智能变电站网络分析仪学习[研究材料]
调研报告 智能变电站状态检测新技术及应用
智能变电站状态检测新技术及应用变电检修室摘要：近年来，伴随能源变革趋势，打造新一代电力系统、构建能源互联网，提高电网智能化水平已成为必要条件。
状态监测系统采用高科技含量的传感器，运用尖端的测量和通信技术，并能进行高效的故障诊断对各种变电设备运行状态的在线监控、评价分析。
变电站状态监测系统使变电站的运行管理模式向更精益化的设备状态检修模式发展。
关键词：变电站状态监测；状态检修；二次设备；一次设备一、发展智能变电站状态检测新技术的重要性和可行性（一）变电站状态检测的意义电力系统是由发、送、输、配、用电设备连接而成的，整个变电站的安全运行直接取决于变压器、断路器、GIS等主设备的可靠运行。
状态监测是监测设备运行状态特征量的变化或趋势，评估电力设备是否可靠运行，或在重大故障发生前预知检修的需要。
如今电力系统把状态监测作为预防性试验的补充，可有效延长变电设备电气试验周期。
通过状态监测，设备故障先兆可被提早发现立即处理，设备使用寿命延长，运行人员巡视工作量减少，人力资源成本得以节约。
图1.1 配电网信息交换总线架构智能变电站是采用先进的传感器、信息、通信、控制、智能分析软件等技术，在实现数据采集，测控、保护等功能的基础上，还能支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站同常规变电站一样，智能变电站也需连接线路、输送电能，它能收集更广范围、更深层次的信息，并完成更繁杂的信息处理工作。
实现电网运行数据的全面采集和实时共享，变电设备信息和运行维护策略与调度中心全面互动。
智能变电站有一次设备智能化、信息交换标准化、运行控制系统自动化等主要技术特征。
（二）智能变电站状态检测系统结构IEC61850将智能变电站系统分为3层，即过程层、间隔层和站控层。
这个体系结构的划分是从逻辑上按变电站所要实现的控制、监视和继电保护功能划分的。
站控层包括站域控制、自动化站级监视控制系统、对时系统、在线监测、辅助决策等子系统和信息一体化平台。
智能变电站网络分析与故障录波一体化系统设计与实现
智能变电站网络分析与故障录波一体化系统设计与实现摘要南京南瑞继保电气有限公司的研究人员何君、刘明慧等，在2018年第8期《电气技术》杂志上撰文，通过分析智能变电站网络分析装置和故障录波装置发展现状，提出了一种适用于网络分析和故障录波应用场景的一体化系统设计方案。
系统结构由管理单元和采集单元组成，文中阐述了系统信息采集方案和数据处理流程，并分别论述了管理单元和采集单元的软件实现方案，解释了管理单元和采集单元总体功能定义和各应用模块组成架构。
通过实例对比分析，指出了一体化设计的优势，总结了设计方案的实用性和有效性。
文献[13]提出管理单元和前置采集单元的一体化系统设计架构，系统内部使用站控层MMS网络通信。
文献[14]提出“分散采集+集中分析”的思想，同样基于管理单元和采集单元架构，采集单元负责采集网络报文，管理单元实时分析和记录。
上述文献基于单装置的设计不能满足不同规模数据流量和组网方式情况下网络报文数据的采集要求。
基于采集单元和管理单元的系统设计缺乏统一的技术标准，采集单元和管理单元功能定位不够合理，“分散采集+集中分析”对管理单元实时性能要求较高，未充分发挥采集单元的作用，采集单元和管理单元采用站内MMS网络通信不适应现行标准和规范对于网络分析记录装置的要求。
本文基于“分散采集分析+集中配置展示”思路，提出一种新的网络报文分析和故障录波一体化系统设计，系统由多（单）台套采集单元和一台管理单元组成，采集单元实现报文实时采集分析和故障录波功能，管理单元负责系统配置及分析结果的展示。
1 系统设计本文设计的网分报文分析与故障录波一体化系统采其系统架构图如图1所示。
图1 系统架构为适应不同电压等级和不同组网方式智能变电站的报文采集需求，系统基于分散采集分析和集中展示的思路，采集单元完成报文采集、记录、分析以及故障录波功能，管理单元承担网络报文分析及故障录波后台功能。
