時間:2023-03-28 15:07:09
導言:作為寫作愛好者,不可錯過為您精心挑選的10篇電網系統論文,它們將為您的寫作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內容能為您提供靈感和參考。
1.1心電網絡建設情況
心電網絡系統的建設,其本質就是一套完善的心電檢查的整體解決方案,包括心電檢查開單、患者就診、數據存儲、數據讀取和展示等功能模塊,我院網絡系統心電檢查流程。首先從HIS獲取患者申請信息,連接進入PACS、EMR,然后使用電子簽章、電子記費、網絡查詢等共享患者信息,實現院內所有臨床科室的床旁心電圖采集傳輸,建立心臟病患者資料庫,為心電圖檢查建立全新的集中式工作模式。在門急診建立診斷中心,安裝門診預約登記系統、電子叫號系統、醫生報告診斷系統、主任審核系統、夜間值班診斷系統,心電圖機采集設備聯網,統計檢索管理系統。心電圖檢查包括預約登記、電子叫號、記費、檢查、報告、集中存儲、臨床共享、統計檢索等全流程的信息化管理平臺。病房配備手持移動式心電圖機,建立床旁心電圖采集模式;同時通過WEB瀏覽系統或HIS醫生工作站進行全院臨床信息共享。信息化建設方面,需要安裝心電圖數據服務器、存儲服務器,與HIS、EMR、門診一卡通等系統進行集成對接[4]。
1.2建設效果
1.2.1簡化患者檢查和報告流程我院現有心電網絡自2010年開始建設至今,已經順利突破了心電信息的網絡化、集成化、數據集中存儲等難點。現在,醫生只需要在醫生站開具相應醫囑之后,患者即可憑借手腕上的腕帶至心電中心進行心電檢測。檢測完畢后,檢測結果經相關心電醫生分析后,分析與檢測結果一并上傳至心電網絡,醫生只需在自己的醫生站即可查看檢測結果及心電醫生的檢測分析。通過系統建設,在各個科室現有常用軟件上(如EMR系統)添加心電信息管理平臺的相應接口,使門診、病區等整體區域心電圖檢查流程化,專家在線診斷,提高診斷精確度與標準。檢查后的結果由專業的醫生集中處理,通過WEB方式將報告在全院醫生工作站上,實現心電圖信息圖像全院并共享。臨床醫生可以獲得專業的圖文診斷報告,可以看到心電圖原始數據以及保存的心電圖資料。臨床醫生可以在區域內任意電腦上瀏覽電子心電圖報告,隨時打印,方便會診[5]。
1.2.2心電網絡數據庫建設心電網絡的建設,解決了心電圖數據集中存儲的問題。通過建立區域的心電圖數據庫,為將來患者再次就醫提供歷史資料,也為醫院各種心臟病統計學提供數據基礎。其優點主要表現在以下幾個方面:①積累臨床資料,資源共享,廣泛討論;②從個案的心電圖資料中發現共性的特征,總結經驗,有助于這類疾病的早期診斷和正確合理治療;③隨時觀察、對比,改善預后,提高診療質量;④為青年醫師、基層醫生提供臨床心電圖信息資料,指導臨床研究方向,促進學科診療水平的提高。
2發展方向
2.1檢查部分對于心電檢查部分來說,其發展的趨勢是逐漸向臨床靠近,目標是通過移動心電檢查設備的使用以及對科室醫生的培訓,讓患者在床邊就能及時完成心電圖的檢測,同時將檢查數據實時傳送到診斷中心,通過網絡將結果展現在醫生的電腦上。我院對無法移動或行動不便的患者,由科室專人負責使用手提式移動心電檢測設備對其進行心電檢測。但檢測結果無法上傳至心電檢測中心。下一步建設的目標就是選用帶有無線網絡連接功能的心電檢測一體化設備,通過現有的醫護無線網絡,實時上傳檢測結果,避免后期數據與系統分離,也減輕醫生的工作強度,提高工作效率[6]。
2.2診斷部分建立統一的心電檢查診斷中心。當各個檢查點完成檢查后,由系統自動將數據傳至心電診斷中心,采用國際通用的診斷用語庫編寫報告,提供豐富的報告診斷庫,避免過多的鍵盤輸入,快速的報告輸入,支持心電圖原始報告多次對比功能。建立報告網絡系統,將臨床送達的心電圖進行診斷報告網絡,縮短醫生獲得診斷報告時間。診斷醫生可以將接收到的心電圖進行自動報告錄入、給出標準報告,經WEB系統給臨床醫生,臨床醫生可以在醫生工作站或護士工作站上獲得心電圖診斷報告。并支持心電圖、測量分析參數、心電圖特征描述、心電圖診斷等報告輸出[7]。
3存在的問題
心電網絡的建設給患者、醫生帶來便捷和高效的就醫過程,但同時也不可避免地存在一些無法回避的問題,如網絡傳輸不穩定、臨床醫生技能不熟練等問題。所以,隨著心電網絡的逐步建立和完善,為了保證其日常的正常運轉,需要投入大量的維護工作,如:系統與硬件供應商的售后服務;信息中心的網絡保障和應急方案;臨床科室正確使用設備,嚴格按照規范進行操作,盡量減少和避免無效心電圖的產生;心電圖室在保證日常工作正常開展的同時,還需要對以上工作進行協調、支持與幫助。
網絡系統故障一般有電源系統引起的故障、節點故障和線路故障[5];通信線路的故障形式主要有CAN線短路、CAN線斷路、CAN高低線短路、CAN線以及線路物理性質引起的通訊信號衰減或失真,這些都會引起控制單元無法工作或電控系統錯誤動作[6]。控制單元的正常工作電壓一般在10.5V~14.5V范圍內,如果提供的電壓低于該值就會造成一些對工作電壓要求高的控制單元出現停止工作,從而使整個網絡系統無法通信。所以診斷前應先保證電源供電正常,再使用專用診斷儀或解碼器對整個電控系統進行故障診斷,若診斷結果為控制單元通訊故障、失去通訊、通訊總線故障時,一定要弄清控制單元之間的通信關系,選取合適的檢測點測量信息傳輸線路波形,最后查明故障原因。
2供電企業試驗測量
2.2試驗結果與分析
2.2.1CAN線斷路波形機理分析
1供電企業計算機網絡系統安全保障的必要性
首先,供電企業的計算機網絡具有分布十分分散、網絡節點多的特點,管理起來較為困難。供電企業需要對整個城市的供電進行管理和控制,那么必然會使用大量的網絡節點。由于這些網絡節點較為分散,出現問題不易查找出源頭進行處理,勢必會影響正常的供電工作。其次,供電企業本身擔負著用電安全的重要責任。供電企業跟普通企業不同,它擔負的責任更重,普通企業的網絡安全出現問題,僅對企業自身造成不良影響,很少會對社會或者是大范圍的人群造成生活上的影響。而供電企業計算機網絡系統一旦出現問題,很可能會對人民的正常生產生活造成損失。最后,當前影響計算機網絡系統安全的因素太多,嚴重影響其穩定性。計算機網絡系統安全問題不容小覷,各種主觀和客觀的因素共同制約著其安全穩定地運行,所以我們想要確保其安全和穩定,就必須站在宏觀的角度去看問題,全盤考慮,找出對策。
2影響供電企業計算機網絡系統安全的因素
