏輯結(jié)構(gòu)：智能變電站的邏輯網(wǎng)絡由物理網(wǎng)絡來映射出來，一般將智能變電站通信網(wǎng)絡劃分為制造報文規(guī)范網(wǎng)、通用面向?qū)ο笞冸娬臼录W(wǎng)、采樣值網(wǎng)等多個網(wǎng)，這種劃分依據(jù)是協(xié)議的不同。制造報文規(guī)范網(wǎng)的主要作用是將監(jiān)控信息傳輸于間隔層和站控層設備之間，通用面向?qū)ο笞冸娬臼录W(wǎng)主要是將變位、控制以及其他信息傳輸于過程層設備和間隔層設備之間，采樣值網(wǎng)主要是將采樣值信息傳輸于過程層設備和間隔層設備之間。

2 網(wǎng)絡風暴產(chǎn)生的原因

2.1 網(wǎng)絡流量控制策略不足，造成網(wǎng)絡堵塞

智能變電站在正常運行時，網(wǎng)絡流量比較穩(wěn)定，在電網(wǎng)故障時，各個設備產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡流量暴增，若此時交換設備網(wǎng)絡設置不合理，將造成廣播報文反復傳送，造成網(wǎng)絡癱瘓。

2.2 智能變電站網(wǎng)絡交換設備使用不當

如在某個層級大量采用了集線器（Hub）。用集線器組成的網(wǎng)絡稱為共享式網(wǎng)絡，由于使載波偵聽多路訪問/沖突檢測（CSMA/CD）機制，隨著網(wǎng)絡主機數(shù)目不斷增加，不足之處就表現(xiàn)得很突出，當廣播報文較多的情況下，廣播風暴會造成網(wǎng)絡崩潰。

2.3 網(wǎng)絡硬件設備損壞或不穩(wěn)定運行

網(wǎng)卡或網(wǎng)絡設備損壞如果網(wǎng)絡主機的網(wǎng)卡或網(wǎng)設備的端口損壞，也同樣會產(chǎn)生廣播風暴。

2.4 維護人員技術水平不足，人為造成網(wǎng)絡環(huán)路

在設備管理過程中，如果對網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)不清楚，在安裝配置設備過程中的疏漏，可能會出現(xiàn)一條物理網(wǎng)絡線路的兩端，同時接在了一臺網(wǎng)絡設備中，或雖是經(jīng)過了不同的設備但是還是形了環(huán)路。

3 網(wǎng)絡風暴抑制技術

3.1 提高網(wǎng)絡硬件設備質(zhì)量

使用較好的網(wǎng)絡設備及保證線纜的質(zhì)量在資金允許的條件下使用高檔次的網(wǎng)絡設備，保證網(wǎng)絡通信質(zhì)量。從交換機到網(wǎng)卡到線路都要采用高質(zhì)量的，這樣才能從硬件上減少故障發(fā)生的機率。

3.2 提高運維人員技術水平，防止出現(xiàn)網(wǎng)絡環(huán)路

掌握網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)，設備的連接關系避免出現(xiàn)環(huán)路在一些比較復雜的網(wǎng)絡中，經(jīng)常會有多余的備用線路，如無意間連上時會構(gòu)成回路。為避免這種情況發(fā)生，應按照要求在網(wǎng)線打上明顯的標簽，有備用線路的地方要做好記載。當懷疑有此類故障發(fā)生時，一般采用分區(qū)分段逐步排除的方法。

3.3 充分利用現(xiàn)有交換機抑制網(wǎng)絡風暴功能，合理設定流量閥值

如今我們所使用的以太網(wǎng)交換機，都可以抑制廣播、組播和未知單播的風暴，在配置交換機的過程中，可以啟用本功能，并且結(jié)合不同的報文，對流量闕值合理確定。如果某種報文的流量比設定值要大，那么交換機就會將這類報文給部分丟棄掉，保證報文流量在闕值以內(nèi)。我們以MMS網(wǎng)為例，為了避免有較大流量的廣播報文從裝置或者后臺發(fā)出來，影響到網(wǎng)絡的正常運行，我們就可以將交換機廣播風暴抑制功能給開啟，保證正常流量的基礎上，還需要留設一定的余量，這樣方可以對廣播報文的總量進行有效的控制。