采集单元通过高速采集口采集过程层网络、站控层网络和站内调度通信网络报文，广播报文或GOOSE、SV等组播报文直接将交换机转发范围内的某端口接入采集端口，MMS、104等单播报文需要在交换机上做镜像，然后将镜像端口接入采集端口。
智能变电站通信网络及其监测技术的应用研究
智能变电站通信网络及其监测技术的应用研究摘要电力行业作为一个国家与社会运行的重要基础，智能电网的建设能够在很大程度上对国家的经济发展与社会进步起着巨大的推动作用。
在智能电网建设过程中，必须不断加强电力通信网络技术以及监测技术两方面的应用研究，对先进的技术进行引进与创新，并根据我国电网建设的实际情况不断建设与改造智能化变电站，从而有效地提升变电站的通信能力，促使电网智能化能够尽快实现。
关键词智能变电站；通信网络；监测技术；应用研究1 智能变电站通信网络的特点第一，对安装方面而言，以往的数据通信网络一般是采用单星形组网，安装较为不便，且灵活性也不好，而智能变电站所采用的通信网络则是通过双星型或者是环网实现组网，其安装灵活方便。
第二，对设备方面而言，传统的数据通信网络通常使用的是民用交换机，其在诸多方面均很繁杂，而智能变电站采用的交换机是工业以太网交换机，其具有安全可靠性更高以及采用无风扇设计等方面的优势。
第三，对数据方面而言，智能变电站中的通信网络可以实现非常稳定的数据链接和传输，信息存储和传输量上均非常大，能够更好地进行数据通信，传统的数据通信是无法与之相比的。
第四，對环境要求方面而言，部分原有数据通信网络有着非常高的环境要求，电磁、温度、灰尘以及湿度等均会对其造成影响，但是智能变电站所采用的通信网络可以对环境有着很好的适应能力，在相对恶劣的环境可以很好地运行[1]。
2 智能变电站通信网络技术的应用研究2.1 中低压接入网通信技术应用研究由于中低压接入网有着位置分散、接入点多和覆盖面广等特点，通常从如下两方面对其进行研究，首先，接入网的通信技术，通过对现有的通信技术进行分析，目前通用的技术种类有PON技术、PLC技术和TD-LTE技术等。
其中PON 技术以及产品主要在各大电信公网中进行采用，目前在电网配电自动化以及电力光纤入户等诸多领域得到了不断的完善，当前PON产品主要分为有吉比特无源网络与以太网无源网络两种。
从几起案例看智能变电站网络分析仪的作用
工程技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald21①作者简介：李毅(1985，4—)，男，汉族，湖北随州人，本科，高级工程师，研究方向：变电二次现场检修。
DOI：10.16660/ki.1674-098X.2018.19.021从几起案例看智能变电站网络分析仪的作用①李毅 吴晨 周玉冰(国网随州供电公司 湖北随州 441300)摘 要：相比于常规综自变电站，智能变电站具有全站信息数据化和网络化的优势，而网络分析仪正是其数据采集分析的核心设备，能通过组网的方式采集全站所有智能设备发出的数据。
网络分析仪是智能变电站的重要设备之一，能通过组网的方式监视全站智能设备的信息，本文从几起智能故障的查找过程入手，从中分析网络分析仪在查找故障过程中的作用，以显示其在智能站运行中的重要地位。
关键词：智能变电站 网络分析仪 保护装置 合并单元 智能终端中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2018)07(a)-0021-02相比于常规综自变电站，智能变电站具有全站信息数据化和网络化的优势，而网络分析仪正是其数据采集分析的核心设备，能通过组网的方式采集全站所有智能设备发出的数据，包括设备自身运行信息、采集的数据以及开出信息等，从而监控全站所有智能设备的运行。
然而现场运行中多会忽视网络分析仪，使得其未能发挥所应能发挥的重要作用。
以下先简要介绍网络分析仪的运行原理，并从几起故障查找过程的分析中，引出笔者对网络分析仪所发挥作用的见解。
1 智能站网络分析仪功能简介智能变电站网络分析仪（以下简称为网分）主要由报文记录设备及分析主机构成，一般通过千兆光纤与智能站过程层交换机相连，能对基于IEC 61850通信网络的通信全过程进行报文记录，采集全站包括保护装置、测控装置、智能终端、合并单元等智能设备的SV/GOOSE/MMS通信网络的报文记录，然后通过分析主机对各网记录的报文进行详细分析，给出相关的结果，可用于监视全站网络状态、查找实时信息以及事故发生后的事件信息追查。
