【正文】 PRP 的并行冗余網(wǎng)絡(luò)后，各間隔功能的可用性皆可以達(dá)到 IEC 61508中所規(guī)定的最高可 靠性級(jí)別：第 4 級(jí)。 通過(guò)在合并單元內(nèi)加載相位差信息即可通過(guò)軟件將采樣時(shí)標(biāo)歸算 到采集值的實(shí)際采樣時(shí)刻， 進(jìn)而通過(guò) GPS 秒脈沖或插值算法實(shí)現(xiàn)多路采集器間的時(shí)序同步 。 3） 報(bào)文傳播延時(shí) tp。 IEC6185010 從一致性測(cè)試角度出發(fā)，提出 t1和 t2 固定可測(cè)，給出 t t2的性能指標(biāo) (小于報(bào)文類型定義的整個(gè)傳輸時(shí)間的 40%)和測(cè)試方法，并提出制造商應(yīng)用文件說(shuō)明設(shè)備的延時(shí)情況，是檢驗(yàn) IED關(guān)于設(shè)備事件通信時(shí)標(biāo)能力的重要指標(biāo)。 IEC 6185092 采用 TLV(typelengthvalue)三元組格式進(jìn)行編碼和解碼，鑒于以太網(wǎng)幀最大長(zhǎng)度限制為 1522 字節(jié)，長(zhǎng)度 length 最少占用 1 個(gè)字節(jié)、最大占用 3 個(gè)字節(jié)，采樣值控制塊 svID 最少占用 2 字節(jié)、最多占用 39 字節(jié)，另外每個(gè)采樣值數(shù)據(jù)占 4 個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)值和 4 個(gè)字節(jié) 的數(shù)據(jù)品質(zhì)。由表 中 可知：采樣值傳輸最大延遲時(shí)間約為 ms，滿足 SAV報(bào)文 3 ms 下 40%裕度的實(shí)時(shí)性要求。其線路間隔、母線 PT 間隔和母聯(lián)間隔的通信系網(wǎng)絡(luò)如 下 圖 所示。 IEC 6185091和 IEC 6185092都采用了以太網(wǎng)通信技術(shù)。交換機(jī)采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，當(dāng)接收到完整數(shù)據(jù)報(bào)文之后才開(kāi)始轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)文，從而支持不同速率端口之間數(shù)據(jù)報(bào)文的交換，保持高速端口與低速端口間的協(xié)同工作。 td不僅為單路采樣值帶來(lái)相位誤差，還會(huì)造成多路采樣值傳輸時(shí)序的不同步； Td受網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量、突發(fā)性數(shù)據(jù)尖峰等因素的影響，易導(dǎo)致延遲時(shí)間不確定，影響 SAV報(bào)文傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。 根據(jù)現(xiàn)有廠家提供的數(shù)據(jù)，交換機(jī)的 MTTF 最高為 50 年，即故障率為 。間隔內(nèi)保護(hù)系統(tǒng)采用雙重化配置，兩套保護(hù)完全獨(dú)立。（ 3）可以采用通用交換機(jī)。為了提高通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性，通常采用的方法是網(wǎng)絡(luò)冗余設(shè)計(jì)。因此： MT BF MT T F MT T R?? （ 2） 3) 可用度 A。 智能 變電站系統(tǒng)的可靠性是通過(guò)一系列可靠性參數(shù)來(lái)衡量的。 為了造成網(wǎng)絡(luò)通信負(fù)荷的隨機(jī)波動(dòng) ， 還可額外接入計(jì)算機(jī)作為模擬的網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備 ， 并進(jìn)行相互間的不定包長(zhǎng) 、 不定數(shù)據(jù)流量的隨機(jī)通信 ， 測(cè)試網(wǎng)絡(luò)在不同流量情況下的 IEEE1588對(duì)時(shí)精度 。 變電站與變電站之間通過(guò) SDH 鏈路與上級(jí)調(diào)度一級(jí)主時(shí)鐘同步 ， 同步精度優(yōu)于 1us， 確保變電站之間的時(shí)間同步 。 由于邊界時(shí)鐘將節(jié)點(diǎn)與交換機(jī)的時(shí)鐘抖動(dòng)相隔離 ， 從而最大程度地減少了傳輸延遲抖動(dòng) 。 隨著芯片技術(shù)及高速以太網(wǎng)數(shù)據(jù)通信技術(shù)的發(fā)展 ， IEC6185092 將 IEEE1588 精密時(shí)鐘同步校時(shí)協(xié)議引入數(shù)字化變電站的對(duì)時(shí)應(yīng)用中 ， IEEE1588基于 TCP/IP 的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 ， 采用分布式網(wǎng)絡(luò)多播報(bào)文傳送技術(shù)的對(duì)時(shí)方式 ， 為抑制分布式系統(tǒng)中各設(shè)備之間的時(shí)鐘誤差提供了有效途徑 。