【正文】 與 GOOSE網(wǎng)口應(yīng)獨(dú)立 ； 110kV及以下應(yīng)用場(chǎng)合則可考慮合用網(wǎng)口 。所以主干網(wǎng)交換機(jī)除了在交換口數(shù)量上要滿(mǎn)足工程選型外，對(duì)于一般規(guī)模的智能化變電站都可以滿(mǎn)足容量的要求。 VLAN 劃分原則 對(duì)于采樣值的處理：電流合并器和其對(duì)應(yīng)的裝置應(yīng)該劃分到一個(gè)VLAN，且全站唯一；電流合并器應(yīng)和其所在母線上的全部需要電壓的裝置劃分為一個(gè) VLAN且全站唯一。 GMRP 無(wú)需預(yù)先劃分網(wǎng)絡(luò)， VLAN需要預(yù)先進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)劃分。作為使用最為普遍的國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)時(shí)間傳輸協(xié)議，SNTP 的應(yīng)用已較為成熟，在一定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下， SNTP 的對(duì)時(shí)精度可在大多數(shù)情況下保持在 1 ms 以?xún)?nèi)。 所對(duì)應(yīng)的 12 路 ECT、 EVT 均以 MU 采樣同步脈沖信號(hào)為基準(zhǔn)保持同步采樣 。 IEEE1588 協(xié)議算法的前提是傳輸時(shí)間路徑對(duì)稱(chēng) ， 即假設(shè)同步報(bào)文收到的延遲與延遲請(qǐng)求報(bào)文發(fā)送的延遲相同 ， 主 、 從節(jié)點(diǎn)之間的雙向傳輸時(shí)間延遲恒定且對(duì)稱(chēng) 。 分析 IEEE1588的授時(shí)精度 ； （ 2） 終端設(shè)備的對(duì)時(shí)精度 。實(shí)際運(yùn)用中假設(shè)設(shè)備或系統(tǒng)的故障分布是指數(shù)分布，其可靠度表達(dá)式為： () tRt e ??? （ 1） 其中，λ為設(shè)備或系統(tǒng)的故障率。如 下 圖所示 。以下計(jì)算采用表 1所列的元件可靠性參數(shù)。 一次模擬量采樣值經(jīng)合并單元相位補(bǔ)償和同步采樣后，通過(guò)以太網(wǎng)幀格式向過(guò)程總線傳輸 SAV報(bào)文，傳輸過(guò)程中引起的傳輸延時(shí) Td，即發(fā)送節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用程序發(fā)出報(bào)文到接收節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用程序接收到報(bào)文的時(shí)間間隔，涉及不同物理裝置 (如以太網(wǎng)交換機(jī)通信處理機(jī)的工作延時(shí)和網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)，具體如 下圖所示。相比之下， tq、 tsm、 tp 等不再是 IED 的屬性，而由以太網(wǎng)絡(luò)底層結(jié)構(gòu)決定，隨通信網(wǎng)絡(luò)和接口設(shè)備負(fù)載變化而改變，針對(duì)其的測(cè)量預(yù)算是目前工程中面臨的主要問(wèn)題。 GOOSE 報(bào)文流量遠(yuǎn)小于 SAV 報(bào)文流量，對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的影響基本可以忽略。 tq與隊(duì)列前面的報(bào)文數(shù)量和輸出端口的傳送速 度均相關(guān)，當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)負(fù)載情況的隨機(jī)性造成 tq不確定，工程中一般通過(guò)預(yù)測(cè)負(fù)荷近似估算 tq。 采樣值傳輸?shù)臅r(shí)序分布 電子式互感器、合并單元和以太網(wǎng)交換機(jī)在傳輸采樣值過(guò)程中會(huì)引入一定的時(shí)間延遲，為便于說(shuō)明， ECT/EVT 與 MU 的延時(shí)定義為 td， MU 至 IED 的延時(shí)定義為 Td。間隔層考慮有18 個(gè)間隔，并各自安裝間隔控制單元。 功能冗余 b 網(wǎng)絡(luò)冗余 與傳統(tǒng)變電站不同的是，數(shù)字化變電站內(nèi)的通信網(wǎng)絡(luò)直接參與保護(hù)與測(cè)控的功能，其可靠性將直接影響變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性。 F 通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性評(píng)估 IEC 608704 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)可靠性的定義為：“設(shè)備或系統(tǒng)在特定時(shí)間內(nèi)和特定情況下，執(zhí)行其預(yù)期功能的能力”。 過(guò)程層 MU 以及間隔層測(cè)控設(shè)備 、 保護(hù)設(shè)備 、 計(jì)量設(shè)備均通過(guò)支持 IEEE1588的千兆以太網(wǎng)交換機(jī)進(jìn)行對(duì)時(shí) ， MU 與 ECT、 EVT 之間仍進(jìn)行串行同步采樣 ， 將來(lái) ECT、 EVT 接口升級(jí)為支持 IEC618509 2標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)接 口 ， 可以不通過(guò) MU 直接與交換機(jī)對(duì)接 ， 采樣值直接上送交換網(wǎng) 。 