智能变电站信息网络技术探讨
智能变电站信息网络技术探讨摘要：智能变电站是一种基于信息网络技术的新型电力系统。
它具有实时监测、自动控制、远程操作和智能化管理等特点，能够提高电力系统的可靠性、稳定性和安全性。
本文将就智能变电站中的信息网络技术进行探讨，包括传感器技术、物联网技术、云计算技术、工业以太网技术等，以期为智能变电站的进一步研究提供有益参考。
关键词：智能变电站，信息网络技术，传感器技术，物联网技术，云计算技术，工业以太网技术正文：智能变电站是一种基于信息网络技术的新型电力系统。
它采用了先进的传感器技术、物联网技术、云计算技术、工业以太网技术等，实现了实时监测、自动控制、远程操作和智能化管理。
智能变电站的信息网络技术包含以下几个方面。
首先，传感器技术是智能变电站中最基础的技术之一。
它可以实时采集变电站运行过程中的电压、电流、温度、湿度、压力、振动等信息，并将这些信息传输到监测系统中。
传感器技术可以帮助变电站实现对设备运行状态的实时监测和异常诊断，及时进行维护和修理，提高系统的可靠性和稳定性。
其次，物联网技术也是智能变电站中重要的一环。
它将各种传感器、监测设备、控制器等设备连接在一起，形成一个统一的网络，实现设备之间的互联互通和数据共享。
物联网技术可以实现智能变电站的自动化管理和远程操作，节约人力和时间成本，提高效率和安全性。
第三，云计算技术是智能变电站信息网络技术中最前沿的技术之一。
它可以将海量的数据存储在云端，通过数据分析和挖掘等方法，提取有用信息，支持智能决策和控制。
云计算技术可以帮助智能变电站实现更加智能化和精细化的管理和控制。
最后，工业以太网技术也是智能变电站信息网络技术中重要的一环。
它是一种专门用于工业控制系统的网络，具有高可靠性、高带宽和强实时性等优点，可满足智能变电站对数据传输速度、数据安全性和数据稳定性等方面的需求。
工业以太网技术可以帮助智能变电站实现高效的数据传输和控制。
综上所述，智能变电站信息网络技术的发展可以为电力系统提供更加可靠、稳定、高效和安全的运行保障。
智能变电站实训报告总结
一、引言随着我国电力行业的快速发展，智能电网建设已成为国家战略。
智能变电站作为智能电网的重要组成部分，其技术研究和应用备受关注。
为了使电力专业学生更好地了解和掌握智能变电站技术，提高实际操作能力，我们组织了一次智能变电站实训活动。
本次实训活动以220千伏智能变电站为对象，通过理论学习、现场操作和数据分析等方式，使学生在实践中掌握了智能变电站的基本原理、设备组成、运行维护等方面的知识。
以下是本次实训的总结报告。
二、实训目的1. 使学生了解智能变电站的组成、工作原理和运行方式；2. 掌握智能变电站的设备操作、维护和故障处理方法；3. 提高学生的实际操作能力和团队协作能力；4. 激发学生对智能电网技术的研究兴趣。
三、实训内容1. 理论学习：通过查阅资料、课堂讲解等方式，使学生了解智能变电站的基本概念、发展历程、技术特点等。
2. 设备认识：带领学生参观智能变电站，认识一次设备、二次设备、保护装置、自动化装置等，了解其功能、原理和结构。
3. 现场操作：在指导老师的带领下，学生进行现场操作，包括设备调试、参数设置、数据采集等。
4. 数据分析：通过采集智能变电站运行数据，分析设备状态、运行趋势等，提高学生对智能变电站运行维护的认识。
5. 故障处理：模拟现场故障，让学生进行故障排查、处理和设备恢复，提高故障处理能力。
四、实训成果1. 学生对智能变电站的组成、工作原理和运行方式有了全面了解，掌握了智能变电站的基本操作和维护方法。
2. 学生的实际操作能力得到提高，能够熟练进行设备调试、参数设置和数据采集等操作。
3. 学生在故障处理方面取得显著进步，能够快速定位故障原因，提出解决方案。
4. 学生的团队协作能力得到锻炼，能够在实训过程中相互配合、共同完成任务。
五、实训心得1. 智能变电站技术发展迅速，作为电力专业学生，我们要紧跟时代步伐，不断学习新技术、新知识。