影響供電企業計算機網絡系統安全的因素較多,主、客觀的因素都有,其中可以分為兩類,一類是供電企業自身的問題造成的安全隱患,一類是外部的因素對其供電企業計算機網絡系統的安全保障研究曹凡國網湖北省十堰供電公司湖北十堰442000安全性的影響。供電企業自身的問題完全是可以通過管理手段杜絕的。這些因素大致上分為下面幾種:第一,計算機本身的硬件故障和軟件問題。計算機網絡系統是由很多硬件組成的,其輸入輸出、存儲、電源、主板等原件較為復雜,任何一個原件出現問題,都會對整個計算機網絡系統產生影響,一旦出現信息的錯誤接收或者發出,又或者存儲的數據丟失,都會造成難以想象的損失。另外,只有計算機硬件無法實現其具體功能,整個計算機網絡的運行是依托于各種軟件,這些軟件本身可能是有缺陷或者漏洞的,又或者軟件開發者故意留有“后門”,都將直接影響系統安全。第二,員工個人操作時常會因為不按規范進行而出現安全隱患。計算機即便再便捷、迅速,它也需要人的操控。人總是會因為疏忽大意或者是不重視操作規范而造成問題,特別是當前供電企業某些工作人員具備供電常識,但計算機操作能力較差,當今電力企業的發展又要求必須要使用計算機,這些工作人員在操作時候很可能會造成網絡設備的損壞或者留下安全隱患。特別地,員工操作計算機最易出現安全隱患的階段就是數據的傳輸階段,在數據傳輸時沒有做好安全保障常會造成重要數據的泄漏或者被竊取,嚴重時候還可能被破壞。第三,管理不善導致的安全問題出現。管理方面主要體現在機房的門禁制度不健全,無法阻止不相干人員進出機房,這樣任何人都會對計算機系統造成威脅。
而影響計算機網絡系統安全的外部因素大致上分為兩類,首先是不可抗力的作用。這里的不可抗力主要是指自然災害。因為計算機需要線路去傳輸,而計算機線路最怕遇到暴雨、火災、雷電或者其他自然災害導致的線路中斷。一旦線路被外力中斷,其系統安全就無從保證。其次是病毒和木馬的感染,這項因素嚴格來說是由工作人員操作不當和黑客刻意操作兩方面的原因構成的。無論是哪種情況,都會使網絡安全無從談起,而會出現這種情況,無非是自身管理的漏洞等原因,都需要企業從自身入手進行解決。
3供電企業計算機網絡系統安全保障措施探析
針對上述的影響因素,我們需要從多個層面共同保障。首先,從管理層面來說,要建立健全完善的管理手段,不僅是在計算機網絡安全領域,還要從整體入手,做好整個企業的宏觀管理,制定出相關的操作規范和管理規范,設立專門的計算機網絡系統管理部門,由專業的技術人員對整個系統進行實時的監測和控制,使其安全有最基礎的保障。
其次,應當注意相關工作人員的素質提升。供電企業工作人員往往是電力知識較為穩固,對計算機的使用并不能盡如人意。而僅靠專門的計算機專業人才是遠遠不夠的,需要對工作人員進行必要的計算機培訓,培養復合型人才。另外,還要提升工作人員的安全責任意識和對故障的敏感性,在操作計算機時一定注意各種風險和隱患。
再次是從技術層面來說,要進行多個領域技術的研究和應用。一是要做好抵御外部攻擊的準備。要進行防火墻以及入侵檢測系統的設置。必須在企業網絡系統內安裝防火墻,并且運用IP偽裝等技術,保護內部網絡的安全。同時,安裝入侵檢測系統,與高等級防火墻配合使用,共同抵御外部的網絡攻擊。另外,還要運用一些成熟的技術來抵御黑客的襲擊。例如運用應用技術和PacketFiltering技術。前者是一項較為穩定的監測系統,對于這項技術來說,整個防火墻的線路近乎于透明,可以很清晰地對外界數據進行監控和排查,確保外來數據的安全。而PacketFiltering則是指包過濾技術,它是使用較為廣泛的一種技術,主要是為各種基于TCP/IP協議數據報文出進的通道。現代多數情況下使用的是動態過濾,區別于以往的靜態過濾,它現對信息進行分析,然后運用防火墻預設的規則進行效驗,確保有問題的某個數據包能夠及時被發現并阻止;二是做好企業內部計算機網絡的日常管理。我們知道,來自計算機網絡內部的問題要遠大于外部的問題,要想內部不出問題,就需要從內部多個方面入手。技術人員應當定期地進行病毒和木馬的查殺并且不定期地進行抽查,將可能出現的問題扼殺在萌芽階段。要進行必要的身份設置,根據工作人員工作權限和工作內容的不同設置不同的身份口令,建立不同權限的身份賬號,設定訪問和修改的權限,并且對這些身份資料進行定期的核查。最后是做好各種補救措施。安全隱患的預防措施再完備也無法保證不會出現問題,企業應當做好各種準備,將重要數據進行備份,確保在出現問題時能夠及時解決,將損失降低到最低范圍內。
(1)同軸電纜傳輸系統主要包含同軸電纜網、干線系統放大器間隔配置、放大器級連等;附屬設備包括用于干線分路的過電型分支器、分配器等。同軸電纜由內是用介質使內外導體絕緣并且保持軸心重合的電纜,由內導體、絕緣體、外導體和護套四部分組成。通過結構可以分為封閉竹節型、藕芯型以及物理發泡聚乙烯絕緣型三種類型。同軸電纜開始為實芯聚乙烯絕緣同軸電纜,后來發展為化學發泡聚乙烯絕緣同軸電纜,縱孔聚乙烯同軸電纜,現在多采用物理發泡聚乙烯型絕緣電纜。同軸電纜特性阻抗一般為75Ω,電纜衰減特性與信號的頻率、電纜粗細、長度有關,低頻信號、細芯的電纜衰減量大,因為衰減量與電纜的長度成正比,用干線放大器來補償電纜對信號電平進行補償,使干線能夠遠距離傳輸。溫度升高,衰減量升高,溫度系數約為0.2%/℃。同軸電纜信號傳輸距離越遠,級連越大,系統指標下降越多,系統維護就比較困難,服務水平就會下降。
(2)光纜傳輸系統是由光纜、光源發射機、光線放大器、和光線接收器組成。從切面看,光纜包括導電線芯、光纖、加強的構件、還有保護層四部分。光纖按電磁場分布可分為單模光纖和多模光纖,單模光纖的工作帶寬較寬,有線電視多采用單模光纖。1970年,在美國首先發明出來20dB/km光纖;1989年在美國開始出現有線電視光纖傳輸;1992年我國開始出現電視信號光纖傳輸。光纜傳輸技術具有損耗小(1310nm:0.4dB/km,1550nm:0.25dB/km),可以實現電視信號的長距離傳送,保證電視信號質量完好。光纖頻帶比較寬,在最低損耗區的頻帶寬度數值為30000GHz,由于單個光源占用的帶寬比較小,采用相干光通信技術,可以在30000GHz范圍內容納上百萬個頻道,使有線電視信號能夠均勻地傳輸到各個節點。光纖傳輸只傳輸光,不導電,不受電磁場影響,所以抗干擾能力強。
(3)微波傳輸系統是由微波發射系統和微波接收系統組成,微波發射系統有微波發射機、電纜、合成器、還有發射天線等,接收系統有微波接收天線、供電器、變頻器等。微波傳輸場合有國家微波干線的大微波、衛星、單路與多路FM(調頻)微波、AM(調幅)微波、多路微波分配系統MMDS。微波傳輸優點有:頻帶寬,空間傳輸2500-2700MHz,接收分配111-750MHz;傳輸質量高,穩定性強,適應性和靈活性強。微波傳輸缺點是發射與接收應在視距范圍內進行,信號怕遮擋,易受干擾,反射出重影等。
