提高数字化变电站关键报文传输可靠性方法研究

数字化变电站关键报文传输要求处理过程简单、时延小和具备一定的差错控制能力.以报文载体教据帧为研究对象,分析了关键报文的传输可靠性要求及其帧结构.依据报文帧的具体字段,分别分析了通过基于地址字段优化报文寻址、基于优先级字段设置减少时延、基于类型字段配置增加报文识别处理速度及基于内容字段的组成技术增加系统效率来保证报文传输可靠性的技术措施,展现了提高报文传输可靠性的途径与方法.结合基于以太网技术搭建的光纤过程层通信网络方案,说明了目前关键报文的传输可靠性满足数字化变电站的技术要求,可以满足实时性要求较高的技术应用.     

ISO 15765机制在FlexRay网络中的研究与实现

FlexRay网络是新一代的车载通信网络,ISO 15765协议是当前汽车中使用最多的诊断协议,提出一种将ISO 15765机制应用于FlexRay网络的方法。基于FlexRay网络时分多址访问(TDMA)和柔性时分多址访问(FTDMA)的特点,通过分析静态段和动态段中有效载荷及数据帧传输时间,得到诊断报文的分段策略以及数据帧传输时必须满足的时延要求;针对FlexRay数据帧中不包含目的地址的情况,通过在帧有效载荷中增加表示地址的字段,实现诊断报文到FlexRay数据帧的映射。最后在CANoe上进行了仿真实验,验证了本方案的可行性。     

数字化变电站信息传输时延上界计算方法

针对现有基于排队论的信息传输时延计算方法的不足,提出了基于网络演算的数字化变电站信息传输时延上界计算方法,分析了数字化变电站内信息类型和特性,建立了变电站内信息的漏桶模型,引入微流和级联网络的概念,应用网络演算理论,推导了普遍适用、形式统一的计算时延上界的解析表达式,据此可以在信息传输前准确判断传输时延能否满足时限要求。以一典型220kV数字化变电站为例,采用该方法得到了变电站内各种信息流的传输时延上界,表明本方法的有效性。该方法为构建满足时延要求的数字化变电站提供了理论依据。     

数字化变电站信息传输时延上界计算方法

针对现有基于排队论的信息传输时延计算方法的不足,提出了基于网络演算的数字化变电站信息传输时延上界计算方法,分析了数字化变电站内信息类型和特性,建立了变电站内信息的漏桶模型,引入微流和级联网络的概念,应用网络演算理论,推导了普遍适用、形式统一的计算时延上界的解析表达式,据此可以在信息传输前准确判断传输时延能否满足时限要求.以一典型220 kV数字化变电站为例,采用该方法得到了变电站内各种信息流的传输时延上界,表明本方法的有效性.该方法为构建满足时延要求的数字化变电站提供了理论依据.     

混合组网下采样值传输时延值测量的可信度评估

智能变电站保护装置网络采样、网络跳闸应用中模拟量采样值(SV)传输时延的确定性和准确度是系统安全可靠运行的关键因素。一种基于报文实现SV数据传输时延实时测量及补偿的方法逐渐被接受,开始应用于智能站“三网共口”和就地化保护专网等场合。文中介绍了混合组网下SV报文传输时延测量方法和实现,详细分析了该方法在实现传输时延准确测量各个环节的可信度及其影响,并对报文中与SV数据强关联的时延测量值提出了基于总链路时延合理值和总链路时延误差值作为指标组合来进行在线评估的方法,详细阐述了其工程阈值的取值方法。最后,文中通过选取就地化保护专网的专项测试分析与实际应用,验证了该方案的有效性和可靠性。     

IEC61850网络报文分析系统在220kV三乡数字化变电站中的设计与应用

本文讲述了数字化变电站中网络报文分析系统的功能特点与网络结构,分析了广东中山220kV三乡变电站中的网络接入模式,还对网络报文分析系统的功能进行了详细介绍,提出了一种数字化变电站中网络报文分析系统的接入方法,以及运行过程中的相关注意事项,总结了网络报文分析系统实际使用经验,为今后网络报文分析装置在数字化变电站中的推广应用提供了许多宝贵的现场经验。     