2. 实践是检验真理的唯一标准，理论知识与实际操作相结合，才能更好地掌握智能变电站技术。
智能变电站自动化系统网络结构分析及其优化开题报告
智能变电站自动化系统网络结构分析及其优化开题报告一、研究背景和意义智能变电站自动化系统是应用物联网、云计算等新兴技术而形成的新型电力系统。
其通过数字化、自动化和智能化的技术手段，将变电站的各种设备、设施连接成一个整体，实现对电力系统的实时监测、分析和控制。
智能变电站自动化系统的成熟与否，直接影响到电力系统的运行效率和稳定性。
因此，对其网络结构和优化的研究具有重大的实际意义。
在目前的研究中，智能变电站自动化系统网络结构和优化已成为研究热点。
文献中主要涉及到智能变电站网络结构的构建、网络优化的算法设计、网络性能的模拟仿真等方面的研究。
然而，网络结构的构建和网络优化算法的设计是基于变电站内部网络结构以及变电站和外部系统之间的网络联系建立的，而这些联系是非常复杂的。
在实践中，网络联系可能会受到电力负荷、天气等因素的影响，造成网络性能的下降。
因此，需要对智能变电站自动化系统网络结构进行深入研究与优化，以提高其运行效率和稳定性。
二、研究内容本课题旨在对智能变电站自动化系统网络结构进行深入研究，优化其网络性能，具体研究内容如下：1. 分析智能变电站自动化系统内部网络结构，建立相应的网络模型（包括拓扑结构、设备连接关系等），为后续的网络优化提供基础支持。
2. 研究现有的网络优化算法（如遗传算法、粒子群算法等），并根据智能变电站自动化系统的特点进行改进，以提高网络性能。
3. 设计网络性能的模拟仿真实验，分析网络性能的影响因素，检验算法的有效性。
4. 根据优化结果，提出实际应用中的调节措施和建议，改善智能变电站自动化系统的网络结构和性能。
三、研究方法本课题将采用以下研究方法：1. 文献研究法：对智能变电站自动化系统的发展历程、网络结构、网络优化算法等进行全面系统的梳理和总结。
2. 数学建模法：将智能变电站自动化系统的内部网络结构进行建模，研究网络结构的影响因素，并运用网络优化算法进行优化。
3. 实验仿真法：通过模拟仿真实验，分析网络性能的影响因素，检验算法的有效性。
智能变电站-培训材料
一、系统架构：一次设备断路器互感器说明：1)网络结构采用3层（站控层、间隔层、过程层）2网（GOOSE网、MMS网）结构，比常规自动化站增加过程层和过程层网络，过程层网络采用光纤以太网；2)站控层通过MMS方式通讯；过程层通过SV方式采样，目前主流为9-2；过程层通过GOOSE方式采集开关量并且跳闸；3)保护装置SV采样和GOOSE跳闸采用点对点的通讯方式，SV和GOOSE分开；测控装置通过组网方式，SV和GOOSE共网；4)低压保护：GOOSE和MMS共网运行，兼测保一体、智能终端、MU功能；5)其他设备：电度表采用点对点采样，故障录波器和记录分析仪采用组网方式获取数据。
上图就是一个数字化变电站的基本结构，从上而下，图示的互感器与断路器是常见的一次设备，大家参照下表就可以看出两者区别。
常规站大家都了解，就是采用电缆接线后，采集模拟量上送到各装置。
不过有些数字化改造站的一次设备依然使用传统互感器、开关；间隔层与站控层与数字化站没有区别。
不同之处就是在MU合并装置上增加了交流模拟插件，用来采集常规一次设备的电压、电流等模拟量。
网络结构解析站控层：设备包括主站设备，如监控主机、监控备机、工程师站、远动机、故障录波、网络分析仪、信息子站等。
间隔层：设备包括保护、测控、电度表、直流、UPS、电度采集器等。
过程层：设备包括合并单元、智能终端、光/电CT、PT、智能机构等。
MMS网：保护、测控等设备与监控通讯的网络，走61850协议。
设备包括保护、测控、监控、故障录波等。
GOOSE网：合并单元、智能终端通过光纤上GOOSE交换机，同时保护、测控也上了GOOSE网，进行信息交换。
GOOSE网相当于取代了原来常规站测控、保护的电缆接线工作。
连接设备包括MU、智能终端、测控、保护、网络分析仪、故障录波器等。