(4)混合傳輸比如光纖同軸混合網-HFC,它是由光纖作為干線、同軸電纜作為分配網,構成光纖同軸混合網(HFC)。HFC具有光纖和電纜共同的優良特性,它們通過有效的結合,使有信號能夠高效高質的傳輸、分配。在雙向有線電視中,由前端向用戶終端傳送的信號叫下行信號或正向通路信號;信號從用戶端向前端傳送的通路成為反向通路或上行通路。HFC采用頻分復用的技術,將5-1000MHz的頻段分為上行通道和下行通道:5-65MHz為上行通道,可作為非廣播業務,為了提高抗干擾能力,采用QPSK(或16QAM)調制。87-1000MHz為下行通道87-550MHz,全部用于模擬電視廣播;550-750MHz為下行數字通信信道。
2用戶分配系統
2調整變壓器的安全運行狀態
在電力系統中,變壓器是最為常用的電氣設備之一,但是變壓器在具體的運行中出現的了比較大的損耗情況,因此,降低變壓器的能量耗損情況,優化變化器安全運行的方式對電網的安全運行有著重大意義。然而就目前的變壓器運行狀態來看,由于受到各種因素的影響,我國電網中變壓器的運行還沒有嚴格的管理和規定,而是任其自然運行,導致其運行有時會超出安全運行的范圍和標準,因此有必要通過相關的技術措施,確保變壓器在運行過程中消耗能源的情況得到降低。控制變壓器開關操作的頻率由于變壓器在啟動和關閉的瞬間會使電壓出現較大的改變,增加了能源的損耗。因此,操作人員應該根據電網運行的主要規律,讓負載運行的操作保持較長的維持時間,另外還可以按照電網安全運行的要求控制開關操作的頻率,減少開關的使用次數,盡量在少數有需要的情況下切換開關,這樣有利于減少能量的消耗,進而達到變壓器安全運行的根本目的。確定變壓器安全運行方式在工作進行的過程中,不少電網系統的工作人員對變壓器的運行操作存在一定的誤解:變壓器的使用臺數是越少越好,只要確保變壓器能承受住網絡負載,變壓器的臺數多,它的負載量就越大,所以大多數工作人員都是用一臺變壓器保持運行;同樣的,電壓器運行選擇時,更側重于選用容量小的變壓器。這樣的作法,他們認為可以減少能量的損耗或容量損失,其實這樣的運行方式,會在一定程度上增加變壓器的運行負擔,進而造成更大的能源損失,使變壓器的安全運行受到影響。所以,在確定變壓器的運行方式時,應該全面分析計算變壓器的參數、運行特性和負載情況,確保變壓器找到合適的運行方式,實現最優化的運行效果。全方位考慮各種相關因素要想保障變壓器的安全運行,就應該依據電力企業的運行要求,對變壓器運行的重點進行選擇。如果系統對功率因數的提高比較重視,那么重點就是調整變壓器的有功功率;如果電力系統設定的要求是在節能省電等方面,那么重點就是調整變壓器的無功功率;如果電力系統無特殊要求,那么要綜合考慮調整變壓器的有功功率和無功功率。
3選擇合理的電網運行方式
經過計算和分析,合理、適當的調整電網運行時產生的電壓,可以促進能源的消耗和內部功率損耗在一定程度得到降低,達到電網內部能源的最優化。由于電力網絡的能量損耗狀況與用戶用電產生的負荷有著一定的聯系,據觀察可知,如果用戶負荷的曲線處在較為平整狀態,那么電網的損耗就會降低,能源消耗現象會有所好轉。因此,應該將曲線高的地方來填補低的位置,有效控制電網的損耗的情況。此外,制定合理的檢修設備的計劃,由于電網的功率和能量的損耗要比實際運行時大得多,所以工作人員在對電力系統進行維修時,盡可能的通過帶電檢修或者檢修時間減少等方式,從根本上將因為檢修設備導致電網損耗的情況減少。
局域網絡骨干及承載能力的要求:局域網的網絡骨干是指局域網內中心交換機與接入交換機之間的骨干連接,地區和市級稅務局局域網主干應能夠滿足1000M的連接,縣局基層單位局域網的主干應能夠滿足100M的連接要求。
網絡核心及處理能力的要求:地區和市級稅務局局域網中心交換機系是整個網絡的核心,除承載本地局域網數據交換外,還要承載不同接入交換機間、不同VLAN間的數據傳輸與交換,應具有很高的交換容量和處理能力。另外,核心匯聚設備,中心交換機還應具有較高的千兆端口密度,大容量交換處理能力,中心交換機無阻塞交換容量應≥64Gbps,第三/第四層處理包能力應達到線性速率,在啟用QoS和ACL安全過濾功能的情況下,IP/IPX包處理性能容量應≥48Mpps。中心交換機應具有與地區和市級稅務局原有中心交換機組成雙核心冗余系統的能力,除了雙機熱備份功能外,還應具有雙機之間的第二層和第三層負載均衡功能。
路由交換機性能及要求:各接入節點的路由交換機同時承擔路由接入和本地路由交換的功能,應支持(或提供)千兆/百兆光纖上聯,應具有24個10/100M端口和一個以上擴展插槽,支持線速成路由交換。24端換機全雙工下的無阻塞交換容量應≥8.8Gbps,第三層包轉發速率≥6.6Mpps,路由器交換機還應具有VLAN、組播、QOS及網絡安全控制功能。
可靠性和高可用性要求
網絡的總體可靠性應達到99.999%以上(通過冗余方式),中心交換機應采用模塊化機箱式設計。支持電源及主要部件的冗余,支持在線插拔、在線操作系統升級的功能。網絡設備的平均無故障時間應≥60000小時。網絡應具備設備、關鍵部件、鏈路和路由的冗余,并能夠實現第二層和第三層流量的負載均衡。主備部件、主備設備、主備鏈路的自動切換時間應≤5秒。
服務質量保障的要求
網絡應具備IP數據分類、接入速率控制、多種隊列機制、先期擁塞控制、帶寬保證等QoS功能,以保證稅收征收管理業務得以優先服務,并能支持視頻會議、視頻點播、語音的實時多媒體應用。業務分類。網絡操作系統應支持數據包的業務分類(CoS)、網絡設備的硬件應相應地支持多硬件隊列。網絡設備應能根據用戶所在網段、應用類型、流量大小自動對業務進行分類。分類的實施應符合Ethernet802.1p、IPToS、IPDSCP國標標準。
接入速率控制。網絡應能提供接入速率控制功能,接入網絡的業務應遵守其接入速率承諾,對超過承諾速率的數據將被丟棄或標以最低的優先級。
隊列機制。網絡設備應具有先進的隊列機制和擁塞控制機制,對不同等級的業務進行不同的處理,包括時延的不同和丟包率的不同。
先期擁塞控制。網絡設備應具備先進的技術,在網路出現擁塞前就自動采取適當的措施,進行先期擁塞控制,避免瞬間大量的丟包現象。帶寬保證。對重要的關鍵應用,應可通過帶寬保證的方式提供QoS服務。
組播功能的要求
網絡系統應具有組播功能,組播的支持不僅能在三層實現IP組播,還要能在第二層(以太網層)對組播流量進行控制。網絡系統(或設備)應支持IGMP、IGMPSnoo-ping、PIM-DM、PIM-SM等相關的組播協議,并能夠支持PIM與DVMRP協議的互通。
協議與標準的支持
以支持TCP/IP協議為主,兼支持IPX、DEC-NET、Apple-Talk等協議。支持RIP、RIPv2、OSPF、IS-IS等多種國際標準的路由協議。
網絡系統設計
1地區和市級稅務局中心機房交換機擴容
1.1網絡結構與主干
