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。     

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...     

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。     

变电站二次设备就地化系统网络架构探讨

针对变电站二次设备就地化背景下设备配置与通信网络面临的问题与挑战,首先提出了变电站二次保护控制设备就地化配置原则,并给出了单间隔保护、跨间隔保护、测控装置、公用采集控制终端等全站二次就地化设备配置方案。在此基础上,提出了基于并行冗余协议(PRP)的制造报文规范(MMS)/采样值(SV)/通用面向对象变电站事件(GOOSE)三网合一网络架构和不依赖交换机的全高可靠无缝冗余(HSR)环网两种变电站通信网络方案,并对其网络性能指标进行了量化评估和比对。     

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。     

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。     

牵引变电站数字化方案的设计与实现

研究了智能牵引变电站网络架构及组网方式,将智能牵引变电站划分为"三层两网"结构,给出站控层网络和过程层网络的2种不同网络架构方案。结合VX接线的牵引变电站间隔分布,讨论了网络架构中的重要组成部分之一网络冗余方案,对比国内外实现方案,给出了一种含并行冗余协议(PRP)的站控层双环网拓扑结构和含PRP冗余协议的过程层双星型拓扑结构,优化了常用的冗余方案。     

基于IEC62439-3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...     

基于动态故障树的变电站通信系统可靠性分析

通过分析并行冗余协议(parallel redundancy protocol,PRP)、高可用无缝环(high availability seamless ring,HSR)和快速生成树协议(rapid spanning tree protocol,RSTP)3种冗余协议的工作机制,提出一种定量评估变电站通信系统动态可靠性的分析方法,为设计基于IEC 61850的变电站通信系统的组网方式提供参考。依据系统的可修复和冗余特性分析研究系统可靠性,采用动态故障树方法建立3种网络的可靠性模型,利用模块化分析思想将动态故障树分为静态子树和动态子树,静态子树采用二元决策图(binary decision diagram,BDD)算法、动态子树采用Markov算法对模型进行计算分析。对3种可修网络系统的模型结构和可靠性指标的分析表明,在可修系统中,PRP网络在3种网络中具有最高的可靠性,但成本也最高。     

并行冗余协议在智能变电站网络的应用

分析了利用自动交换光网络智能控制平面通道重路由恢复功能,利用恢复-返回通道的“先拆后建”机制,实现光纤差动保护通道收发在任何时刻同路由,保证收发时延相同。提出了新的自动交换光网络智能控制平面协议改造方案以实现电力线路光纤差动保护通道的抗多点故障自动恢复能力,为电力通信网络实现智能电网控制业务自愈能力提供保障。     

基于自动交换光网络技术的传输光纤差动保护业务自愈方案

分析了利用自动交换光网络智能控制平面通道重路由恢复功能,利用恢复-返回通道的"先拆后建"机制,实现光纤差动保护通道收发在任何时刻同路由,保证收发时延相同。提出了新的自动交换光网络智能控制平面协议改造方案以实现电力线路光纤差动保护通道的抗多点故障自动恢复能力,为电力通信网络实现智能电网控制业务自愈能力提供保障。     

HSR在第三代智能站中的实现技术

现有智能变电站的网络冗余方案多采用A/B网方案,底层链路与业务协议耦合较深,难以通过标准硬件模块进行通用处理,并且带来了系统负荷较重、成本高昂、网络可靠性过度依赖核心交换机设备等各种问题。IEC62439-3标准中,提供了PRP和HSR的方案,分别在星型网络和环网网络结构中有效解决了这些问题。文中主要以HSR标准和实现技术为对象,研究第三代智能变电站就地模块基于IEC62439-3 标准的HSR 组网实现技术,主要包括了基于软件底层驱动和FPGA交互的互联实现技术、IEEE 1588对时标准在HSR环网的实现技术和基于延时可测技术的HSR环网时间敏感数据同步方案,该技术为就地模块的高可用性环网实现提供技术支持。     

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。     

几种智能变电站冗余通信协议分析比较

常用的快速生成协议(rapid spaning tree protocol,RSTP)等网络冗余协议无法达到零自愈时间的要求,IEC 61850:2010规定了2个新的冗余通信协议平衡冗余Dig(parallel redundancy protocol,PRP)和高可用性无缝冗余度(high-availability ...     

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。