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對智能電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )的測量與控制
作者：
時(shí)間：2016-12-19
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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當然，標準為互操作性建立了基礎，為局域網(wǎng)(LAN)設定了協(xié)議堆棧。它還為傳送實(shí)時(shí)數據采樣等關(guān)鍵操作以及獲得電路斷路器的安全關(guān)鍵命令設置了響應時(shí)間要求。這些要求應為IEC 61850兼容網(wǎng)絡(luò )留有足夠的空間，完成變電站的數據記錄、開(kāi)關(guān)和保護功能。但是，只有這些還不夠。
網(wǎng)絡(luò )可靠性
基于網(wǎng)絡(luò )的變電站SCADA系統有可能出現破裂的連接器或者失效的收發(fā)器破壞整個(gè)變電站的情況，這非常令人關(guān)注。相應的，電力運營(yíng)商和設備開(kāi)發(fā)商轉向網(wǎng)絡(luò )冗余方法，他們的想法在另一標準IEC 62439高可用性自動(dòng)網(wǎng)絡(luò )中實(shí)現了。
這一標準目前進(jìn)行了修正，允許融合兩種不同的冗余網(wǎng)絡(luò )方案：并行冗余協(xié)議(PRP)以及高可用性無(wú)縫冗余(HSR) (圖3)。前一標準設定了具有冗余開(kāi)關(guān)的星形拓撲，因此，每一節點(diǎn)有兩個(gè)通路，而后者可以采用星形或者雙向環(huán)形拓撲。
圖3.PRP和HSR冗余標準不同的網(wǎng)絡(luò )拓撲。
兩種不同的拓撲看起來(lái)能夠很好的實(shí)現冗余。但是，IP開(kāi)發(fā)者Flexibilis首席技術(shù)官Timo Koskiahde指出，每一種都有其優(yōu)勢。環(huán)形拓撲性?xún)r(jià)比要高一些，這是因為它不需要外部開(kāi)關(guān)，當網(wǎng)絡(luò )的物理規模和設備數量受限時(shí)，它也能很好的工作。雙星拓撲能夠更好的適應大規模網(wǎng)絡(luò )，很容易從單星拓撲進(jìn)行更新實(shí)現。
Koskiahde說(shuō)，更新問(wèn)題非常重要，這是因為很多已有的網(wǎng)絡(luò )依靠生成樹(shù)協(xié)議(STP)或者其快速版本(RSTP)提高對失效的承受能力。這些協(xié)議嘗試在出現鏈路失效時(shí)重新配置網(wǎng)絡(luò )，因此，可能無(wú)法滿(mǎn)足IEC 61850在某些狀態(tài)時(shí)的零誤差恢復時(shí)間要求。PRP和HSR通過(guò)兩條獨立通路傳輸復制數據包，因此，它們都能夠滿(mǎn)足零恢復要求。
獲取時(shí)間
變電站發(fā)展最快的一方面就是測量技術(shù)。開(kāi)始時(shí)，由人控制的變電站使用機電儀表進(jìn)行測量。 SCADA推出后，它是電子儀表——數字表和位置傳感器，代表了變電站目前的測試技術(shù)。但是，如果這些儀表從專(zhuān)用合并單元轉到網(wǎng)絡(luò )連接應用，那么，它們將不再能夠對信號間的時(shí)間關(guān)系進(jìn)行預測。這就需要對數據加上時(shí)間戳，以便對事件的實(shí)際順序進(jìn)行排列。
很多變電站已經(jīng)通過(guò)GPS接收機提供時(shí)間參考。但是，怎樣通過(guò)網(wǎng)絡(luò )來(lái)分配時(shí)間標記?很多設計人員轉向采用IEEE 1588來(lái)解決這一問(wèn)題。IEEE 1588通過(guò)以太網(wǎng)分配時(shí)鐘標記，使用訓練序列在參考時(shí)鐘和網(wǎng)絡(luò )的每一個(gè)接收節點(diǎn)之間建立延時(shí)。在穩定的LAN中，IEEE 1588可以保證每一節點(diǎn)對事件打上時(shí)間戳，精度在1 μs以上，符合IEC 61850的要求。
不斷的發(fā)展使得變電站具有了冗余LAN功能，實(shí)現零時(shí)間故障恢復，能夠進(jìn)行時(shí)間戳測量，事件有足夠的精度以便控制系統使用。已經(jīng)實(shí)現了這些變革，電力公司還在客戶(hù)那里使用了智能電表，可以遠程監視使用點(diǎn)的用電情況。下一步是逐漸將這兩種方法合并到一個(gè)智能電網(wǎng)中——遠程控制變電站和分布式儀表網(wǎng)絡(luò )。
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