[科普中国]-网络状态

网络状态可以时时监护你的流量走向、网络速度，给用户准确的时时网络状态。在进行严格等值变换的条件下，实现了不同用户间由某一公用输电路径为其提供服务向各自由独立的输电路径为其提供服务的完全等值的解耦过程。

概念简单的网络状态工具，是一个监控TCP/IP网络的非常有用的工具，它可以显示路由表、实际的网络连接以及每一个网络接口设备的状态信息。Netstat用于显示与IP、TCP、UDP和ICMP协议相关的统计数据，一般用于检验本机各端口的网络连接情况以及不同网络元件间能量流动与分配的细节。

基于网络状态严格等值条件下的网损分摊分析研究背景电力市场化的环境要求掌握不同运行状态下不同网络元件间能量流动与分配的细节。潮流跟踪技术成为该工作的主要手段，它需要解决进出某一节点的功率分配问题和不同功率流过某一线路的损耗分摊问题，它们是解决原问题的关键。其中，前一问题由比例共享原则得到解决，该原则在网络原有节点处使用时是正确合理的，但在将有损线路变成无损线路而产生的虚拟节点处使用时，产生了偏差，因为虚拟节点的构造过程本身就存在不严格遵守电力网络的基尔霍夫电流和电压定律的缺陷。对后一问题，主要的解决方法有：按电流幅值平方比和电流幅值比分摊网损，并有针对有功和无功分量分别或联合进行的具体做法。其中，文献1将各用户功率单独和同时流过有损元件而产生的损耗区别处理: 前者按电流幅值平方比分摊，后者按电流幅值比分摊。该做法有新意，但分摊的公正合理性和准确性仍需加强。除此以外，文献2等更多地是通过数学工具分析网损分摊问题。尽管数学分析本身可以做到比较严密，但对数学分析过程遵守电力网络基本定律的程度还普遍缺乏严格的论证，其正确性和合理性有待进一步研究。

电气路径的等值解耦损耗分摊的结果应是网络状态的函数。当网络状态改变后，损耗分摊的结果也应随之改变。通常，实际应用往往是先给定某一网络状态，然后在保持该网络状态不变的前提下求损耗分摊的结果；当实际的网络状态改变后，可以类似地在使改变后的网络状态保持一定的前提下求得新的损耗分摊结果。因此，对图1(a) 所示情形，需要分析的问题应归结为：在维持网络状态不变的前提下(即在该网络状态条件下)，如何将电气路径Z上的损耗分摊给受端 n 个用户或负荷。

首先通过网络状态严格等值的途径来分析电气路径的独立解耦问题。该问题是解决损耗分摊问题的关键。对应到图1(a)情形，若公用电气路径Z能被等值解耦成 n 个独立的子路径，则问题也就迎刃而解了。

无论是将线路复功率损耗分摊给受端用户，还是分摊给送端用户，其分配原则是一致的，即只需按照各用户的复功率比或复电流的共轭比对总的线路复功率损耗进行分摊。

建立网损分摊原则的几点注意事项在建立网损分摊原则的过程中，有必要对相关的注意事项加以研究，从而确保原则的公正、合理。这些注意事项既可以用来指导原则的建立，也可以用来判别或检验所提原则的严密性。一般应对如下一些事项加以注意。

（1）网损分摊过程应严格保证系统运行状态不变

网损的分摊是在某一特定运行状态下进行的。若系统运行状态发生改变，则分摊的结果也应随之改变；若状态不变，则分摊的结果就应确定不变。即网损分摊的结果是系统运行状态的单值函数。因此，网损分摊过程应注意严格遵守系统的运行状态，不能因为方法的原因而对系统的运行状态造成人为的改变或破坏。若不能做到这一点，则求出的网损分摊结果只能对应于人为改变或破坏后的系统运行状态(它偏离了原始运行状态)，其结果不能保证充分正确。既然正确性都不能得到保证，那么公正合理性也就缺少了基础。

（2）网损分摊过程应严格遵守电路理论的基尔霍夫电流定律和电压定律

实际的电力网络是满足基尔霍夫电流定律和电压定律的。在网损分摊过程中，因方法等原因而新产生的电流和电压等物理量也应注意严格遵守这2个定律，这是电路理论最基本的要求。

（3）不同用户所分摊的网损在表达形式上应明显可分解

不同用户的功率流过同一线路后造成的损耗总量是一个综合作用的结果。要想将这一综合作用的损耗总量毫无疑义地或争议较少地分摊给各用户，就必须注意至少使不同用户所分摊的网损在表达形式上明显可分解。