考慮到 GPS 受軍事 、 政治等因素的影響 ， 可考慮接收國(guó)產(chǎn)北斗 衛(wèi)星發(fā)送的協(xié)調(diào)世界時(shí) UTC 信號(hào) 。 工程應(yīng)用中所遇到的主要問(wèn)題是時(shí)間同步系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定性差及各廠家對(duì) ECT、 EVT、 MU 等環(huán)節(jié)的處理方式不一致 ， 導(dǎo)致采樣數(shù)據(jù)時(shí)序不同步 。但是，變電站數(shù)字化的 發(fā)展趨勢(shì)使得站內(nèi)二次硬接線被串行通信線所取代 。 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 。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(hù)一一劃分到某一個(gè)VLAN中，是十分繁瑣的。 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。如下圖所示。 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 。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) 。 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。 （ 3） 數(shù)字化變電站內(nèi)共用網(wǎng)絡(luò)方式 。 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 。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)。 基于路由的 VLAN； 基于策略的 VLAN； 基于間隔的 VLAN。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。 GPS 脈沖直接對(duì)時(shí)系統(tǒng)已表現(xiàn)出了一定的局限性 。 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 。 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 。 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 。 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)。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。 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。 IEC 6185091和 IEC 6185092都采用了以太網(wǎng)通信技術(shù)。由表 中 可知：采樣值傳輸最大延遲時(shí)間約為 ms，滿(mǎn)足 SAV報(bào)文 3 ms 下 40%裕度的實(shí)時(shí)性要求。 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(lèi)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)。 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 。 基于 PRP 的過(guò)程層總線 在后續(xù)的圖表中采用下述符號(hào)： TS同步時(shí)鐘； MU合并單元；RPIT遠(yuǎn)方智能 I/O； SW交換機(jī)； EM網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)（如光纖）； BCU間隔控制單元； BPU間隔保護(hù)單元； BU間隔單元； RTU遠(yuǎn)方終端單元。基于 PRP 的冗余網(wǎng)絡(luò)要求裝置包含雙以太網(wǎng)控制器和雙網(wǎng)絡(luò)端口，分別接入兩個(gè)完全獨(dú)立的以太網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)裝置通信網(wǎng)絡(luò)的冗余?？煽慷仁侵冈O(shè)備或系統(tǒng)在規(guī)定條件和時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率。 利用便攜式原子 時(shí)鐘測(cè)試儀通過(guò)以太網(wǎng)直接接收時(shí)鐘同步裝置 IEEE1588時(shí)鐘報(bào)文 ， 在時(shí)鐘同步系統(tǒng)處于衛(wèi)星接收的正常狀態(tài)下 ， 測(cè)量網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)模塊輸出與 GPS、 北斗授時(shí)之間的誤差 。 為了確保系統(tǒng)所選的主時(shí)鐘為最佳時(shí)鐘 ， 可綜合運(yùn)用數(shù)據(jù)集比較算法 、 狀態(tài)決策算法 ， 根據(jù)本地時(shí)鐘特性的參數(shù)及時(shí)鐘級(jí)別 ， 選出網(wǎng)絡(luò)中最優(yōu)時(shí)鐘 。 MU 同步采樣結(jié)構(gòu)如 下 圖所示 。 SNTP是網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議 (Network Time Protocol， NTP)的簡(jiǎn)化，應(yīng)用于簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)中。 目的 MAC 地址用于區(qū)分報(bào)文！ GMRP 和 VLAN的比較： VLAN已經(jīng)廣泛應(yīng)用， GMRP 目前在試點(diǎn)； GMRP 使用的是報(bào)文 MAC 目的地址和端口 VLAN使用的是報(bào)文 VID和端口；