基于协议特征的电力工控网络流量异常行为检测方法

随着信息通信技术在电力工控系统中的广泛应用,电力工控系统遭受网络攻击的风险不断增加。电力工控系统的信息传输和交互以通信协议的流量数据为载体,流量数据的应用层报文在传输过程中存在被窃取及篡改等风险。文中以IEC 60870-5-104协议为例,在对其脆弱性分析的基础上提出了基于协议特征的电力工控流量异常行为检测方法。首先,对电力工控流量进行应用层报文的提取及解析,并结合报文字段特征以及典型电力业务特征建立起电力工控流量正常行为模型。其次,依据正常行为模型对流量数据进行单字段畸形校验、多字段耦合逻辑校验、帧与帧时序逻辑校验、帧与帧上下文异常校验,实现流量异常行为的识别。最后,基于某220 kV变电站的实际流量数据集进行仿真,结果表明所提方法对于典型异常行为检测准确率约为99.98%,能够有效辨识电力工控系统流量异常行为,提升电力系统的安全性。     

基于EPOCHS的数字化变电站通信仿真分析

通信系统的报文快速可靠传输是数字化变电站各种分布式功能实现的基础。在电力通信同步仿真软件EP-OCHS构建基于IEC61850标准的数字化变电站通信仿真模型。在NS2中添加报文优先级传输机制,为不同类型的报文分配不同的优先级。存在非实时数据流的背景下,仿真分析了采样值SAV报文和GOOSE报文分别在10Mbit/s和100Mbit/s交换式以太网的时延特点。仿真结果表明:端节点上层协议的开销和非实时数据流的冲击是影响实时传输的重要因素;数据流量优先级划分能确保重要报文的实时性。     

GOOSE快速报文应用与关键测试技术

对IEC 61850系列标准中面向通用对象的变电站事件(generic object oriented substation event,GOOSE)快速通信报文的实时性设计进行分析,概述了GOOSE报文在数字化变电站的组网方式及其传输过程,同时,结合广东电网公司茂名供电局110 kV文冲口数字化变电站案例,探讨现阶段...     

基于IEC61850-9-2及GOOSE共网传输的数字化变电站技术应用与分析

分析了数字化变电站过程层采样值的两种通信传输方式：点对点的IEC61850-9-1方式及网络化的IEC61850-9-2方式,提出了网络化采样值SMV与GOOSE信息共网传输的方案,从技术角度分析了方案的可行性。分析了共网传输模式下的主要业务数据类型：SMV,GOOSE,PTP1588网络报文,对各自的网络数据流量及可能的网络通信时延因素：存储转发延时,交换延时,线路延时,帧排队延时进行了定量分析。结合某实际数字化变电站工程进行了该技术方案的仿真计算和应用分析,工程应用实践表明所提出的共网传输技术方案是可行的,对数字化变电站过程层网络性能研究具有参考价值。     

基于IEC61850-9-2及GOOSE共网传输的数字化变电站技术应用与分析

分析了数字化变电站过程层采样值的两种通信传输方式:点对点的IEC61850-9-1方式及网络化的IEC61850-9-2方式,提出了网络化采样值SMV与GOOSE信息共网传输的方案,从技术角度分析了方案的可行性.分析了共网传输模式下的主要业务数据类型:SMV,GOOSE,PTP1588网络报文,对各自的网络数据流量及可能的网络通信时延因素:存储转发延时,交换延时,线路延时,帧排队延时进行了定量分析.结合某实际数字化变电站工程进行了该技术方案的仿真计算和应用分析,工程应用实践表明所提出的共网传输技术方案是可行的,对数字化变电站过程层网络性能研究具有参考价值.     

基于时间敏感网络的变电站通信网络最大时延计算方法

基于IEC 61850智能变电站业务的通信需求和时间敏感网络(time-sensitive networking,TSN)的基本原理,应用TSN技术保障变电站通信业务的实时性。基于TSN流调度协议IEEE802.1Qbv的交换机转发原理建立了信息流服务曲线,基于变电站通信网络报文传输特性建立了信息源到达曲线,利用网络演算理论,提出了变电站报文传输的端到端最大时延计算方法。通过不同层次的变电站通信网络仿真分析,结果表明TSN技术满足了变电站业务的通信需求,尤其在保证关键控制命令等时间敏感业务传输的实时性方面具有明显优势。所提出的最大时延计算方法为智能变电站应用TSN的时延分析提供了理论计算依据。     

数字化变电站通信网络的传输时延不确定性分析

针对数字化变电站通信网络传输时延不确定性问题尚存在争议,采用网络仿真方法,定量分析了数字化变电站通信网络的传输时延不确定性问题。探讨了引起网络传输时延不确定性的诸多因素;分析了测量、数学分析和仿真三种网络传输时延分析方法的技术特点;采用OPNET网络仿真软件,仿真分析了网络端节点的处理能力、网络流量和端节点处的流量等达到某一数值时,网络传输时延展现出的不确定性行为,并提出了基于IEEE 802.1p/Q的优先级标签、虚拟局域网,组播过滤和自适应数字滤波技术提高数字化变电站通信网络传输时延确定性的四种方案。     

变电站通信报文安全认证及其实时性仿真

作为IEC 61850对等通信协议(实时通信)的安全规范,IEC 62351-6推荐采用认证保证变电站信息交换的安全性.文中基于IEC 61850数字化变电站报文和信息安全要求,提出了用扩展的安全报文实现身份认证的方法.该方法利用安全散列算法和数据加密标准(DES)加密获得扩展字段,能有效满足通信报文的保密性、完整性和...     