注意：10KV目前没有走单独的GOOSE网，走的是GOOSE/MMS合一的网络，即是在一个交换机中，既有GOOSE报文又有MMS报文，而不像高压部分GOOSE和MMS是单独分开的。
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1. 按电压等级和网络配置故障录波和网络报分记录分析装置的原因： 防止同一设备跨不同电压等级网络。 防止同一设备跨接双网。
2. 由于数字式故障录波和网络报文记录分析装置的接入量有限，当接 入量较多时，单个网络可配置多台装置。
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b）主变宜单独配置主变故障录波装置； c）故障录波装置和网络报文记录分析装置应能记录所有MU 、过程层GOOSE网络的信息。录波器、网络报文记录分析 装置对应SV网络、GOOSE网络、MMS网络的接口，应采用 相互独立的数据接口控制器。
实际应用设计时，带宽使用率建议控制在40%以下，即控 制在5000KB，22通道约合4个MU，9通道约合7个MU。
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故障录波及网络分析仪配置原则
工程使用
◦ VLAN划分 ◦ 光口分配 ◦ 装置调试
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15Leabharlann a）对于220kV及以上变电站，宜按电压等级和网络配置故障 录波装置和网络报文记录分析装置，当SV或GOOSE接入量 较多时，单个网络可配置多台装置。每台故障录波装置或网 络报文记录分析装置不应跨接双重化的两个网络 。
思源弘瑞测试科
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1
➢网络分析仪出现的背景 ➢网络分析仪检测对象 ➢网络分析仪主要功能 ➢网络分析仪的组成 ➢网络分析仪的使用
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2
智能变电站的出现
◦ 通讯过程不可见 ◦ 难于追查事故原因 ◦ 网络缺乏监测手段
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工作站1 工作站2 远动站
RS485、以太网 IEC-60870-5-
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SV采样值报文(传输电流、电压的测量值)
面向通用对象的变电站事件（GOOSE）报文(传输 控制命令和状态信息)
基于制造报文规范MMS协议报文(后台与保护、测 控设备之间的数据读写、目录列表上送、事件列表 上送等服务)
PTP1588对时报文
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6
站控层
对时系统
数据中心
应用集成 操作员站
104/103
网关
网关
网关
电缆
装置1
装置n
CT/PT
传统互感器
传统一次设备
站控层
工作站1 工作站2 远动站
间隔层
装置1
以太网 IEC61850-8-1
装置n
过程层 合并单元
智能接口
光缆
ECVT
电子式互感器 智能一次设备
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目前做网络分析仪的厂家
◦ 主流厂家：中元华电，国电南思
◦ 其他厂家：南京达斯曼，广州思维奇，成都引众，北京华 电众信。
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在采样率为4000Hz时，常见的MU数据集流量估算如下：
通道数
单个数据包大小（Bytes）
流量（Bytes/S）
9
24+18+60+8*9=174
174*4000=696K
22
24+18+60+8*22=278
278*4000=1112K
100Mbps以太网的端口带宽折算成Bytes合12500KBytes，
