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。     

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。     

智能变电站过程层“三网合一”组网方案及VLAN划分

以某220kV智能变电站工程为例,介绍采用“三网合一”技术的智能变电站过程层组网方案、交换机配置和交换机VLAN划分.     

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。     

一种智能变电站新型双网冗余设备及实现

为了解决当前智能变电站自动化系统内网络冗余存在的问题,提出了一种变电站内新型网络冗余的设备(双网冗余接口盒及双网冗余接口卡)软硬件实现方法,将变电站内部保护测控等装置通过双网冗余接口设备接入符合IEC62439-3规范的PRP/HSR网络实现新型双网冗余。采用FPGA+CPU的硬件构架,通过利用在FPGA设计出以太网通信控制MAC模块、PRP/HSR模块、存储控制模块、多路报文转发控制模块协同完成变电站系统内以太网报文冗余处理。试验证明,所研制的冗余设备满足电力系统保护装置对于速动性的要求,在智能变电站自动化系统内具有较好的实用性。     

“三网合一”模式下智能变电站时钟系统运维策略研究

传统变电站电气量采用直采方式,即电缆直接连接,差动类保护装置不受时钟影响,而"三网合一"模式下的智能变电站,时钟异常或延时可能导致差动类保护装置误动作。时钟系统不再是简单对站内设备授时,它已成为继电保护系统的一部分,是关系二次系统安全稳定运行的核心设备。如何使IEC61588时钟同步报文满足"三网合一"要求,消除差动类保护装置误动作的安全隐患,保证时钟系统正常运维是讨论和研究的重点。     

基于三网合一过程层的变电站集中式保护采样和网络方案研究

结合实际工程模型,对基于三网合一的过程层网络流量、延时、延时抖动等关键性能指标进行了研究分析,并根据分析结果研究分析了站内同步采样及站间同步采样原理及具体方案。最后对正常工况及主钟失步、合并单元失步等各种异常工况下采样方案的可行性进行了分析和验证,并对验证过程中出现的问题进行了分析,提出了改进方案。该方法对其他集中式保护研究及相关工程实践具有一定参考意义。     

基于“三网合一”的集中式保护及测试

分析基于GOOSE、SV、IEEE 1588对时＂三网合一＂的集中式保护的特点,总结其特殊性、测试环境搭建、测试要点以及测试中需要重点考虑的问题,介绍实际测试发现的问题及其解决方法,为集中式保护的设计、验证提供参考。     

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IEC 62439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PRP和HSR技术的数字化变电站设计

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。     

智能变电站MMS、GOOSE、SV三网合一 通信过载隔离抑制策略

在新条件下充分利用现有设备,尽力降低成本基础上,提出了针对智能变电站MMS、GOOSE、SV三网合一通信过载致命性故障的隔离抑制策略。采用简化拓扑,二层动态协议(IEC62439、私有环网、环路检测、STP/RSTP/MSTP、GMRP、IGMP Snooping),静态配置(VLAN、组播、三层路由、策略路由、ACL),过载监测,过载处理结合应用提高网络可靠性,分析了组合VLAN、三层交换、策略路由的隔离拓扑,策略路由支持核心交换机的负载分担,简化了保护测控装置的通信设计和配置。发明了通信设备创新性过载监测阻断解决方法,改变了传统抑制单一手段。分析了动态协议和静态配置在三合一网络中不足和优点,根据智能变电站等级和可靠性要求选用不同隔离策略。通信设备监测到过载时,先自恢复处理,通过硬接线告警,本地记日志,同时MMS发送网络告警信息到监控主机。若不能自恢复则进行过载隔离,切割降低过载影响范围,管理员及时干预处理。     

智能变电站过程层冗余组网模式及网络延时累加技术研究

当前智能变电站过程层采用双网架构,IED设备的处理器同时处理双网数据,存在处理器负荷高的问题。SV采用光纤直连传输方式、存在布线复杂、IED设备光口多、成本高、装置发热量大、信息共享困难及链路无法监视等各种问题。同时GOOSE采用网络传输方式,过程层网络与光纤直连方式并存,结构不清晰问题。针对高可靠性无缝冗余协议(High Reliablity Seamless Redundant Protocol,HSR)和并行冗余协议(Parallel Redundant Protocol,PRP)的智能变电站过程层组网进行了研究,并基于该组网基础上进行了HSR和PRP的延时累加技术研究及测试。该研究为将来在国内智能变电站进行推广应用此技术提供了坚实的理论分析和测试结果参考数据。     

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...     

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。