（4）不同用户的公用电气路径的独立分解应在网络严格等值的条件下进行

不同用户的公用电气路径若能分解成相互独立的电气子路径，则各自承担的损耗份额就会一目了然。但在做电气路径的独立分解时，应注意严格遵循网络等值原理，即在不破坏外部网络端口条件的同时，各独立的子路径应严格与原路径等效。研究建立网络损耗分摊原则的过程是密切注意到上述各点的基本要求的，因此，所提出的分摊原则的公正合理性得到了理论保证。3

智能变电站通信网络状态监测信息模型研究背景以全站信息数字化、通信平台网络化和信息共享标准化为基本特征的智能变电站得到了迅猛发展。通信网络是智能变电站的重要组成部分，承担着实时和可靠传输采样值、断路器分合状态，甚至是跳闸命令、时钟同步信号等关键信息的重任。实现通信网络在线状态监测，对于保障智能变电站和电网的安全运行具有重要意义。

网络报文记录分析装置在智能变电站通信网络状态监测方面发挥了重要作用，其主要功能是记录通信网络上传输的各种报文，检测报文编码的正确性、时序的合理性及数据的合法性等。然而，通信网络中的各种设备（如交换机、保护装置等）都含有表征通信网络运行状态的参数，如果能直接对这些参数进行在线监测和分析，就可以更准确地掌握通信网络的运行状态，更好地实现网络状态监测、告警、故障诊断及故障定位等功能。

建立统一信息模型对各种表征网络运行状态的参数进行规范化表达，是实现通信网络状态监测的前提。但是IEC61850标准中主要提供了保护、测控等二次设备的信息模型，未建立通信网络的状态监测信息模型。尽管该标准的第2版中提出了少量与通信网络相关的逻辑节点模型，如通信信道监视（LCCH）、 通信服务跟踪（LTRK）、 主时钟监视（LTMS）等，但上述模型还较为简单，难以满足通信网络状态监测的应用需求。文献提出将交换机作为独立的二次设备来进行监测和管理，并建立了基于IEC61850的交换机状态监测信息模型，但未能涉及保 护、测控等装置通信状态的信息模型。此外，现有的通信网络配置描述方法还难以满足通信网络状态监测的需求。变电站配置描述语言（SCL）主要描述了变电站一次拓扑和二次设备，但对通信网络的描述则较为简单，仅描述了二次设备间的逻辑连接关系和网络地址，缺少对网络拓扑和通信网络状态监测信息模型的详细描述。

通信网络状态监测需求分析图2所示为智能变电站通信网络示意图，该网络主要由交换机、各种智能电子设备（IED）及通信链路等组成，图中PRP表示并行冗余协议。

仅对交换机的运行状态进行监测还难以全面掌握整个通信网络的运行状态。随着PRP、高可用无缝环协议（HSR）以及IEEE1588精确时钟协议等在智能变电站中的应用，普通IED中也含有一些可以表征网络运行状态的参数。例如：智能变电站通信网络可通过冗余配置来满足高可靠性及零故障恢复时间的要求。如图2所示，IED通过2个端口分别接入PRP网络的A网和B网，实现数据的“ 双发双收”。此时，IED能否正确发送或接收数据报文取决于IED中PRP协议的运行状态（即针对冗余报文的处理）。如果能直接对IED的通信运行状态进行监视， 则可以更方便地实现网络故障告警、诊断及定位等功能。此外，在IEEE1588时钟同步体系中，IED一般作为从时钟，可以监测到从时钟端口状态、时钟同步报文传输延迟、主从时钟偏差以及主时钟性能等信息。因此，对普通IED的通信状态进行监测也很有必要。

通信网络状态监测信息模型智能变电站通信网络中交换机的主要功能包括数据交换（透明网桥）、服务质量、虚拟局域网、快速生成树、端口镜像、多播过滤、广播风暴抑制和时钟同步等。文献已建立了较为完善的交换机状态监测信息模型，研究通过映射MIB对现有模型进行补充。

以基于PRP网络的IED为 例，说明应用功能分解/信息提取的方法建立普通IED状态监测信息的过程。图3所示为 PRP网络的状态信息图。PRP网络可监测的状态信息包括2类：一类是PRP节点自身的运行状态及统计信息；另一类是PRP节点所监测的网络其他节点信息。各种具体的状态信息如表1所示。PRP节点自身的运行状态可用逻辑节点类NPRP来表示，而被监测的节点可用逻辑节点类NNOD来表示，每一个被监测的实际节点均为该逻辑节点类的一个实例。表1中的只读和可控信息应分别采用 IEC61850标准中的整数状态（INS）和整数可控状态（ING）公共数据类。此外，文献中定义了PRP网络和HSR网络的MIB，通过映射MIB也可以补充相关的数据对象，如制造商、软件版本、运行模式等。4

本词条内容贡献者为:

李雪梅 - 副教授 - 西南大学