2. e条明确了故障录波和网络记录分析装置的整合原则： 故障录波采用组网方式。
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对于一个单网的110KV变电站来说，只需要1台管 理机+一台记录仪就可以实现现场要求的功能。
对于双网的110KV站来说，推荐1台管理机+2台记 录仪配置。
如果现场为点对点模式，需要添加网络扩展单元来 实现功能。个数视现场情况而定。
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220KV双网不分电压等级，推荐1+2。
对于双网的110KV站来说，推荐1台管理机+2台记 录仪配置。
220KV双网并分三个电压等级，推荐1+6。 点对点情况下需要添加网络扩展单元。
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330kV 3,2M 母线 电压 合并 单元
A
330kV 1,2M 母线 电压 合并 单元
电力调度数据网 标准接口服务器
（SPDnet）
过程层 间隔层
A
B
保护 单元
测控 单元
动态 测量
计量 单元
扰动 测量
A
IEC61850-9-2 合并 单元
A
B
合并 单元
B
ECVT ECVT
GOOSE
GOOSE
智能 终端
报文分析仪
电源监控 终端
B A
Modus
电子式互感器
智能一次设备
常规一次设备
站用交直流电源 峰谷书屋
IEC61850-8-1
安防监控 终端
隔 离 开
断 路
变控 压制
关
器
器室
变电站安防设备
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在线通讯监视(各种异常告警)。
通讯信息记录及分析(链路，MMS，GOOSE,SV报 文进行分析)
波形还原及异常告警(人机界面告警及硬接点输出告 警)
数据检索及提取(按照时间段、报文类型、报文特征 (如异常标记、APPID）等条件检索并提取报文列表)
数据转换(导出CAP格式或者COMTRADE格式)
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硬件系统
记录仪
存储设备
I/O节点 扩展单元
管理机
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9
软件数据由以太头+APDU头+ASDU头+采样数据组成。 其中以太头固定为 18Bytes，APDU和ASDU头和起来大 小平均约为60Bytes（取决于IEDName和SVID描述字符 串长短） ，单个通道的采样数据固定为8Bytes（4Bytes 采样值+4Bytes采样品质）。除此之外还有12字节 (7+1+4)的链路数据和96bits(12字节)的帧间隙。
释 义
1. b条提出了主变故障录波器的配置原则： 为了便于事故分析，主变宜单独配置故障录波器。 存在录波装置跨接不同电压等级问题，应采用独立的数据接口控制器 。
2. c条明确了对故障录波装置和网络报文记录分析装置的要求： 明确了故障录波装置和网络报文记录分析装置记录的对象。 为了防止不同网络之间相互影响，接入不同网络的接口应采用独立的 数据接口控制器。
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d）采样值传输可采用网络方式或点对点方式，当通过网络 方式接收 SV报文时，网络报文记录装置每个百兆接口接入合 并单元报文的数量不宜超过 5 台。 e）故障录波装置采用网络方式接受SV报文和GOOSE报文时 ，故障录波功能和网络记录分析功能可采用一体化设计。
释 义
1. d条明确了采样值和开关量的传输方式： 采样值采用网络和点对点传输均可以，开关量采用网络传输。
A
330kV 母设 测控
1
330kV 母设 测控
2
330kV SV A网 中心 交换
机1n1 P11
1
3
5
7
11
330kV SV A网中心交换机1n2 IP:192.168.0.106
2
4
6
8
网络 分析 装置 A1
网络 分析 装置 A2