并行冗余协议在智能变电站网络的应用

阐述了IEC 62439-3中的并行冗余协议(PRP)和高可靠无缝环网(HSR)的实现机制。依据变电站功能需求及数据流向,提出了基于PRP+HSR网络方案的智能变电站组网方式,在HSR网络中实现VLAN技术,利用网络冗余提高系统安全性,减少交换机数量并提升变电站网络性能。

列车通信网络并行冗余方法与协议的研究

列车通信网络的可靠性是保证列车安全稳定运行的前提,根据列车通信网络的需求,构建一种并行传输的网络架构,通过改进的并行冗余协议PRP提高基于以太网的列车通信网络的可靠性。对PRP协议的冗余机制进行研究,针对PRP协议存在的问题,结合列车通信并行网络的需求,改进并行冗余协议的数据发送机制以及冗余算法。根据重要性对传输的数据进行分类并采取不同的传输策略:重要数据采用并行传输方式,能够使其故障恢复时间减小为零,保证了网络的可靠性;非重要数据采用交替传输方式,以缓解传输时的网络带宽压力。网络仿真结果验证了采用并行冗余协议的列车通信网络的可靠性。

基于并行冗余协议的网络拓扑快速发现方法

针对冗余以太网网络拓扑发现的实时性问题,提出一种基于并行冗余网络协议的网络拓扑结构快速发现方法,包括在网络管理端根据网络需求,发送拓扑发现请求报文,端系统设备在接收到请求之后周期性地向管理端发送拓扑发现报文,管理端根据接收到的报文信息进行运算,从而得到网络的拓扑结构。通过OMNET++网络仿真软件进行仿真验证,结果表明,该方法的网络拓扑构建时间维持在60 ms,并且实现了与简单网络管理协议的兼容。

基于并行冗余协议的无线局域网通信在电机工厂系统集成中的应用

工业物联网的发展对工业通信的实时性、稳定性和多样性提出了更高的要求。除了采用现场总线协议的有线通信外,无线通信方式也得到了更加广泛的应用和长足的发展。常用的无线通信方式在稳定性和传输距离方面都有所局限,本文提出了一种可靠的机制(并行冗余),能有效地改善无线通信中存在的缺陷。文中对并行冗余通信的原理及三种通信形式进行简要介绍,并结合无线并行冗余通信的特点对电机工厂系统集成应用进行介绍。

智能变电站并行冗余协议系统测试方案探讨

随着变电站自动化技术的不断发展,并行冗余协议已在国内得到部分应用,但还没有相对统一的测试方案。为了测试并行冗余协议的可靠性和实时性,并结合IEC 61850GOOSE规约,提出了一个系统化的并行冗余协议测试方案,并详细介绍了并行冗余协议的测试方法,为国内并行冗余协议的测试作为参考。

基于IP协议扩展的并行冗余网络协议

通过对现有网络冗余协议的研究分析,自主设计并实现了一种基于IP协议扩展的网络冗余容错方法PRIP,为网络冗余通信提供了一种新的解决方案。该解决方案完全由软件实现,不依赖特殊设备,对网络拓扑无要求,并具有单条链路故障时零延时切换特性,可满足工业互联网应用对数据通信高实时性和高可靠性的要求。

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.

基于PRP监测帧的城轨信号系统车地无线通信冗余网络监视方法

在城市轨道交通线路采用不同车地无线通信制式的场景中,基于并行冗余协议(PRP)构建的信号系统车地无线通信冗余网络,存在单一链路传输故障监测困难的问题。通过对CBTC系统不同车地无线通信场景及需求进行分析,在充分研究IEC 62439-3监测帧数据结构和工作机制的基础上,提出采用周期性发送监测帧来实现对冗余通信网络节点链状态的监视,并构建了监视机制和算法流程,对该监视方法进行测试和网络负载影响分析。测试结果表明:监测帧可监视数据链路通信状态,且监测帧数据传输对既有网络影响小,验证了该方法在城轨信号系统车地通信并行冗余网络实时监视和网络故障快速定位中应用的可行性。

CRC循环冗余校验码并行算法的FPGA实现

CRC循环冗余校验是数字数据通信中最常用的差错控制编码方法之一。在多种通信协议的帧结构中有一个16位或32位的FCS(FrameCheckSequence),就是利用CRC编码保证数据帧的无误传输。本文阐述了CRC循环冗余校验码基本原理,根据实际系统需要,建立了并行处理算法的数学模型,并且在FPGA芯片中实现了该并行算法。

适用于空间网络的并行冗余算法

为满足空间网络高可靠性和容错性的要求,在IEC⁃62439协议标准基础上,提出了一种基于循环丢弃栅格的冗余算法,该算法支持并行冗余网络结构,通过更细颗粒度地识别冗余控制位(RCT)中的序号信息和调整丢弃范围,实现冗余数据丢弃;通过数值仿真和逻辑验证方法对算法进行了正确性和有效性验证,结果表明,该算法可在丢帧、乱序等复杂环境下正确接收冗余数据。

基于PRP协议的EPICS冗余技术

冗余技术是提高EPICS(Experimental Physics and Industrial Control System)在核电领域应用可靠性的有效解决方案。不同于当前采用的"热备用"冗余模式,本文借鉴IEC 62439-3标准所发布的并行冗余协议(Parallel Redundancy Protocol,PRP)阐述的"并行"冗余模式,分析了该协议的应用层实现方案用于EPICS系统的可行性,并参照EPICS的通道访问协议(Channel Access,CA),在Linux系统下开发了基于PRP的EPICS CA协议软件。测试表明,基于PRP应用层协议方案的EPICS CA协议,在网络单点故障时可以实现无缝切换的高可靠性要求,为提高核电领域EPICS系统的通信网络可靠性,提供了实现方式。

