現場測試技術在智能變電站通信網絡中的應用

孫莉娜

（遼寧機電職業技術學院，遼寧丹東118009）

智能變電站通信網絡已成為電網的重要組成部分，其穩定、安全的運行是人們正常生產生活的保障。因此，在智能變電站通信網絡中，現場測試技術就顯得尤為重要。

1 智能變電站通信網絡的特點

智能變電站通信網絡以三層兩網結構實現了保護裝置采樣與跳閘信息輸出。與原有數據通信網絡相比，智能變電站通信網絡具有以下四個特點：

（1）在安裝方面，傳統的數據通信網絡通常以單星組網，其靈活性較差，安裝并不方便。而智能變電站通信網絡利用雙星或者環網進行組網，以更加靈活便捷的安裝方式克服了傳統數據通信網絡安裝上的弊端；

（2）在設備方面，原有數據通信網絡是使用民用級交換機，在很多方面都較為復雜與麻煩。智能變電站網絡通信設備，由原有民用級交換機改為了工業以太網交換機，以更高等級的材料，無風扇設計等優勢打破了原有安裝上的弊端；

（3）在數據方面，智能變電站通信網絡能夠更穩定地實現連接與傳輸，信息的傳輸與存儲量大，更好地實現了數據通信，這是原有的數據通信所不能比擬的；

（4）在對環境的要求上，有的數據通信網絡對于環境的要求高，溫度、濕度、灰塵、電磁環境等都會影響到工作的效果。而智能變電站通信網絡能夠更好的適應環境要求，在較為惡略的環境也能較好地工作。

2 智能變電站交換機的現場測試

智能變電站通信網絡具有傳統數據通信網絡所不具備的特點，已被廣泛應用。而現場測試技術是智能變電站通信網絡正常工作的保證，智能變電站交換機的現場測試，便是其現場測試技術之一，圖1為測試使用的測試儀及端口。

圖1 測試儀及端口

2.1 交換機的功能測試項目

交換機的功能測試往往要涉及到多方面的內容：（1）端口鏡像功能的測試需要將報文復制到端口，用端口a、c進行雙向鏡像，測試儀端口與端口相連接，以20 Mbit／s的速率進行報文的互發，端口c獲得a、b端口所發的報文必須準確［1］。（2）VLAN劃分功能是傳統通信安全問題與全網廣播問題的重要突破，為更準確地進行描述，在下文VLAN范圍、數量中來進行介紹。（3）報文優先級QoS功能的檢測，交換機向端口a、b發送兩條優先級不同的IEEE 802.1Q以80Mb it／s的速率傳輸到c端口，以此來進行延時及丟包率的監測，并且確保高優先級無丟包，且延時較小。（4）VLAN間報文隔離功能的監測要將不同VLAN的a、b端口配置交換機，測試儀端口1、2與a、b互發報文，并查看是否互發成功。然后再將相同VLAN的c、d端口以上述同樣方法和測試儀端口3、4進行報文的互發，并查看是否互發成功。對于兩次的測試結果，相同VLAN報文被轉發，而不同VLAN報文被隔離才能滿足測試的要求。（5）安全功能的檢查，安全功能的檢查分為硬件檢查與軟件檢查，硬件方面要進行各模塊與各端口的檢查，并且使用無風扇散熱，軟件方面要有權限，對無漏洞的防火墻和數據包過濾技術進行管理、修改等。（6）告警功能，將端口連接的設備進行重啟、中斷等特殊操作，來進行交換機告警功能是否正常監測。（7）IEC61588的功能檢測，該檢測主要是觀察其版本與實際鐘源的相同性，交換機點到點透明時鐘精確度在100 ns內。