汽车CAN系统精确时钟同步机制研究

高可靠、高精度的时钟同步机制对于汽车CAN网络安全运行有着重要影响。针对分布式汽车网络同步问题,引入4种特殊的报文帧,定量研究了同步帧传输的网络时延,给出了即时偏差与网络延时的测算方法;在此基础上,结合基于最小"相对即时偏差和"的主时钟协商选择方法,建立了支持主时钟选择的精确时钟同步机制。实验结果表明,该机制不仅具有较高的同步精度和可靠性,而且有效降低了同步网络开销,能够满足当今汽车的高实时性要求。     

智能变电站继电保护跳闸实现方式研究

智能变电站保护跳闸方式主要有2种:一种是保护点对点跳闸;另一种是保护网跳闸。2种方式各有特点:点对点跳闸传输不依赖于网络,但光口多、熔点多;而保护网跳闸需经过交换机,光纤熔接点少、光纤敷设量少。对于采用何种跳闸方式,目前存在较大争议。概述点对点跳闸方式的特点;从抗电磁干扰、抑制网络风暴及交换机高负载处理能力等方面分析保护网跳闸的可靠性;通过对IEC 61850标准报文传输延时进行理论分析,论证保护网跳闸的实时性。对国网公司某试点智能变电站进行的测试结果表明,保护网跳闸时延小于点对点跳闸时延,满足继电保护速动性的要求。     

基于EPON+的高可靠性固定时延网络在智能变电站应用研究

基于智能变电站的网络通信需求,把在以太无源光网络(Ethernet Passive Optical Network, EPON)技术基础上开发的高可靠性固定时延网络(以下简称EPON+)应用到智能变电站内的网络组建中。准确定义了变电站内EPON+的通信业务及服务质量(Quality of Service, QoS),包含实时性和可靠性方面的要求,并对EPON技术作出针对性修改。软件方面,通过改变注册方式、带宽分布算法以及采用延时等待算法,确保了报文传输的快速性和均匀性。再通过硬件上的双重化配置,使报文可靠性要求得以满足。最后结合220 kV永宁变的工程实例,测试基于EPON+的报文传输性能,结果证明EPON+技术适用于变电站的组网应用。     

数字化变电站通信网络的传输时延不确定性分析

针对数字化变电站通信网络传输时延不确定性问题尚存在争议,采用网络仿真方法,定量分析了数字化变电站通信网络的传榆时延不确定性问题.探讨了引起网络传输时延不确定性的诸多因素;分析了测量,数学分析和仿真三种网络传输时延分析方法的技术特点;采用OPNET网络仿真软件,仿真分析了网络端节点的处理能力、网络流量和端节点处的流量等达到某一数值时,网络传输时延展现出的不确定性行为,并提出了基于IEEE 802.1p/Q的优先级标签、虚拟局域网,组播过滤和自适应数字滤波技术提高数字化变电站通信网络传输时延确定性的四种方案.     

数字化变电站过程层通信网络实时性仿真分析

阐述了基于IEC 61850的数字化变电站的三层结构和关键功能技术。对数字化变电站过程层数据信息进行了分析,并对基于IEC 61850-9-2的SV报文及GOOSE报文进行流量大小分析,结合某数字化变电站工程采用OPNET仿真软件对变电站过程层IED设备的端到端延时进行了仿真,并以间隔为单位采用VLAN技术进行了对比分析。结果表明,交换式以太网完全能满足过程层的网络通信,而且采用VLAN技术可以提高网络通信的实时性。     

适用于IEC 61850标准的以太网无源光网络DBA算法

在分析IEC 61850标准下网络报文传输特性的基础上,提出一种适用于IEC 61850标准网络报文传输的以太网无源光网络动态带宽分配算法。首先,该算法采用固定轮询周期,将带宽划分为采样值(SMV)、面向对象的变电站通用事件(GOOSE)、制造报文规范(MMS)这三类及三个优先级,优先保证SMV报文、GOOSE报文的实时传输,减少网络时延抖动。然后,采用改进的REPORT上传和GATE下发机制,提高了带宽利用率,并简要介绍了算法的典型应用系统及测试验证方案。最后,测试结果表明,该算法满足IEC 61850标准网络报文传输的实时性和快速性要求。