根據各地區和市級稅務局的實際需求,地區和市級稅務局局域網中心交換機必須與原有交換機組成雙核心冗余系統。因此,升級改造后局域網將呈雙星形拓撲結構,即以雙中心機房為星形結構的中心節點,局域網各接入層交換機都有兩條鏈路(千兆或百兆)分別連接至中心機房的兩臺中心交換機。網絡的主干連接為千兆或百兆以太網,主干帶寬為1GB或100M。雙星型網絡拓撲設計可帶來以下好處:中心節點完全冗余,系統核心層不存在單點故障。每個接入交換機與中心交換機都能夠獲得單獨帶寬,不存在帶寬共享和帶寬競爭的問題。網絡可靠性增強,各接入交換機各自獨立,任何接入交換機的網絡故障不會影響到其它節點。
拓撲簡單,網絡效率高,在雙星型網絡結構下,每個二級節點都只與中心節點互連,任一分支節點對另一分支節點的訪問只需經過中心節點即可,減少了數據傳輸的迂回和網絡延遲。
1.2中心交換機的性能與配置
地區和市級稅務局LAN升級改造的網絡核心層由兩臺企業級骨干多層交換機構成,一臺為原有的Catalyst5505,一臺為新交換機,兩臺中心交換機間通過多鏈路捆綁(GE或FEC)構成一個主干通道。核心層任務是為整個網絡提供數據交換、骨干路由,完成各個樓層交換機數據流的中央匯聚及分流。新增加的中心交換機采用Cisco多層交換機Catalyst4506,4506配置了第四代引擎模塊,互為冗余的2個1000WAC電源,48個10/100M以太網端口,24個10/100/1000自適應以太網電口和6個1000SX光纖千兆以太網端口。Catalyst4506的第四代引擎比第三代引擎采用了更高頻率的CPU和更高頻率的內存(333MHzCPU/133MHzMEM),內存配置也增加了一倍(512MB)。第四代引擎能提供64GB的交換容量和48Mpps第二/第三/第四層線速數據包交換能力及線速的QOS和ACL網絡安全控制。
1.3雙核心冗余系統的實現
地區和市級稅務局LAN中心交換機的雙核心冗余系統由新、舊中心交換機組成,雙核心冗余系統不僅要實現互為熱備份,還要實現第二、第三層的冗余和流量負載。
(1)第二層的冗余和負載
地區和市級稅務局局域網主干由核心層兩臺中心交換機構成,每臺接入層交換機都通過兩條(百兆或千兆)鏈路上聯核心層,其中,一條鏈路連接主中心交換機,另一條連接備中心交換機。為避免網絡循環的存在,必須在接入層交換機的上聯接口上啟用“生成樹”協議,同時,將主核心交換機設置成“根網橋”,備核心交換機設置成“備份根網橋”。這樣,樓層交換機與“根網橋”的鏈路成為主鏈路,與“備份根網橋”的鏈路成為備份鏈路
。為實現第二層(以太網層)的流量負載,可利用基于每一VLAN的生成樹協議(PVST)來實現,如圖1所示。通過適當的配置,可將中心交換機1設置成奇數號VLAN的根網橋,同時兼做偶數號VLAN的備份根網橋;而將中心交換機2設置成偶數號VLAN的根網橋,同時兼做奇數號VLAN的備份根網橋。這樣,正常情況下奇數號VLAN的流量通過與中心交換機1連接的鏈路轉發出去并交換;偶數號VLAN的流量通過與中心交換機2連接的鏈路轉發出去并交換。當其中一條鏈路出現故障時,所有流量自動切換到另一條路徑。
(2)第三層的冗余和流量負載
第三層的冗余與負載通過HSRP(熱備份路由協議)技術實現。HSRP是Cisco基于第三層(網絡層)的高可用性解決方案,采用HSRP即可實現路由(器)雙機冗余,也可實現流量負載均衡。HSRP可應用在配置有雙路由器和雙廣域網鏈路的網絡環境,也適合于應用在配置有路由引擎第三層交換機的園區局域網環境。HSRP的工作原理如圖2所示,主機A與B位于不同的網絡(或VLAN),從A到B有兩條可選路徑:一條經過路由器(或是三層交換機的路由引擎)A,一條經過路由器(或是三層交換機的路由引擎)B。可將路由器A設置成Active狀態,而把路由器B設置成Standby狀態,在正常工作時,主機A到B間的通信流量從路由器A走,只有當Active路由或其連接的鏈路出現故障時,系統才會激活Standby路由,路由器B承擔主機A、B間的通信流量。在HSRP協議規則下,Active路由和Standby路由的角色是由優先級手工來配置確定的,缺省時,每個路由器的priority值為100,優先級最高的將扮演Active角色。運用HSRP時,對于用戶主機來講是完全透明的,主機A并不需要知道自己是與路由器A通信還是與路由器B通信,而是與假想的虛擬路由器(Virtualrouter)通信。在圖2中,RouterA的E0地址是1.0.0.1優先級是110,是Active路由;RouterB的E0地址是10.0.0.2,優先級是100,是Standby路由;而VirtualRouter的IP地址是1.0.0.3,主機的網關只要指向VirtualRouter的IP地址是1.0.0.3即可。在地區和市級稅務局LAN中,兩臺中心交換機三層路由引擎卡是用來處理不同VLAN間的數據流量的,為了實現三層的流量負載均衡,可將主中心交換機的路由引擎設置成:奇數號VLAN為Active角色、偶數號VLAN為Standby角色;相反,備交換機的路由引擎設置成:偶數號VLAN為Active角色、奇數號VLAN為Standby角色。這樣,三層的網絡流量就可以在兩臺中心交換機之間均衡負載并互為備份。
2基層單位網絡擴充和改造
2.1網絡結構與組網方式
稅務網絡擴充與升級后,地區和市級稅務局采用2M幀中繼線路連接省稅務局;地區和市級稅務局以下網絡部分地區采用市———縣(區)———分局(所)三級網組網模式;部分地區采用市———縣(區)、分局、所二級網組網模式。大部分基層單位節點均通過交換機方式采用光纖2M線路上聯(利用G703/10Base-T轉換器),部分沒有2M光纖的基層單位節點通過路由器采用N*64k幀中繼線路上聯。稅務基層單位網絡擴充改造后,根據不同地市的具體情況,網絡結構分為兩種模式:
(1)市———縣(區)———分局(所)三級模式:這種模式下,所有分局、稅務所等基層單位先匯聚到縣局,再由縣局連接到地區和市級稅務局。
(2)市———縣(區)、分局、所二級模式:這種模式下,無論縣局還是分局或稅務所,直接與地市連接。稅務基層單位網絡擴充改造后,根據不同節點線路資源的具體情況,組網方式也分兩種模式:(1)交換機組網模式:對有條件采用2M光纖線路的節點,其節點間的廣域網互聯全部采用交換或路由交換模式,即節點與節點間通過交換機或路由交換機直接互連,并通過G703/10BASE-T實現線路間的接口和協議轉換。
2電力通信光傳輸網發展的現狀
2.1電力通信光輸網現存問題
