基于IEC 62439-3的智能变电站通信网络冗余设计

针对智能变电站的网络冗余问题,分析了IEC 62439-3中的并行冗余协议(PRP),研究了基于PRP的网络拓扑结构及故障恢复时间。阐述了双连接节点(DANP)结构和冗余实现的原理,对冗余采取的丢弃算法和冗余软件构架进行了分析。为了更好地实现冗余,软件设计引入了冗余网络的监测与管理方案。测试结果表明,在以PRP为基础的智能变电站网络中,网络的安全性和实时性能得到很好的保障。

IEC62439 PRP冗余丢弃算法设计

智能变电站GOOSE、SV、MMS三网合一信息充分共享,双星型网架可靠性较高,相应电力装置需支持高效、健壮冗余丢弃算法。针对PRP推荐双窗口丢弃算法较复杂、乱序报文效率较低、时序考量不严谨、无设备重启等异常处理,总结了丢弃算法基本要求,分析了时序可靠丢弃、安全接收原则,提出基于节点对节点链路序列号状态HASH算法和固定单滑动窗口相结合的方法。详细分析起止点在与不在滑动窗口、接收序列号在窗口前中后情形,并给出算法伪码供借鉴使用。健壮性指出超过一定时限,序列号相同,报文内容未必相同;在同一个时限内,FCS(帧校验序列)完全一样,报文内容未必相同。本方法能快速准确判断丢弃接收重复报文,为智能变电站电力装置支持PRP/HSR奠定坚实算法基础。

智能变电站过程层应用技术研究

过程层是智能变电站区别于常规变电站的亮点之一,但其实现方案饱受争议。阐述了智能变电站过程层的概念和组成及其基本要求,对过程层典型组网方案的优缺点进行了分析,同时对三网合一方案进行了实际测试,提出了一种基于IEC62439的PRP并行冗余技术方案,它可显著提高通信网络的可用度。该研究对于推广应用智能变电站过程层技术具有一定的指导意义。

基于高可用自动化网络的保护系统及其可靠性分析

随着基于IEC 61850的数字化变电站系统的进一步发展,传统变电站内的信号和控制电缆将逐步被过程总线所代替。IEC已经将工作重心逐渐转移到过程总线上,结合制订IEC 61850 Ed 2.0,IEC开始深入研究并制订诸如IEC 62439-3、IEEE1588-2008等标准。阐述了IEC 62439-3标准的典型技术特征,及其支持网络无扰恢复的技术原理。将IEC 62439-3应用于过程总线,并与传统保护系统相比,分析采用不同过程总线的全数字化保护系统的结构,利用可靠性框图对不同结构的保护系统可靠性参数进行详细的计算和分析。针对过程层总线宜采用的网络结构给出了建议。

高可用性无缝环网在数字化变电站通信网络的应用

数字化变电站对通信网络可靠性要求极高,IEC62439-3标准提出了高可用性无缝环网结构。介绍了双连接的交换节点以及处理重复报文的机制,通过删除环网内循环复制的广播报文,能够抵抗广播风暴形成。对几种冗余协议进行了故障恢复时间、可靠性、经济性等性能比较,并设计了应用高可用性无缝环网的变电站三层通信网络结构。高可用性无缝环网技术能够抵抗单点故障,具有高可靠性且能实现无缝恢复,相比并行冗余造价更低,而且协议本身不依赖于上层通信协议,智能电子设备(IED)具有单一物理地址,网络不需要特殊配置。

基于并行冗余网络的数字化变电站通信网络构架

为适应采用交换机网络进行通信对传输网本身可靠性提出的要求,介绍了IEC62439标准描述的高实用性自动网络通信协议。采用并行冗余协议进行网络构架。在站控层和间隔层之间采用环形双网,在间隔层和过程层之间采用星形双网。互备的双网同时运行,并在链路层实现冗余数据帧的处理。与传统互备组网方式所用规约进行了对比,指出了并行冗余方式的优越性。

智能变电站网络可靠性和信息安全的研究

鉴于目前智能变电站内网络结构复杂、通信可靠性不高及站内信息安全的缺失,提出了优化智能变电站网络结构,增加站内设备的硬件通信冗余设计以及增加基于IEC 62351的站内设备的信息安全设计,以提高智能变电站的网络可靠性及信息安全。

PRP协议在反应堆仪控系统控制网络中的初步应用

网络通信中的网络冗余协议,如快速生成树协议(Rapid Spanning Tree Protocol,RSTP),在网络发生单点故障时其可靠性需进一步提高才能用反应堆数字化仪表与控制系统中。本文介绍了应用于智能变电站的IEC62439-3标准所发布的并行冗余协议(Parallel Redundancy Protocol,PRP),分析了该协议实现高可靠性和高可用性的原理,并在Linux网络协议栈应用层开发了基于TCP/IP的PRP协议软件。测试表明,在应用层实现PRP协议的方案可行,可以达到零自愈和零丢包的高可靠性要求,为提高反应堆仪控系统控制网络的可靠性提供了参考思路和实现方式。

智能变电站并行冗余网络的研究与实现

本文介绍了IEC 62439-3中的并行冗余协议(PRP)的基本原理,对PRP网络中双连接节点的基本结构以及对数据帧操作原理作出详细阐述。为了保证通信网络的传输性能,提出了一种冗余丢弃算法,并可在Windows系统下实现。实验表明:单网故障时,变电站通信网络不造成延迟,能实现无缝切换。PRP网络结构简单,具有较高的可靠性,良好的经济性,将成为智能变电站通信网络的主要研究方向之一。

基于环网冗余网络的智能化变电站通信网络研究

介绍了HSR网络中双连接节点的基本结构以及对数据帧操作原理,对于HSR数据帧格式和通信规则作出详细阐述。为了保证整个通信网络的传输性能,提出了一种对于复制帧及循环帧的接受和拒绝算法,并通过程序实现。最后,与其他方法进行对比,验证了该方法可提高查找数据帧的效率。HSR网络的结构简单性,良好的经济性以及较高的可靠性,HSR将成为智能化变电站中通信网络的主要研究方向。

基于NDIS的智能变电站通信并行冗余协议设计

IEC61850Ed 2.0版本已将智能变电站的通信网络冗余问题考虑在内,明确提出引用IEC62439-3规范作为其冗余协议.针对这一问题提出一种基于网络驱动接口规范的并行冗余协议冗余实现方式,阐述具体的实现方法.试验表明利用网络驱动接口规范实现并行冗余协议冗余是可行的,该冗余方法的实现将显著提高智能变电站运行的可靠性.