面向智能变电站三网合一网络的PRP/HSR实现方案

分析了智能变电站站控层制造报文规范(MMS)网络、过程层面向通用对象的变电站事件(GOOSE)网络、过程层采样值(SV)网络三网合一的网络应用现状,针对目前三网合一网络应用中存在的通信实时性和可靠性的问题,提出了一种基于IEC62439-3并行冗余协议/高可用性无缝环网冗余(PRP/HSR)的智能变电站三网合一网络实现方案,总结了关键设备的研制要点。试验与测试结果验证了所提方案的可靠性。最后对基于HSR双向环网模式下实现分布式母差保护进行了应用设计与分析探讨。

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。

高速铁路网列车运行图接续方案优化方法

我国高速铁路网中多列车之间在多车站进行接续时的关系灵活且复杂,为有效提升旅客中转服务质量,先构建列车运行图接续方案优化的整数规划模型,调整既有运行图中列车的停站方案和运行时刻,优化列车接续的时间、频率和方式;再根据问题特点,在线性化模型的基础上设计遗传算法,将列车停站和运行时刻的循环迭代决策纳入遗传算法框架,提高模型求解效率;最后依托“二横二纵”主干路网构建大规模计算案例,验证方法的有效性。结果表明:与实际列车接续方案相比,优化后列车之间的接续时间平均缩短11 min,接续频率总计提高1109次,共53组列车接续由异站改善为同站,74.94%的客流OD中转服务质量得到不同程度提升;客流OD中的换乘需求越多,中转服务质量提升幅度越大,列车接续服务资源对不同OD间客流需求的匹配度更好。该方法能够在较小幅度调整既有运行图的前提下,获得列车接续方案较大幅度的质量提升。

西延高铁交叉并线区段GSM-R网络覆盖方案

西延高铁与既有普速包西铁路、郑西高铁存在交叉并线区段,在2个区段均需进行GSM-R网络覆盖规划。首先根据西延高铁设计标准,确定西延高铁GSM-R无线子系统网络采用单网交织覆盖方式,主要从覆盖方式及电平要求、基站容量计算等方面开展论证分析;从不同铁路列控等级出发,针对延安站交叉并线区段、郑西高铁交叉并线区段,制定相应的网络覆盖方案;对共小区基站开展实际测试,在设计速度350 km/h条件下,接收机天线输入端射频信号最小可用接收电平满足95%时间地点概率下,最小可用接收电平不小于-92 dBm的要求,可为类似复杂区段的GSM-R网络设计方案提供参考。

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。

一种具有新颖结构的星环形局域网HSR

以湖北工学院命名的星环形局域网HSR以新颖的网络拓扑结构和网络协议结构使其在工厂环境下的应用性能优于其它商品局域网。本文描述了HSR的网络拓扑结构及协议体系结构,并与其它网络进行了比较。

HSR技术在智能变电站过程层网络的应用探讨

目前智能变电站过程层网络一般采用星形以太网,重要设备间的通信需构建双星形以太网以确保可靠性,成本很高。文章提出一种基于高可靠无缝冗余环(HSR)技术的变电站过程层网络构架。相比工业以太网交换机组网方式,变电站内HSR通信结构不仅可实现站内二次设备间的数据传输,满足变电站过程层网络功能要求,同时具有高可靠性、低成本的特点。

基于HSR通信的配电网分布式母差保护技术研究

介绍了一种能够应用于配电网环网单元中的基于HSR通信的分布式母差保护技术。为了解决简易母线保护不能保护合环运行的复杂配网线路母线故障的问题,将HSR环网协议应用于单间隔保护装置及分布式母差保护装置,同时研究了基于传输延时修正域的电流同步方法及数字化电压并列方法,并进行了实际RTDS故障模拟试验,验证了整体方案的有效性和实用性。

铁路5G-R系统关键技术创新

从我国铁路应用场景出发,分析通信业务需求和运用特点。围绕铁路特定需求,在通用架构基础上,5G-R系统增加了铁路专用功能网元。在系统组网方面,重点论述5G-R核心网和无线网组网创新性关键技术,以适配铁路管理机制和可靠性要求。分析5G-R全路共用设备在冗余方式、功能下沉、故障检测和倒换机制等方面的技术优化与创新;5G-R无线网组网采用同站址设备冗余方式,分析RRU冗余、BBU冗余以及PCI规划等方面的技术创新;阐述车地综合传输系统在减少车顶天线、业务与通信解耦、统一时空基准、节省投资等方面的优势。

基于HSR的智能变电站过程层通信网络

研究了智能变电站保护等装置过程层组网的一种新模式——基于HSR(High-availability Seamless Redundancy)的过程组网,阐述了智能站过程层间隔内设备支持HSR技术,组成HSR环网的技术方案,以及跨间隔的设备通过使用HSR交换机实现数据交互的方案。针对影响智能变电站继电保护跨间隔数据同步的问题,提出了一种基于HSR的智能变电站数据延时可测方法,间隔内SV报文通过一定的延时补偿,摆脱对时钟的依赖。最后对基于HSR的过程层组网方案的技术优势及未来的适应性进行了分析,方案适应智能变电站过程层多元化的通信要求。