我國的科學技術在新形勢下,得到了很大的提高,出現了許多的先進的設備、系統、管理手段等。基于新形勢的大背景下,人們對光纜和設備也進行了深入的研究,采用諸多先進的技術和管理方式來進行優化,因此我國電力通信光傳輸網發展到現階段中,存在有諸多的問題需要進行改進。首先,在電力通信光傳輸網中,光纜設備是其必不可少的部分,我國在電力通信光傳輸網中較多的采用的是ADSS光纜。而這類型的光纜若使用時間較長,再加上容易受到周邊環境的干擾,就這致使其存在有腐蝕隱患。這樣的隱患在很大程度上是落后于我國電網建設的,阻礙著我國的電力通信光傳輸網的進一步發展。其次,電力通信光傳輸網中,除去光纜設備這一基礎設施外,光傳輸網絡也是重中之重的。但是在現今這個社會中,我國的光傳輸網絡的可靠性和安全性不高。另一方面,在光傳輸網中,網絡資源并沒有得到充分的利用,致使網絡資源受到了很大的浪費。再加上光傳輸網絡中的設備在建成后也在逐漸的老化,因此設備的各個性能不能滿足電力通信光傳輸網絡的發展。
2.2電力通信光輸網優化的必要性
在以上的陳述中,可以看出我國的電力通信光傳輸網存在有設備以及光傳輸網這兩方面的問題,而這兩類問題還僅僅是顯著存在的,在很多的細微之外任留有別的漏洞。基于此,就要求對電力通信光傳輸網進行優化,既就通信資源管理系統的引入。只有將通信資源管理系統應用到我國的電力光傳輸網中,才能夠進一步使得電力通信優化,獲得到相應的效益,還能夠促使我國的電力通信水平得到較大的進步。從另一角度來講,隨著社會的不斷發展,人們對于生活品質的要求更高,通信水平的提高也就成為了人們追求的一項。因此對電力光傳輸網進行不斷的優化,并且將通信資源管理系統引用到電力通信中,才能夠進一步滿足人們對通信業務的要求。因此,對于電力通信光傳輸網的優化已經成為了一項勢在必行的任務,如何將通信資源管理系統應用到電力通信光傳輸網中也就成為了電力通信界的重中之重。
3如何將通信資源管理系統應用到電力通信光傳輸網中
3.1通信資源管理系統構成
要深入探究如何將通信資源管理系統應用到電力通信光傳輸網中,就首先要對通信資源管理系統的構成進行簡要的分析。電力光傳輸網中存在有可靠性和安全性不高的缺陷,而電力通信資源管理系統的引進,能夠為電力通信信息增加其可靠性、安全性以及精準性。這樣的優勢是因為:電力通信資源管理系統是采用了典型的客戶端加服務器的形式,這樣就能夠將系統中的數據統一的儲存在數據庫的服務器中,而用戶端計算機則進行資源管理軟件的安裝。通信資源管理系統由一下幾塊模板構成:(1)數據庫設計:客戶端/服務器的模式。(2)GIS系統,既地理信息系統。(3)系統軟件體系結構。(4)硬件組成。
3.2設備管理
在通信資源管理系統中,除去結構構成外,還需要有硬件設備,這樣才能夠引入到電力通信光傳輸網中。硬件設備的設置,主要是為了將電信通信系統進行硬件配置,進而對電力通信光傳輸網進行修改等的操作。與此同時,還能夠為其統計和分析光傳輸網中重大數據。而硬件設備的管理是以地理信息系統為基礎的,并且在此基礎上,分為傳輸設備、PCM設備、交換機設備等。只有將設備管理引進到電力通信光傳輸網中,才能夠為電力通信光傳輸網的整體系統提供其自身的硬件設備的配置、查詢以及維護信息的數據,到達統一化管理。
3.3資源管理
在通信資源管理系統中,除去對電力通信光傳輸網進行設備管理外,還能夠對其內部以及周邊的資源進行一個有效的整合管理。這也就是指:通信資源管理系統中,存在有一個報表管理模塊。這一部分,能夠促進電力通信光傳輸網的工作人員對整個網絡系統中的運行日志以及通信動態進行查詢,進而對通信網絡中的數據進行統計和分析,最終促使工作人員根據資料和數據得出最好的傳輸線路的方案。在形成方案之后,就能夠對電力通信光傳輸網中的各項可用資源進行一個合理并且精準的調度,使得傳輸網中的資源都能夠獲得到很好的利用,減少電力通信光傳輸網中諸多資源的浪費。通過對資源的合理調度,這樣才足以滿足每個用戶的電力通信業務的要求,客戶得到了滿意服務,才能夠為電力通信光傳輸網絡帶來更多的經濟效益。最終促進我國的電力通信光傳輸網獲得更大的發展空間。
3.4線路管理
在電力通信光傳輸網中,最為關鍵的部分就是傳輸網中所用的線路了。線路遍布整個網絡中,每一項線路都代表著很多的電力通信業務,牽涉到很多用戶的電力通信的使用。因此對于線路的管理也就成為了最為關鍵的一項任務。在對線路進行管理時,通信資源管理能夠達到傳輸電路調度一起傳輸線路的管理。通信資源在對電路進行管理中,是要求其建立在整個局站之間的,并且還要求在對電力通信光傳輸網進行操作時,要按照現有的手工業生產的各種業務流程來展開,這樣就能夠促使在整個電力通信光傳輸網的管理中,自動地形成電路的開通方式調度單。
2電網系統中對繼電保護自動化技術的具體運用分析
2.1繼電保護自動化技術對線路的接地保護
對于電力系統自動化保護裝置,從線路接地的不同設置上來說,有兩種不同的方式。第一種是要保證電路出現問題時,第一時間將電源切斷,從而保障電路整體的安全性,這種是在大電流情況下實施的保護措施,因此被稱為大電流型接地保護電路。而另一種則是要保證在電路出現小問題時,及時發出預警信號,使相關人員能夠盡快維修,這種電路主要針對小電流經過情況下實施的保護措施,也被成為小電流型接地保護電路。當電力系統電路粗線出現問題時,采取一定的措施,可以在短時間內,促使電路恢復正常運轉。以下三種為比較常見的情形:(1)零序電壓。在正常的電路系統中不存在零序電壓情況,電力系統的三個電壓屬于對稱關系,且每一個系統都相互獨立。但當電路出現問題時,零序電壓會在電路中出現,保護裝置將在這種情況下,則會對系統發出預警信號,并自動完成電壓降低工作,使得維修人員能夠及時根據電壓情況確定故障來源。(2)零序電流。電路出現問題時,零序電壓的產生,會引發零序電流的升高。此時,保護裝置會自動斷開電源,最大限度的保護整個電路。(3)零序功率。零序電流的升高范圍,隨著故障的出現而保持相對穩定性,此時的零序功率會自動改變方向,這樣就能夠確保裝置,有效預測整個電路的故障,并給予相應的保護。
2.2繼電保護自動化技術對變壓器的保護
變電器在電力系統中扮演著重要角色,其能夠改善電力系統的運行狀態,達到穩定運行的目的,同時強化電力系統的運行安全性,防止電力事故的發生。
2.3技術是影響變壓器的關鍵性因素
(1)變壓器接地保護。電壓器的種類有兩種,分別為接地和不接地。對于第一種可以通過零序電流對其進行保護。而第二種則通過零序電壓進行保護。(2)變壓器瓦斯保護。變壓器在應用的過程中存在一定的危險性,尤其是絕緣材料、油料等易被分解的物質,在具體應用過程中一旦受到電弧影響,就會產生危害人體健康的氣體。所以需要建立預警系統一旦油箱受到危害,產生毒氣,就應立即斷電,同時發出預警信號。(3)變壓器短路保護。短路是變壓器常見問題之一,在實際工作過程中,一旦出現短路現象,就會造成變壓器工作停滯,進而影響整個電力系統。因此變壓器應提前做好應對工作,采用電流繼電器保護變壓器不受短路的影響。在對變壓器進行阻抗保護時,主要依靠阻抗元件的作用,在運轉到達限制時間后,變壓器就可以自動斷電,避免發生短路現象。
