數(shù)字化變電站通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架研究.pdf

1、IEC61850系列標準整體上將數(shù)字化變電站通信網(wǎng)絡(luò)分為站控層、間隔層和過程層，采用交換機網(wǎng)絡(luò)進行通信。將物理設(shè)備按照功能單元分解為邏輯節(jié)點的組合，使用抽象方法建模，統(tǒng)一了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義和變電站自動化配置語言，為實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和互操作性奠定了基礎(chǔ)。定義了2類對實時性和可靠性要求較高的報文：GOOSE報文和SAV報文。為更快地將報文送達，這2類報文直接從OSI模型的應(yīng)用層映射到鏈路層，不含有TCP/IP報頭?？梢愿鶕?jù)這個特點進行后續(xù)研發(fā)。GO

2、OSE報文和SAV報文采用發(fā)布者/訂閱者機制的組播方式，需要進行合理的VLAN劃分，將多播報文嚴格限定在相應(yīng)的VLAN內(nèi)，使其僅在有效的網(wǎng)絡(luò)局部轉(zhuǎn)發(fā)。劃分VLAN可以防止網(wǎng)絡(luò)多播風暴，提高數(shù)據(jù)利用效率，減小不必要的交換機端口沖擊。
　　 數(shù)字化變電站的通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要有總線型、星型和環(huán)型3種。為保證通信網(wǎng)絡(luò)具有可靠的冗余，在站控層與間隔層之間采用環(huán)型網(wǎng)絡(luò)，間隔層與過程層之間采用星型網(wǎng)絡(luò)，重要的部分需要將通信網(wǎng)絡(luò)雙重化。已經(jīng)投運的

3、數(shù)字化變電站通信網(wǎng)絡(luò)多采用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)冗余，運行方式互備的模式。
　　 IEC62439高可用性自動化網(wǎng)絡(luò)標準定義了4種冗余協(xié)議。其中的MRP環(huán)適合數(shù)字化變電站站控層與間隔層之間通信。PRP采用雙網(wǎng)并行傳輸，在接收端處理冗余報文的方式實現(xiàn)傳輸網(wǎng)冗余，理論上不丟失數(shù)據(jù)包。且PRP兼容MRP。由此設(shè)計了站控層與間隔層之間采用PRP冗余的雙MRP環(huán)，間隔層與過程層之間根據(jù)實際需求采用合適的PRP雙星型冗余的組網(wǎng)方式。考慮到遙控以及站間通信

4、的需求，站控層交換機可以經(jīng)過網(wǎng)關(guān)或代理與站外進行通信。
　　 針對GOOSE報文和SAV報文直接在鏈路層進行轉(zhuǎn)發(fā)的特點，并考慮網(wǎng)絡(luò)冗余的需求，設(shè)計了基于鏈路層交換節(jié)點的數(shù)字化變電站通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架方案。鏈路層交換節(jié)點是由3臺交換機組成的網(wǎng)絡(luò)傳輸單元，按功能分為連接終端設(shè)備的接入網(wǎng)交換節(jié)點和連接交換節(jié)點的傳輸網(wǎng)交換節(jié)點。合理的設(shè)計了轉(zhuǎn)發(fā)邏輯，采用僅維護與本交換節(jié)點相聯(lián)系設(shè)備網(wǎng)絡(luò)拓撲的方式，降低了維護網(wǎng)絡(luò)拓撲的網(wǎng)絡(luò)背景流量。網(wǎng)絡(luò)拓撲發(fā)生