由系統(tǒng)時(shí)鐘流程可以看出 ， 時(shí)標(biāo)參考源 、 本地晶振 、 時(shí)序處理 3 個(gè)環(huán)節(jié)均存在誤差因素 ， 時(shí)間同步系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如 下圖 所示 。 a 過(guò)程層采樣時(shí)序 由 MU 發(fā)出統(tǒng)一的采樣同步脈沖至同一間隔中的 ECT、 EVT，在 ECT、 EVT 信號(hào)處理系統(tǒng)中對(duì)本地時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻 、 倍頻處理后與采樣同步脈沖信號(hào)鎖相 。一個(gè) IEEE1588精確時(shí)鐘系統(tǒng)包括普通時(shí)鐘（僅有一個(gè) PTP 端口）、透明時(shí)鐘和邊界時(shí)鐘（具有多個(gè) PTP 端口），系統(tǒng)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)均被認(rèn)為是一個(gè)時(shí)鐘，通過(guò)以太網(wǎng)將整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)鐘相連。 GPS 脈沖直接對(duì)時(shí)系統(tǒng)已表現(xiàn)出了一定的局限性 。但兩者仍然定時(shí)互發(fā) BPDU 報(bào)文 ， 以便及時(shí)檢測(cè)斷線 ， 或在接收到其他交換機(jī)傳來(lái)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓淖儓?bào)文時(shí)即時(shí)改變端口狀態(tài)。當(dāng)然，如果以太網(wǎng)交換機(jī)沒(méi)有實(shí)現(xiàn) GMRP 協(xié)議，那么就只能通過(guò)靜態(tài)配置來(lái)實(shí)現(xiàn)組播了。如 110 kV線路間隔、 110 kV分段間隔、 110 kV PT測(cè)控間隔、主變間隔、 10 kV線路間隔、 10 kV分段間隔、 10 kV PT測(cè)控間隔、電容器間隔、電抗器間隔、所用變間隔等。 基于路由的 VLAN； 基于策略的 VLAN； 基于間隔的 VLAN。虛擬局域網(wǎng)的管理應(yīng)用程序根據(jù)交換機(jī)端口的標(biāo)識(shí) ID， 將不同的端口分到對(duì)應(yīng)的分組中，分配到一個(gè) VLAN 的各個(gè)端口上的所有站點(diǎn)都在一個(gè)廣播域中，它們相互之間可以通信，不同的 VLAN站點(diǎn)之間進(jìn)行通信需經(jīng)過(guò)路由器來(lái)進(jìn)行。主干網(wǎng)交換機(jī)上流入的數(shù)據(jù)主要是跨間隔保護(hù)需要的數(shù)據(jù)，如失靈保護(hù)、母線保護(hù)等需要的數(shù)據(jù)。 這種方式簡(jiǎn)單可靠，但光纖連線繁雜，無(wú)法在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)跨間隔保護(hù)，安裝方式不靈活。 星形網(wǎng) 優(yōu)點(diǎn) 在于： 網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性好 ， 網(wǎng)絡(luò)延時(shí)最少 ， 不會(huì) 產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴 。 （ 2）交換機(jī)環(huán)形網(wǎng)。 （ 3） 數(shù)字化變電站內(nèi)共用網(wǎng)絡(luò)方式 。 關(guān)于 GOOSE的組網(wǎng)方式， 分 3個(gè)階段逐漸改進(jìn) ，即： （ 1） GOOSE獨(dú)立組網(wǎng) 。 方案四的關(guān)鍵特點(diǎn)則是使用了 IEEE1588 網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)SV， GOOSE、 1588 的三網(wǎng)合一，達(dá)成了完全意義上的網(wǎng)絡(luò)化共享平臺(tái)，但對(duì)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的要求相對(duì)較高，推廣難度較大。智能變電站 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù) A 組網(wǎng)方案 結(jié)合國(guó)家電網(wǎng)公司關(guān)于智能變電站的技術(shù)導(dǎo)則規(guī)范，考慮南方電網(wǎng)公司對(duì)于數(shù)字化變電站的規(guī)劃，當(dāng)前智能變電站網(wǎng)絡(luò)通信的結(jié)構(gòu)主要有以下 四 種：（ 1） 采用光纖點(diǎn)對(duì)點(diǎn)與 GOOSE網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方式 ，其中 ，國(guó)網(wǎng)智能變電站中的 保護(hù)裝置是“直采直跳”，即點(diǎn)對(duì)點(diǎn)采樣 、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)跳閘， 