一個供電企業想要正常的運營下去就需要使用大量的信息,通過收集信息、處理信息、傳送信息、執行信息來實現對整個供電企業的有效控制。但是,隨著信息化程度的不斷提高,信通部門人員配置跟不上快速增長的業務需求。這些供電企業只是將信息作為一種口頭形式,在實際執行上,無法貫徹落實。所以,供電企業需要設置相應的管理機構,并且通過這些管理機構來完善信息化系統建設。
1.2網絡病毒威脅著網絡信息的安全管理
計算機網絡系統網絡病毒直接影響到所有的網絡用戶信息的安全,也影響著供電企業的網絡信息安全。
1.3供電企業安全意識較為薄弱
供電企業一般將自己的關注點聚集在網絡的利用效率上,同時,在使用計算機網絡進行日常工作學習的過程中,也只關注其運行效率的高低,而對其信息的安全性的保護管理卻缺乏足夠的重視。在網絡運行的過程中,如果出現問題,也沒有足夠的實力以及專業的人員去處理,造成網絡信息系統的安全性受到很大的威脅。
1.4供電企業的網絡信息安全面臨著非常多的風險
(1)供電企業內部的影響。在供電企業的發展中,計算機網絡技術已經受到了廣泛的使用,使供電企業內部重要數據大部分需要在網絡上進行傳輸。這樣一來就為非法用戶竊取供電企業信息提供了溫床,導致供電企業內部信息出現混亂現象,使其難以維持一個正常的經營秩序。(2)網絡安全結構設置不科學。網絡安全結構設置不科學,主要表現如下:核心交換系統安排不科學,沒有分級處理網絡用戶,導致全部用戶具有相同的信息處理地位,這樣一來,不管是何人都可以對供電企業形成相應的威脅和影響。
1.5缺乏上網行為管理監控
網絡用戶通過Internet訪問娛樂網站、瀏覽購物網站、過度使用聊天工具、濫用p2p下載工具,引發不明的網絡攻擊、帶來網絡病毒、頻頻收到垃圾郵件、造成網絡堵塞等。沒有設置防火墻的電網會和容易收到病毒以及其他惡性軟件的破壞,造成數據的損失。目前大部分電網還沒有很好的設置防火墻,沒有做好網絡應用控制故縱以及帶寬流量管理工作,存在很大的隱患,時刻威脅著網絡的正常運行。
2電力系統網絡安全的相關維護技術
2.1防病毒侵入技術
供電企業設置防病毒侵入系統可以有效的阻止病毒的進入,防止病毒破壞電力系統的信息資料。防病毒侵入技術具體是從計算機上下載相應的殺毒軟件,同時需要按照相應的服務器,定期的維護防病毒系統,為其有效正常地運行提供切實的保障。除此之外,在供電企業的網關處還要安裝網關防病毒系統,指的是在電力系統的所有信息系統中去安裝一種全面防護的防病毒軟件,通過這個軟件去管理和處理各個環節,與此同時,建立科學合理的安全管理制度。借此有效的防御、檢測、治理計算機病毒的侵入。并且還要做好防病毒系統的升級工作,有利于及時的檢測和處理即將侵入信息管理系統的病毒。
2.2防火墻系統技術
防火墻系統指的是準許那些被信任的網絡信息順利通過,阻止那些非信任網絡信息通過。防火墻系統技術通過固定的信息集合的檢查點,在這個固定的檢查點來統一的、強制的檢查和攔截網絡信息。限制非法指令,保護自身存儲的信息。電力系統是在不同的環節實現管理、生產、計算以及銷售的,所以,整合全部的信息需要使用兩段不一致的信息渠道。之后通過篩選以及過濾,對信息的出入進行有效的控制,組織具有破壞作用的信息,使被信任的網絡信息順利通過,同時還要設置相應的訪問權限,為信息資源的安全提供切實的保障。
2.3信息備份技術
在傳輸電力系統的所有信息之前,需要進行相應的等級備份工作。等級劃分需要按照數據的重要程度來排列。并且統一管理備份信息,定期的檢查備份信息,為備份信息的準確性以及可用性提供切實的保障。借此避免當電力系統信息出現故障時,因為數據丟失給供電企業造成巨大的損失。
2.4虛擬局域網網絡安全技術
虛擬局域網技術就是指將局域網技術分成幾個不同的方面,使各個虛擬局域網技術都可以有效的滿足計算機實際工作的需要。因為在每個工作站上都存在局域網技術網段,每一個虛擬局域網網絡安全技術中的的信息不能很好的實現跟其他虛擬局域網網絡安全技術的順利交換。虛擬局域網網絡安全技術可以有效地控制信息的流動,有利于網絡控制更加的簡單化,為網絡信息的安全性提供切實的保障。
3維護電力系統網絡安全的管理工作
3.1強調安全制度建設的重要性
如果一個供電企業不具備完善的制度,就沒有辦法準確的確定信息安全,也就無法正確的衡量信息的合法性以及安全性,同時也無法形成針對性強的安全防護系統。所以,供電企業需要全面分析實際情況,在充分分析相關的網絡信息安全制度的前提下,按照供電企業的實際情況,為供電企業制定健全的、完善的、具有很強指導意義的安全制度。與此同時,要不斷的具體化、形象化安全制度,使其得到最大程度的貫徹落實。供電企業需要頒布相應的條文,連接供電企業的網絡信息安全管理和法律兩個主體,有效的懲治危害供電企業網絡信息安全的因素,保證供電企業網絡信息的安全性。
3.2設置專門的安全管理
部門設置專門的安全管理部門,通過這個部門來管理供電企業的信息安全,并且研究分析供電企業的相關資料,結合實際情況,設置適合供電企業實際情況的網絡安全管理系統,同時還要不斷升級和完善網絡安全管理系統。除此之外,還要設置特定的崗位,分級任務。按照不同等級來劃分系統的任務,并將任務下達到相關人員的手中。對這些人員進行垂直管理,不斷協調和配合部門內所有人員,為網絡安全管理系統安全有序地開展下去。
3.3網絡信息安全的意識和相應的措施
人類的意識決定著人類的行動,如果供電企業想要提升網絡信息的安全性,具體的做法如下,供電企業需要經過有效的學習以及培訓工作,使供電企業的信息管理部門形成正確的、科學的網絡信息安全意識。讓供電企業的員工熟練的掌握安全防護意識,提升挖掘問題的能力,提升工作的積極性以及創新性。第二步,通過對供電企業的人員進行網絡信息安全技能培訓。讓他們熟練掌握操作統計網絡信息的設備的正確使用,在這個前提下有效的管理供電企業內部網系統的網絡信息的安全性。
以實際地理位置為背景的電力設備分布圖,不僅能在設備管理上為用戶增加設備空間位置的信息,而且通過實時信息能準確地反映配電網的實時工作狀況。因此,GIS已成為配電網自動化不可缺少的組成部分。
一、數據組織
地理空間數據是指以空間位置為參考的數據,地圖是空間數據的一種表達方式,空間位置通常是用空間實體與某中參數坐標系統的關系來表達。
各種地理空間實體,如居民區、街道、市政管線、電話亭、電力線路等,在計算機中的表達一般抽象為點、線、面這3種最基本的實體,任何空間實體都可以用點、線、面,再加上說明和記號來表示。
這種空間數據的組織能滿足配電網自動化的要求,根據實際地理位置布置設備、線路,展示配電網的實際分布,采用層的概念組織圖形和管理基礎數據,自由分層,層次之間又可以靈活的自由組合。
與空間圖形數據對應的還有屬性數據,既對圖形相關要素的描述信息,如配電線路的長度、電纜型號、線路編號、額定電流、配變型號、編號、名稱、安裝位置、投運時間、檢修情況和實驗報告等。