基于国产CPU的并行冗余计算机系统研究

目前国家不断推进的国产自主可控信息系统建设,其核心国产计算机系统由于技术成熟度低、市场推广晚等原因,暴露出可靠性低、稳定性差的问题,直接导致系统功能无法成功应用;围绕国产化计算机系统的并行冗余架构开展研究,通过计算机系统架构的软硬件设计,以及高速缓存一致性架构、高速互联总线和三状态转换机制方法的应用,基于国产CPU并行冗余计算机系统,可以有效消除备份计算机系统进行当班切换时,存在的切换时间延时和切换过程数据丢失的问题;通过试验验证,该系统可以完成计算机系统中CPU处理器和功能桥片故障模式的容错处理,并保障信息数据的完整性和实时性,有效提高设备中计算机系统的工作可靠性与稳定性。

数字化变电站通信网络冗余技术

介绍了IEC62439标准中的几种典型的网络冗余技术,包括跨网冗余协议(CRP)、分布冗余协议(DRP)、媒介冗余协议(MRP)、信标冗余协议(BRP)、并行冗余协议(PRP)和高可用性无缝冗余协议(HSR)。CRP支持单网和双网冗余,通过2个端口跨接到1个或2个独立的网络中实现冗余。DRP是基于环网拓扑的冗余模式,在交换设备上实现。MRP可以在网络连接或是交换设备单点故障的时候以确定性时间恢复环网通信。BRP冗余网络架构可以看成2个互连的顶层交换机,各级连一个星形、线形或是环形子网。PRP在终端节点内的LRE层实现了报文的双发、双收。经过比较,指出PRP/HSR方案不论是在应用方面或网络冗余的适应性以及对故障的恢复性能方面,都是理想的通信网络的冗余方案。

基于以太网的列车通信网络冗余结构可靠性分析

列车通信网络是轨道车辆可靠安全运行的重要保障,具有可靠性高、实时性强、故障切换与恢复时间短等特点.提出基于PRP和HSR的列车通信网络结构,实现网络故障零恢复时间.在此基础上依据系统可修性和功能相关性及冗余性特点,采用DFTA对其进行可靠性建模;引入BDD和Markov矩阵分解静态子树和动态子树以优化传统故障树分析的计算量;针对具体算例对PRP、HSR、RSTP协议的可靠性指标进行量化求解与对比分析.研究结果表明:提出的PRP与HSR冗余结构和RSTP相比,平均故障间隔时间分别增长了5 764h与5 269h,有效提升了网络可靠性.

基于监测帧的PRP和HSR冗余网络监视系统的实现

IEC 62439-3标准详细描述了并行冗余协议(PRP)和高可用性无缝冗余协议(HSR)。但是这两种冗余功能对上层应用透明,监控系统无法识别单一链路故障。为了解决该问题,实现PRP、HSR冗余网络的良好维护体验,分析了PRP、HSR冗余的实现过程,研究了监测帧的作用原理,构建了一个基于监测帧的冗余网络监视系统,给出了具体的冗余监测原理和流程,总结分析了该系统的优点,为智能变电站的网络冗余监测提供了一种有效的方案。

基于IEC62439-3协议的智能变电站过程层网络监视方法研究与实现

IEC61850-90-4标准中引入了基于并行冗余协议(PRP)和高可用性无缝冗余协议(HSR)的组网方案,该组网方案与国内普遍推广应用的双星型网络在网络监视等方面具有明显的差异。本文在HSR、PRP的过程层组网方案基础上进行网络监视方法研究,提出了基于监视帧、nodetable表、IED上送状态等几种网络监视管理方案并对几种监视管理方案进行了分析比较,给出基于HSR、PRP网络的可选监视管理方案。从IEC61850-90-4组网方案的工程实施角度出发,解决标准中未涉及到的实际问题,为国内智能变电站发展提供了有益的技术支撑。

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。

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。

PRP协议在实时测控专网中的初步应用

针对实时测控专网通信协议在应对单点故障时通信可靠性较低的问题,介绍IEC62439-3发布的并行冗余协议(parallel redundancy protocol,PRP)。分析该协议在实时测控专网中实现的可行性,使用Verilog编程语言,在数据链路层将PRP协议与仪表控制系统总线(bus for instrument control system,BICS)通信协议结合,实现BICS总线的双冗余可靠低延时数据传输,达到单点故障时网络无缝切换和零恢复时间的效果。结果表明,该协议可为提高测控系统网络的通信可靠性提供参考方式和实现思路。

智能变电站过程层冗余网络监视方法研究与实现

站在智能变电站过程层冗余组网工程实施角度,分析了IEC 62439-3标准引入的并行冗余协议(PRP)和高可用性无缝冗余协议(HSR),研究了基于PRP/HSR的冗余组网方案。将研究的网络监视方法应用至过程层冗余组网,提出了监视帧及IED状态上送两种网络监视管理方案并进行了分析比较,给出了应用于智能变电站过程层冗余网络的可选监视管理方案,解决了智能变电站冗余网络的监视问题,为智能变电站发展提供了有益的技术支撑。