2.2 交換機的性能測試項目

交換機性能測試的項目包括：（1）雙向線速轉發能力測試，測試儀端口連接交換機的所有端口，并分別使用不同RFC 2544標準字節長度進行雙向的測試，速率為線速各項測試30 s，確保雙向均能夠達到線速，并且要求沒有丟包和亂序幀。（2）雙向轉發時延的測試，因固有時延小于10μs，對于轉發，這里不再討論，同樣將測試儀的端口連接所有端口，使用不同RFC 2544標準字節長度雙向測試，速率為線速各項測試30 s，保證延時最大值小于50 ms。（3）雙向丟包率的測試，采用上述方式連接與測試，丟包率要保證為零。（4）MAC地址表容量測試，由端口2發送地址學習幀，測試端口1發送到端口2的測試流量的所有MAC地址，在所有地址正確學習的基礎上，改變端口2地址數目，進行最大MAC地址容量搜索。發送速率為端口50%的速率，并選擇多個不同端口驗證，保證MAC地址表的容量大于4K。（5）對于最大廣播包轉發速率測試，將測試儀端口與交換機的所有端口連接，并設置端口1作為廣播測試幀源端口，其他端口用于接收，要求在100端口速率時達到線速。把廣播包設置成抑制狀態，轉發的速率應是相應設置的抑制值。（6）Frame Error Filter的測試，同樣將測試儀端口連接到交換機的所有端口，然后進行RFC2889定義下的多種異常數據包的發送，交換機要做到全部非法數據包的丟棄［2］。（7）組播轉發性能的測試，依舊做好上面多次敘述到的連接方式，并設置端口1作為仿真組播源端口，發送線速組播報文至交換機，查看作為接受端口的其它端口是否能夠收到該報文，然后測試64，512和1518B幀長，時間為30 s的100組組播，應做到報文由線速轉發并且被所有VLAN端口所接受。（8）VLAN數量和范圍測試，將交換機的管理口與PC工作站進行連接，并建立VLAN ID最大、最小值，比如最大值為1，最小值為4094，保存、重啟交換機，保證VLAN ID數量不小于4K。（9）RSTP收斂時間測試，將端口1、端口2、端口3分別作為測試流量發送端口、到交換機的較短路徑與到交換機的較長路徑，通過端口1發送測試流量，由于端口2、3的路徑不等，所以只有端口2可以接受到測試流量，斷開端口2使測試流量從端口3轉發，并保證收斂時間不大于50 ms。

3 智能變電站通信網絡的現場測試

3.1 智能變電站通信網絡的基本性能測試

通信網絡基本性能的測試主要包括①光纖、超五類網線的物理鏈路和圖實一致性；②光功率裕度檢查；③光纖、超五類網線安裝工藝檢查。對于第一點，以設計圖紙為基礎，通過光時域反射儀繪制的OTDR曲線，來進行光纖長度、通道衰耗、熔接點連接質量等鏈路狀態的檢查。對于第二點，使用光功率計、衰耗器對所有光纖接受及發送功率、設備靈敏接受功率進行檢查，光功率裕度應小于5 dB。最后一點，測試人員還要熟知規范，并進行光纖、超五類網線安裝工藝檢查。

3.2 智能變電站通信網絡的整體性能測試

在交換機組網完成后，根據通信網絡整體測試平臺，進行網絡性能和故障恢復能力的測試。

①網絡突出量的測試，要根據RFC2544建議，進行幀長為128、256、512、1024、1280與1518B數據包的吞吐量測試［3］。②網絡傳輸延時的測試同交換機的延時測試類似，從A向B發送100個相應的數據幀，記錄通過B點的傳輸時間及分布。③網絡丟包率測試，類似于交換機丟包率的測試，分別100%、90%、80%的線速，進行數據包雙向發送30 s，并重復3此，取丟包率的平均值。④VLAN間報文隔離功能測試，同樣采用類似于交換機VLAN間報文隔離功能的測試，來保證相同VLAN報文轉發，不同VLAN報文隔離。⑤故障倒換時間測試，發送1000幀每秒的速率來進行單項測試，然后關閉一條鏈路等待期恢復，最后結束測試流量的發送，計算倒換時間并控制在50 ms內。

4 結束語

綜上所述，在智能變電站通信網絡中，現場測試技術的應用包含多個方面。無論是交換機的現場測試，還是通信網絡的現場測試，都有著嚴格的測試項目和要求。通過這些方面的測試，才能使智能變電站通信網絡的穩定與安全得到保障，更好地為人們服務。

［1］ 林國新，唐志軍，朱維鈞，等.智能變電站通信網絡的現場測試［J］.電力與電工，2012，32（2）：29-32.

［2］ 張小飛，李佩娟，王潔松，等.智能變電站網絡應用及測試技術探究［J］.江蘇電機工程，2012，31（4）：34-38.

［3］ 胡長金.智能變電站通信網絡可靠性研究［J］.電力系統，2011，30（17）：32-34.