基于高可靠性冗余环网通信的中压母线差动保护研究

本文介绍了一种基于高可靠性冗余环网通信的中压母线差动(简称“母差”)保护技术,采用单间隔综合保护装置完成各自信息采集,将母差保护所需的信息通过环网发送至母差保护装置,母差保护动作后跳闸指令也通过环网到达各单间隔综合保护装置,在不增加电流互感器和接线的情况下实现母差保护功能。母差保护装置体积小、质量轻,可在断路器柜直接安装,测试表明,可以实现一个环网内30个间隔的母差保护功能。

并行冗余和高可靠无缝环网冗余技术在智能变电站中的应用

本文分析总结了智能变电站内部网络通信的应用现状,针对目前智能变电站存在的网络通信实时性和可靠性的问题,提出一种基于IEC 62439-3并行冗余和高可靠无缝环网冗余协议的智能站一层网络实现方案,完成典型设备的研制及相关的试验验证与测试。试验证明,并行冗余和高可靠无缝环网冗余技术可满足电力系统保护装置对速动性和可靠性的要求,在智能变电站自动化系统内具有较好的实用性。最后分析总结并行冗余和高可靠无缝环网冗余技术对智能变电站建设带来的影响。

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。

卓越信通推出工业千兆冗余环网交换机

继推出TSC Carat55E系列可网管工业百兆冗余环网交换机后，卓越信通电子（北京）有限公司又于近日推出了TSC Carat55EG系列可网管工业千兆冗余环网交换机，用于构筑高可靠性的1000M工业冗余环形网络。

基于HSR环网的“花瓣”型配电网区域备自投系统研究及应用

针对配网“花瓣”型区域配电网,传统备自投无法实现发生故障后“花瓣”中非开环点开关房的快速恢复供电,采用实时采样、实时交换数据、实时判别、实时控制的技术手段,基于高可靠性无缝冗余环网(HSR),提出一种可以适用于多种复杂区域配电网主接线形式的区域备自投系统。介绍了区域备自投系统的构成、通信架构、逻辑控制策略等。开发出的区域备自投装置现场应用结果表明,能有效实现“花瓣”型区域配电网发生故障后的快速恢复供电。

基于FPGA的过滤技术在高可用性无缝环网中的应用

针对现有高可用性无缝环网基于CPU进行数据过滤方案存在的处理效率低的问题,提出了一种基于FPGA的过滤方案。分析高可用性无缝环网中的报文特点,基于FPGA的逻辑单元和存储单元进行重复过滤过滤模块(HSR_MUX)的设计,采用双重策略进行重复报文的过滤,最后搭建测试平台验证方案的可靠性。测试结果表明,基于FPGA的过滤技术可提高数据的处理效率,数据处理效率较常规的CPU过滤方案更有优势。

基于双向环网的变压器保护就地化实现方案

为了实现变压器保护的就地化,提出了一种分布式解决方案,按开关配置就地采集及跳闸的保护子机,子机之间通过高可靠无缝冗余(HSR)双向环形高速网络交互数据,其中高压侧保护子机集成主后备一体化保护功能。在总体实现方案分析的基础上,着重论述了环网通信机制和采样同步机制。理论分析与实测数据表明,相比于现有的集中式变压器保护装置,所提出的分布式变压器保护在可靠性和快速性方面具有一定的优势。

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。

基于多HSR环网的分布式母差平台及关键技术

保护设备就地化的难点之一是实现母线保护等跨间隔保护设备的就地化,文中在分析现有分布式母线保护特点的基础上,提出了基于多个高可靠无缝冗余环网的分布式母线保护方案和具体的软硬件平台实现架构。文中基于FPGA技术实现了环网报文时延的准确测量及补偿,并提出了不依赖于外部时钟的基于采样事件的采样同步技术。通过采用环网拓扑监视和弱配置管理等关键技术,实现了环网通信状态的实时监视以及子机终端的少配置、弱管理应用,提高了运行维护的方便性。最后,通过对该方案主要性能参数的实际测试,验证了该方案的可行性。

基于虚拟网桥原理的PRP/HSR网络接口设计

针对智能变电站的通信网络冗余问题,分析IEC 62439-3中的并行冗余协议(parallel redundancy protocol,PRP)及高可用性无缝环网(high-availability seamless redundancy,HSR);根据两者相同的报文转发特点,提出在操作系统层面实现冗余协议的网桥方法;设计并实现Linux系统下网桥结构的PRP/HSR网络驱动方案。该方案在内核设计实现虚拟网桥及其虚拟端口;通过控制虚拟端口与物理端口之间的报文转发,实现报文的冗余处理。测试表明:该方法能实现PRP/HSR协议的零冗余恢复时间,经济有效地解决智能变电站站控层网络冗余问题,可提高网络通信的实时性和可靠性。