這些屬性數據的用途為結合圖形進行檔案資料的查詢提供具體信息。對已經在管理信息系統(MIS)中錄入和使用的部分屬性數據,可通過共享途徑直接獲取,末錄入的則必須在GIS中進行錄入和編輯。
屬性數據可存于任何關系型數據庫中,如:SQLSERVER,SYBASE,ORACLE等傳統的關系型數據庫不能管理具有地理屬性的空間數據,所以大多以文件形式存儲。從數據的多用戶、訪問安全性以及數據操作的高效性來講,這種儲存形式力不從心。各大GIS公司相繼推出這類產品。如:ESRI公司的SDE(空間數據庫引擎),通過SDE把地理空間數據加到商業關系型數據庫:MAPINFO公司的SPATIALWARE上,可以將地理數據存儲到RDBMS中,ORACLE81SPATIAL使得ORACLE81數據庫具有空間數據的管理能力。
二、配電網GIS的建立
目前開發配電網GIS有兩種趨勢,一種是把GIS作為整個配電網自動化的基礎平臺,另一種是把GIS作為其中的組成部分,與SCADA等其他系統共同完成整個配電網自動化的功能。筆者認為第二種方案比較可行。原因是目前大部分地區SCADA系統的功能已經完成,并且投入運行,作為新增加的GIS只要通過數據庫的關聯,就能實現信息的共享,而且又能保證各個子系統的獨立性,使整個系統的可維護性增強。同時減少了開發GIS子系統的工作量,免去了資金的重復投入。
三、配電網自動化中GIS實現的功能及其特點
GIS在配電網自動化中的應用可以分為離線和在線兩個方面。
3.1離線應用方面主要包括:
A.圖形的操作:在以地理圖為背景的配電網分布圖上,可以分層顯示變電站、線路、變壓器、開關到電桿以及到用戶的地理位置。由于這些圖形均為矢量圖,可完成無級放大、縮小和漫游,并且地理的比例尺及視野可以任意設定。
B:空間數據測量:測量兩點、多點之間的距離和任意定義區域的面積。通過鼠標定位,既可得出該點的坐標,可完成配電線長度的測量,也可以統計供電區域的面積。
C:設備檔案管理:管理所有的配電系統設備檔案和用戶檔案,根據要求進行各種查詢統計。主要根據屬性數據與空間數據關系,進行雙項查詢。條件查詢(從數據庫查詢圖形,按設備的屬性數據庫查找設備地理位置,對典型設備可以進行查詢、顯示、列表、統計)和空間查詢(從圖形查詢屬性數據,在圖形上對任意設備進行定點查詢和多邊形小區查詢,并且顯示、列表和統計)
D:設備檢修管理:根據檢修管理指標,自動地進行校核,自動列出各項指標的完成情況,提醒工作人員安排設備檢修工作,并提出設備檢修計劃。
E:用戶報裝輔助決策:通過直接在地圖上部設報裝用戶位置,系統根據報裝容量,電流強度等自動的搜索設定范圍內(范圍值可以在界面上靈活設置)滿足要求的變壓器,選擇不同的變壓器系統自動在圖上畫出最佳的架設路徑,并給出具體的長度。
F:開操作票:把開操作票的任務放在GIS界面上完成,直觀、簡單地在地圖上用鼠標電擊選取操作對象,就能把操作對象的名稱及其當前狀態填入相應的操作票表單中,再在標準動作庫及術語庫中選擇操作目標結果,就能方便、準確地開操作票。
G:模擬操作:可以做計劃內停電檢修前的預演。分為拉開關、停線段、停饋線等不同方式,根據不同的操作自動搜尋停電范圍,預演操作結果,確認后打印停電通知單。
3.2在線應用
在線方面應用主要包括:
A:反映配電網的運行狀況:讀取SCADA系統實時狀態量,通過網絡拓撲著色,反映配電網實時運行狀況。對于模擬量,通過動態圖層進行數據的動態更新,確保數據的實時性。對于事故,推出報警畫面(含地理信息),顯示故障停電的線路及停電區域,做出事故記錄。
B:在線操作:在地理接線圖上可直接對開關進行遙控,對設備進行各種掛牌和解牌操作。
C:負荷管理:根據地圖上負荷控制點的位置,結合獨立運行的負荷監控實時系統,以用戶的負荷控制終端的基本數據為數據,實現各種查詢和分析功能,用圖表方式顯示結果。根據負荷點的地理分布及其各種實測數據,進行區域負荷密度分析,制定負荷專題圖,通過不同時期的對比,輔助電網規劃。
D:停電管理:他是配網自動化中管理系統的重要組成部分,利用打來的故障投訴電話彌補配電自動化信息采集的不足,根據用戶停電投訴電話中故障地點的數量和位置,進行故障定位,確定隔離程序;并且分析故障停電的范圍,排除可能的故障點順序。根據維修隊伍的當前位置,給出到達故障地點的最佳調度路徑,可以迅速、準確地找到并隔離故障點,恢復供電。
E:與用戶抄表與自動記費系統接口:遠方抄表與自動記費系統向GIS傳送用戶地址、用戶的名稱以及用電負荷等信息,GIS可以顯示抄表區域和區域的負荷情況,使數據更加直觀。
四、系統的開發
應根據GIS在配網自動化中的應用功能進行模塊劃分,由于GIS數據量大,維護工作比一般管理系統復雜,需要一定的專業知識,另一面,根據供電企業部門的職能劃分,對GIS也提出了不同的要求。因此對建立整個配網GIS來說,根據功能大致可分為3個自系統。
A:系統編輯,系統自維護,主要完成配電網圖形的編輯和數據庫的維護。
B:實時運行子系統,能夠對配電設備進行各種操作,并實時反映操作結果。
C:瀏覽,查詢子系統,查看當前電網狀況,完成各種查詢、統計和分析。
隨著平臺及應用技術的不斷發展,GIS的應用越來越來深入,廣泛。
二。配電網饋線保護的技術現狀
電力系統由發電、輸電和配電三部分組成。發電環節的保護集中在元件保護,其主要目的是確保發電廠發生電氣故障時將設備的損失降為最小。輸電網的保護集中在輸電線路的保護,其首要目的是維護電網的穩定。配電環節的保護集中在饋線保護上,配電網不存在穩定問題,一般認為饋線故障的切除并不嚴格要求是快速的。不同的配電網對負荷供電可靠性和供電質量要求不同。許多配電網僅是考慮線路故障對售電量的影響及配電設備壽命的影響,尚未將配電網故障對電力負荷(用戶)的負面影響作為配電網保護的目的。
隨著我國經濟的發展,電力用戶用電的依賴性越來越強,供電可靠性和供電電能質量成為配電網的工作重點,而配電網饋線保護的主要作用也成為提高供電可靠性和提高電能質量,具體包括饋線故障切除、故障隔離和恢復供電。具體實現方式有以下幾種:
2.1傳統的電流保護
過電流保護是最基本的繼電保護之一。考慮到經濟原因,配電網饋線保護廣泛采用電流保護。配電線路一般很短,由于配電網不存在穩定問題,為了確保電流保護動作的選擇性,采用時間配合的方式實現全線路的保護。常用的方式有反時限電流保護和三段電流保護,其中反時限電流保護的時間配合特性又分為標準反時限、非常反時限、極端反時限和超反時限,參見式(1)、(2)、(3)和(4)。這類保護整定方便、配合靈活、價格便宜,同時可以包含低電壓閉鎖或方向閉鎖,以提高可靠性;增加重合閘功能、低周減載功能和小電流接地選線功能。