亦存在“直采網(wǎng)調(diào)”的保護(hù)構(gòu)架，集中在南網(wǎng)的數(shù)字化變電站；（ 2） 采用光纖點(diǎn)對(duì)點(diǎn) 、采樣值網(wǎng)絡(luò) 與 GOOSE網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方式 ， 對(duì)于保護(hù)裝置是光纖點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的模式，而就測(cè)控、計(jì)量、故障濾波則是從采樣值網(wǎng)絡(luò)獲取相關(guān)信息； （ 3）采用過(guò) 程總線方式， 即采用交流采樣 （ SMV） 和 GOOSE組網(wǎng)的方式 ，其中又分為共網(wǎng)或分網(wǎng)模式 ； （ 4） 采用完全過(guò)程總線方式，即交流采樣 9 IEEE 1588 和 GOOSE 統(tǒng)一組網(wǎng) 。在采樣值和 GOOSE 共同組網(wǎng)的情況下， 為了保證GOOSE報(bào)文的實(shí)時(shí)性，可以利用 VLAN技術(shù)將過(guò)程層劃分為一些功能子網(wǎng) ， 啟用交換機(jī)分級(jí)服務(wù)質(zhì)量提供優(yōu)先傳輸機(jī)制，保證重要報(bào)文優(yōu)先傳輸，減少重要幀的排隊(duì)延時(shí) 。 保護(hù)裝置 測(cè)控計(jì)量等設(shè)備 備注 SV GOOSE SV GOOSE 方案一 點(diǎn)對(duì)點(diǎn) 點(diǎn)對(duì)點(diǎn) 點(diǎn)對(duì)點(diǎn) 組網(wǎng) 很少用 點(diǎn)對(duì)點(diǎn) 組網(wǎng) 點(diǎn)對(duì)點(diǎn) 組網(wǎng) 有實(shí)例 方案二 點(diǎn)對(duì)點(diǎn) 點(diǎn)對(duì)點(diǎn) 組網(wǎng) 組網(wǎng) 國(guó)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) 點(diǎn)對(duì)點(diǎn) 組網(wǎng) 組網(wǎng) 組網(wǎng) 有實(shí)例 方案三 /四 組網(wǎng) 組網(wǎng) 組網(wǎng) 組網(wǎng) 分 SV、 GOOSE是否共網(wǎng)、使用 B碼還是 1588 對(duì)時(shí) 以下 GOOSE網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建做主 要分析。 在正常狀態(tài)還是故障狀態(tài)時(shí) ， 基于 MMS 的站控層報(bào)文占用的帶寬遠(yuǎn)大于 GOOSE 報(bào)文所占帶寬 ， 支持 ， 協(xié)議的交換機(jī)保證網(wǎng)絡(luò)上 GOOSE報(bào)文的優(yōu)先傳送 。缺點(diǎn)在于： 裝置間的報(bào)文傳輸延時(shí)隨環(huán)網(wǎng)中裝置數(shù)目的增加而增加 ， 實(shí)時(shí)性差 ； 環(huán)網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)自愈時(shí)間 較長(zhǎng)； 裝置檢修時(shí)對(duì)環(huán)網(wǎng)通信的影響很大 ； 對(duì)裝置性能要求更高 ， 要求裝置具備交換 功能。如下圖所示。 IEC6185091 采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳送方式 ,只需考慮傳送介質(zhì)的帶寬和接受方 CPU 處理數(shù)據(jù)的能力，而不用擔(dān)心數(shù)據(jù)流量對(duì)于其他間隔設(shè)備傳輸?shù)挠绊?，因?yàn)樗](méi)有通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與其他間隔共享網(wǎng)絡(luò)帶寬，所以不需要交換機(jī)。 過(guò)程層組網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖 交換機(jī)數(shù)據(jù)吞吐總量由流入交換機(jī)的數(shù)據(jù)決定，理論上流入數(shù)據(jù)都可以正確流出，只 是數(shù)據(jù)流量的大小決定了網(wǎng)絡(luò)（延時(shí)）性能。這些集合有時(shí)只在單個(gè)局域網(wǎng)交換機(jī)上，有時(shí)則跨越多臺(tái)局域網(wǎng)交換機(jī)。在一個(gè)大型網(wǎng)絡(luò)中，要求網(wǎng)絡(luò)管理人員將每個(gè)用戶一一劃分到某一個(gè)VLAN中，是十分繁瑣的。 過(guò)程層網(wǎng)絡(luò) VLAN劃分方法 按照間隔劃分 VLAN，是過(guò)程組網(wǎng)的基本原則，每個(gè)間隔劃成一個(gè) VLAN。 c GMRP 組播技術(shù) GMRP 協(xié)議是一個(gè)動(dòng)態(tài)二層組播注冊(cè)協(xié)議，就是根據(jù)組播 MAC地址來(lái)在以太網(wǎng)交換機(jī)上注冊(cè)和取消組播成員身份的 。網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)后 ， 所有交換機(jī)通過(guò)互相發(fā)送 BPDU 報(bào)文 ， 將