基于PRP和HSR冗余协议的智能变电站网络组网研究

采用CPU同时处理网络数据的智能变电站双网结构,单网风暴等异常情况会导致CPU过载和双网数据收发异常,同时该方法没有统一的标准,导致各厂家处理结果存在差异,不利于智能变电站的规范化。文章通过对网络可靠性、结构合理性、成本等多角度研究分析基于PRP和HSR的3种组网结构,推荐智能变电站站控层采用PRP组网,过程层间隔HSR和跨间隔PRP组网的网络拓扑,并研究分析其网络性能、数据同步和报文相互干扰问题,通过OPNET软件仿真及实验室物理组网验证其可行性。

基于HSR冗余网络系统的故障定位方法

设计了一种新的基于高可靠无缝冗余协议(HSR)的智能电网网络故障定位方法。该方法对HSR监视帧的可填充字段进行了优化。利用HSR监视帧的发送机制,通过HSR环网中各节点接收到的监视帧,形成该节点上的全网节点连接表。若运行过程中,环网上某段通信光纤或某个节点发生故障,各节点收不到相关的监视帧。根据实时的全网节点连接表的变化,即可知道对应环路发生了故障,从而实现对故障的精确定位。详细介绍了基于HSR监视帧的故障定位设计原理以及典型故障的定位方法。

基于HSR技术的环网冗余装置研究

随着城市轨道交通智能化的发展,对网络冗余提出了更高的要求。IEC 62439-3标准提出了一种高可用性无缝环网结构,保证了单节点故障下数据的零延时恢复。为实现单节点设备接入HSR环及HSR环间信息的交互,研究了一种环网冗余装置,并阐述了该装置的软硬件设计思路和工作原理。

基于HSR通信的新型弧光保护装置的研制与应用

弧光保护作为中低压母线的主保护,其可靠性尤为重要。基于HSR(高可靠性无缝环网)光纤环网通信的新型弧光保护装置,主单元与多个扩展单元之间通过HSR光纤环网连接。扩展单元就地采集弧光探头信号,通过HSR环网共享数据,实现弧光扩展单元在单光纤异常时弧光数据的实时无缝切换,避免星型网络连接或串行连接方式时网络异常时弧光探头信号数据丢失的风险,提高弧光保护系统运行的可靠性。

基于HSR的地铁直流供电系统网络化保护方案研究

基于地铁直流供电系统供电网络的特点,对现有的保护方案进行分析,提出了一种基于高可用性无缝环网协议(HSR)的网络化保护方案,介绍了该方案的工作原理,总结了关键技术与设备研制要点,并通过试验测试验证了方案的可靠性。

基于HSR环网的某海外智能变电站网络方案优化设计

智能变电站设计和施工是智能电网建设中非常关键的一环,其安全性、可靠性以及灵活配置性等性能仍有很多优化的可能。随着全球经济的不断发展,对智能变电站提出了更高的要求。本文基于海外工程实际案例,对智能变电站二次系统的站控层网络、间隔层网络、过程层网络的可靠性和实时性做分析,优化处理二次系统组网的拓扑方案,使之既满足变电站的技术要求,又经济易行,对类似海外工程有借鉴意义。

雅万高铁GSM-R系统实施方案

GSM-R系统主要提供铁路行车调度等调度通信业务,实现有线和无线相结合的调度通信,为高速列车运行控制系统提供安全可靠的车-地信息传送业务。雅万高铁是由中国承建的全产业链“走出去”首条高速铁路,基于CTCS-3级列控系统标准建设,为确保列车控制系统信息在高速运行环境下的安全传输,结合雅万高铁实际情况,在参照中国GSM-R系统技术标准的基础上,根据其实际承载业务需求,构建一套适用于雅万高铁的GSM-R系统实施方案,包括GSM-R核心网、无线子系统以及数据编号等,可为中国高铁“走出去”的无线通信系统建设提供参考。

高速铁路列车超视距应用系统通信架构研究

为提高高速铁路突发险情应急处置的及时性,提出基于5G公网的超视距报警信息和实时视频快速传输上车的系统架构,开展列车超视距关键技术研究,并在京张高速铁路开展了基于5G公网的列车超视距应用技术试验。在此基础上,详细分析列车超视距技术在系统应用阶段存在的问题和难点,报警信息和实时视频快速上车与网络覆盖质量具有强耦合性,一方面用户对超视距危情报警信息的传输时效性提出了极高要求,另一方面当前高速铁路沿线的网络质量和覆盖范围不能满足全天候、全覆盖的车地传输需求。因此,设计2种系统通信架构,一种适用于5G-R专网建成之前,基于GSM-R网络和4G/5G公网的通信架构;另一种适用于5G-R专网建成后,基于5G-R专网的通信架构。2种架构可以满足现阶段和未来列车超视距信息快速传输上车的需求。

中国高铁网络结构特征及其组织模式

基于2018年高铁网络OD数据,运用社会网络分析方法从高铁网络、城市节点等方面探讨中国城市高铁网络结构特征及其地域组织模式,结果表明:①中国高铁网络整体较为松散,东北地区网络密度最高,东部和中部地区作为整体网络的中介作用明显;②重要高铁线路的"廊道效应"突出,中心度呈现出以京广、京沪和沪昆高铁组成的"三角旗状"空间格局并向两侧城市呈不规则递减的态势;③多层级网络识别出紧密关联高铁线路和四横四纵向八横八纵格局的转变;④高铁网络的地域组织形式表现为点-轴串珠模式、双核组团模式和极核模式,高铁网络的完善使组织模式由单核趋向于网络化转变。

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。