3.4 交換機采用VLAN技術，合理劃分VLAN區(qū)域

VLAN是一種將局域網(wǎng)交換機從邏輯上劃分成一個個網(wǎng)段，從而實現(xiàn)虛擬工作組的新興數(shù)據(jù)交換技術。在流量區(qū)分和管理方面，采用的VLAN手段，雖然可以有效隔離邏輯網(wǎng)段，但是流量匯聚口不同數(shù)據(jù)流的相互干擾卻無法得到有效隔離，如交換機級聯(lián)口、錄波器采集口等，那么就對風暴抑制和流量限制功能提出了更高的要求。

3.5 交換機采用采用基于內(nèi)容感知處理器的流量限制技術[2]

交換芯片報文處理流程劃分為三個環(huán)節(jié)，分別是報文接收、內(nèi)部調(diào)度和報文發(fā)送，可以實現(xiàn)報文解析、內(nèi)容識別、策略執(zhí)行、內(nèi)部調(diào)度。借助交換芯片的硬件，可以完成CAP的處理過程。如果瞬時流量比設定平均流量大，因為有令牌存在于漏桶中的緩存，就會繼續(xù)增大流量，消耗完了漏桶中的令牌，就會降低流量。對不同目標的報文字段進行配置，就可以對各個類型的報文進行有效區(qū)分，以便能夠精確的控制流量。在工程實踐中，流量管理方面，可以將靜態(tài)組播形式給應用過來，對一條靜態(tài)組播信息進行配置的同時，對流量限制闕值進行合理設置。在數(shù)據(jù)流管理方面，則是采用VLAN方式，然后對流量限制闕值單獨配置，這樣工作量就可以得到有效的減少。智能變電站GOOSE只有較小的平均流量，但是波動卻比較的大，因此在對流量限制闕值進行配置時，就可以設置較小的平均流量值，設置稍微大的突發(fā)流量值。SV數(shù)據(jù)流比較的均勻，有著較小的突發(fā)流量值，要充分考慮實際帶寬來設置流量限制的平均流量值，只需要略微高出即可。MMS將TCP/IP協(xié)議給應用了過來，容錯和恢復能力是其具備的，如果有網(wǎng)絡風暴出現(xiàn)于MMS的內(nèi)部，那么允許中斷通信，停止風暴之后，進行恢復。

4 結(jié)束語

通過上文的敘述分析我們可以得知，在智能變電站系統(tǒng)中，十分重要的一個組成部分就是通信網(wǎng)絡，但是它的安全和性能會直接受到以太網(wǎng)技術本身的影響，如今通常使用專用交換機，它可以有效的抑制風暴和管理流量，但是在具體實踐中如果不當使用也出現(xiàn)了一些問題。在現(xiàn)場中運用中適當限制網(wǎng)絡流量，提高硬件質(zhì)量，提高維護人員的技術水平，嚴格執(zhí)行網(wǎng)絡層級結(jié)構(gòu)，這樣就可以有效防止產(chǎn)生網(wǎng)絡風暴的產(chǎn)生。

參考文獻：

[1]Q/GDW-2011智能變電站自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡設計技術規(guī)范[S].北京：國家電網(wǎng)公司，2011.

[2]周旭峰，楊貴，袁志彬，王文龍，劉明慧.交換機流量限制技術在智能變電站中的應用[J].電力系統(tǒng)自動化，2014（18）.

作者簡介：林幼萍（1979—），女，工程師，主要從事：繼電保護現(xiàn)場工作。