区域保护控制系统网络拓扑研究

为解决区域保护控制系统分布式业务的对等通信需求,实现变电站间保护业务的对等通信机制,在现有电力系统多业务传输平台(multi-service transfer platform,MSTP)组网结构基础上研究基于MSTP的对等通信网络拓扑实现方案;同时研究适用于电力系统分组传送网(packet transport network,PTN)的对等通信网络拓扑实现方案;为了弥补MSTP网络环网保护的缺陷,研究了基于高可靠性无缝冗余(high-availability seamless redundancy,HSR)环网技术的对等通信实现方案,并对各种方案进行对比,为将来区域保护控制系统的网络建设提供了有益指导。

区域保护控制系统站间通信组网方案研究

为解决区域保护与控制系统分布式业务的对等通信业务需求,实现变电站间保护控制业务的对等通信机制,在现有电力系统同步数字体系(synchronous digital hierarchy,SDH)设备组网方案基础上,研究基于SDH设备实现对等通信的组网方案;同时,紧跟IP化传输技术的发展方向,研究适用于电力系统的基于分组传送网(packet transport network,PTN)设备的对等通信组网方案;同时,研究基于高可靠性无缝冗余(high-availability seamless redundancy,HSR)环网技术的对等通信组网方案,并对各种组网方案进行对比,以为将来区域保护控制系统的建设提供指导。

基于Netfilter框架的IEC 62439-3实现方案

针对现阶段智能变电站实现通信冗余所存在的问题,简要分析IEC 62439-3标准提出的并行冗余协议(parallel redundancy protocol,PRP)和高可用性无缝环网(high-availability seamless redundancy,HSR)原理。由于PRP/HSR具有无缝切换的明显优势,提出基于Linux内核Netfilter框架的PRP/HSR冗余网络实现方案。在现阶段站控层组网过程中,单连接节点(single attached node,SAN)主要采用冗余盒接入网,该设计方案利用Netfilter框架的数据转发机制实现冗余,可避免使用冗余盒,以提高智能变电站通信网络组网的经济性和可靠性,为IEC 62439-3在智能变电站中的推广提供支持。

基于PRP和HSR技术的数字化变电站设计（英文）

为满足数字化变电站对于可靠性和经济性的基本设计要求。提出了一个数字化变电站实用设计方案,并介绍了其全站通信网络、配置方法和对装置的具体要求。该方案采用了基于并行冗余协议(parallel redundancy protocol,PRP)和高可用性无缝环网结构(high-availability seamless ring,HSR)的冗余通信技术,并使用了从系统到装置的一站式配置工具。提出的设计方案不仅能满足数字化变电站可靠性、经济性的要求,而且具有较好的可维护性和可扩展性。

基于子机间同步技术的变压器就地化差动保护方案

就地化变压器保护,即各保护子机集成主后备一体化保护功能,根据间隔配置保护子机,子机之间采用高可靠无缝冗余(HSR)双向环形高速网络交互数据。理论分析表明:相较于传统变压器保护,就地化变压器保护在可靠性和快速性方面具有一定的优势。但是在实际运行过程和中国电科院动模测试过程中均出现变压器保护各子机差动保护动作行为不一致情况,各子机差动保护动作时间差最大可达到20 ms左右,有较明显的缺点。提出了基于子机间同步技术的变压器就地化差动保护方案,解决各子机差动保护动作行为不一致的问题,为变压器保护就地化的推广提供有益帮助,实现了就地化变压器差动保护的冗余配置,保证了可靠性。

第三代智能变电站集成式测控装置关键技术研究

为配合解决第三代智能变电站在实际运行中遇到的单一装置故障影响范围广、过程层配置文件复杂和装置可靠性下降等问题,按"三间隔适度集成,双套冗余配置"方案,设计了一种适用于第三代智能变电站的集成式测控装置。该装置运用测控功能自愈、闭锁、全站系统配置描述(SCD)解耦、高可靠无缝冗余(HSR)环网通信和环网节点状态监视等关键技术,完成相应间隔的测量、控制和联闭锁功能。应用于第三代智能变电站的集成式测控装置通过了多项检测试验。试验结果表明:应用于第三代智能变电站的集成式测控装置通过与就地模块通信,能实现最多3个间隔的集中测量控制功能。该研究可满足第三代智能变电站运行测控需求。