電流保護實現配電網保護的前提是將整條饋線視為一個單元。當饋線故障時,將整條線路切掉,并不考慮對非故障區域的恢復供電,這些不利于提高供電可靠性。另一方面,由于依賴時間延時實現保護的選擇性,導致某些故障的切除時間偏長,影響設備壽命。
2.2重合器方式的饋線保護
實現饋線分段、增加電源點是提高供電可靠性的基礎。重合器保護是將饋線故障自動限制在一個區段內的有效方式「參考文獻。參見圖1,重合器R位于線路首端,該饋線由A、B、C三個分段器分為四段。當AB區段內發生故障F1,重合器R動作切除故障,此后,A、B、C分段器失壓后自動斷開,重合器R經延時后重合,分段器A電壓恢復后延時合閘。同樣,分段器B電壓恢復后延時合閘。當B合閘于故障后,重合器R再次跳開,當重合器第二次重合后,分段器A將再次合閘,此后B將自動閉鎖在分閘位置,從而實現故障切除、故障隔離及對非故障段的恢復供電。
目前在我國城鄉電網改造中仍有大量重合器得到應用,這種簡單而有效的方式能夠提高供電可靠性,相對于傳統的電流保護有較大的優勢。該方案的缺點是故障隔離的時間較長,多次重合對相關的負荷有一定影響。
2.3基于饋線自動化的饋線保護
配電自動化包括饋線自動化和配電管理系統,其中饋線自動化實現對饋線信息的采集和控制,同時也實現了饋線保護。饋線自動化的核心是通信,以通信為基礎可以實現配電網全局性的數據采集與控制,從而實現配電SCADA、配電高級應用(PAS)。同時以地理信息系統(GIS)為平臺實現了配電網的設備管理、圖資管理,而SCADA、GIS和PAS的一體化則促使配電自動化成為提供配電網保護與監控、配電網管理的全方位自動化運行管理系統。參見圖2所示系統,這種饋線自動化的基本原理如下:當在開關S1和開關S2之間發生故障(非單相接地),線路出口保護使斷路器B1動作,將故障線路切除,裝設在S1處的FTU檢測到故障電流而裝設在開關S2處的FTU沒有故障電流流過,此時自動化系統將確認該故障發生在S1與S2之間,遙控跳開S1和S2實現故障隔離并遙控合上線路出口的斷路器,最后合上聯絡開關S3完成向非故障區域的恢復供電。
這種基于通信的饋線自動化方案以集中控制為核心,綜合了電流保護、RTU遙控及重合閘的多種方式,能夠快速切除故障,在幾秒到幾十秒的時間內實現故障隔離,在幾十秒到幾分鐘內實現恢復供電。該方案是目前配網自動化的主流方案,能夠將饋線保護集成于一體化的配電網監控系統中,從故障切除、故障隔離、恢復供電方面都有效地提高了供電可靠性。同時,在整個配電自動化中,可以加裝電能質量監測和補償裝置,從而在全局上實現改善電能質量的控制。
三。饋線保護的發展趨勢
目前,配電自動化中的饋線自動化較好地實現了饋線保護功能。但是隨著配電自動化技術的發展及實踐,對配電網保護的目的也要悄然發生變化。最初的配電網保護是以低成本的電流保護切除饋線故障,隨著對供電可靠性要求的提高,又出現以低成本的重合器方式實現故障隔離、恢復供電,隨著配電自動化的實施,饋線保護體現為基于遠方通信的集中控制式的饋線自動化方式。在配電自動化的基礎上,配電網通信得到充分重視,成本自動化的核心。目前國內的主流通信方式是光纖通信,具體分為光纖環網和光纖以太網。建立在光纖通信基礎上的饋線保護的實現由以下三部分組成:
1)電流保護切除故障;
2)集中式的配電主站或子站遙控FTU實現故障隔離;
3)集中式的配電主站或子站遙控FTU實現向非故障區域的恢復供電。
這種實現方式實質上是在自動裝置無選擇性動作后的恢復供電。如果能夠解決饋線故障時保護動作的選擇性,就可以大大提高饋線保護的性能,從而一次性地實現故障切除與故障隔離。這需要饋線上的多個保護裝置利用快速通信協同動作,共同實現有選擇性的故障隔離,這就是饋線系統保護的基本思想。
四。饋線系統保護基本原理
4.1基本原理
饋線系統保護實現的前提條件如下:
1)快速通信;
2)控制對象是斷路器;
3)終端是保護裝置,而非TTU.
在高壓線路保護中,高頻保護、電流差動保護都是依靠快速通信實現的主保護,饋線系統保護是在多于兩個裝置之間通信的基礎上實現的區域性保護。基本原理如下:
參見圖3所示典型系統,該系統采用斷路器作為分段開關,如圖A、B、C、D、E、F.對于變電站M,手拉手的線路為A至D之間的部分。變電站N則對應于C至F之間的部分。N側的饋線系統保護則控制開關A、B、C、D的保護單元UR1至UR7組成。
當線路故障F1發生在BC區段,開關A、B處將流過故障電流,開關C處無故障電流。但出現低電壓。此時系統保護將執行步驟:
Step1:保護起動,UR1、UR2、UR3分別起動;
Step2:保護計算故障區段信息;
Step3:相鄰保護之間通信;
Step4:UR2、UR3動作切除故障;
Step5:UR2重合。如重合成功,轉至Step9;
Step6:UR2重合于故障,再跳開;
Step7:UR3在T內未測得電壓恢復,通知UR4合閘;
Step8:UR4合閘,恢復CD段供電,轉至Step10;
Step9:UR3在T時間內測得電壓恢復,UR3重合;
Step10:故障隔離,恢復供電結束。
4.2故障區段信息
定義故障區段信息如下:
邏輯1:表示保護單元測量到故障電流,
邏輯0:表示保護單元未測量到故障電流,但測量到低電壓。
當故障發生后,系統保護各單元向相鄰保護單元交換故障區段,對于一個保護單元,當本身的故障區段信息與收到的故障區段信息的異或為1時,出口跳閘。
為了確保故障區段信息識別的正確性,在進行邏輯1的判斷時,可以增加低壓閉鎖及功率方向閉鎖。
4.3系統保護動作速度及其后備保護
為了確保饋線保護的可靠性,在饋線的首端UR1處設限時電流保護,建議整定時間內0.2秒,即要求饋線系統保護在200ms內完成故障隔離。
在保護動作時間上,系統保護能夠在20ms內識別出故障區段信息,并起動通信。光纖通信速度很快,考慮到重發多幀信息,相鄰保護單元之間的通信應在30ms內完成。斷路器動作時間為40ms~100ms.這樣,只要通信環節理想即可實現快速保護。
4.4饋線系統保護的應用前景
饋線系統保護在很大程度上沿續了高壓線路縱聯保護的基本原則。由于配電網的通信條件很可能十分理想。在此基礎之上實現的饋線保護功能的性能大大提高。饋線系統保護利用通信實現了保護的選擇性,將故障識別、故障隔離、重合閘、恢復故障一次性完成,具有以下優點:
(1)快速處理故障,不需多次重合;
(2)快速切除故障,提高了電動機類負荷的電能質量;
(3)直接將故障隔離在故障區段,不影響非故障區段;
(4)功能完成下放到饋線保護裝置,無需配電主站、子站配合。
四。系統保護展望
繼電保護的發展經歷了電磁型、晶體管型、集成電路型和微機型。微機保護在擁有很強的計算能力的同時,也具有很強的通信能力。通信技術,尤其是快速通信技術的發展和普及,也推動了繼電保護的發展。系統保護就是基于快速通信的由多個位于不同位置的保護裝置共同構成的區域行廣義保護。