導(dǎo)語：中低壓網(wǎng)絡(luò)站間通信技術(shù)論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1變電站站站間通信方案

常規(guī)保護(hù)裝置的通信方式通常只能與一個(gè)或兩個(gè)裝置實(shí)現(xiàn)信息交互，在中低壓輻射網(wǎng)絡(luò)多端線路的需求面前就顯得捉襟見肘。通過FPGA（Field－ProgrammableGateArray）來實(shí)現(xiàn)多接口SV（SampledValue）和GOOSE（GenericObjectOrientedSubstationEvents）前置模塊，實(shí)現(xiàn)收發(fā)處理SV和GOOSE任務(wù)，可以同時(shí)提供多路通信接口。最重要的是將通信接口獨(dú)立于保護(hù)配置以外，增加了工程實(shí)施的靈活性和可擴(kuò)展性。因此通過在專門的前置模塊當(dāng)中用FPGA去實(shí)現(xiàn)SV和GOOSE收發(fā)更能適應(yīng)今后工程化的發(fā)展需求。嵌入FPGA的SV和GOOSE前置模塊相對于采樣值，采用FPGA實(shí)現(xiàn)GOOSE收發(fā)的主要難點(diǎn)在于GOOSE報(bào)文結(jié)構(gòu)、收發(fā)機(jī)制、傳遞信息相對復(fù)雜，其采用ASN.（1AbstractSyntaxNotationOne）編碼格式，報(bào)文頭中有包括TAL、AppID、TimeStamp、DataSetRef、GocbRef、ConfRev、TestMode、sqNum和stNum等在內(nèi)的多種參數(shù)信息；數(shù)據(jù)區(qū)包括多種類型數(shù)據(jù)格式，且存在結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)嵌套。GOOSE報(bào)文收發(fā)機(jī)制復(fù)雜，其采用T0/T1/T2/T3的定時(shí)重傳加突發(fā)變位的重傳機(jī)制；每包報(bào)文都要通過參數(shù)sqNum和stNum進(jìn)行序列計(jì)數(shù)；每組接收GOOSE需要進(jìn)行組播地址、GooseID、AppID、DataSetRef、GocbRef等多種參數(shù)校驗(yàn)；需要建立CPU和前置模塊間的內(nèi)部通信報(bào)文收發(fā)機(jī)制。GOOSE傳遞信息復(fù)雜，包括鏈路信息，如鏈路是否中斷、裝置是否處于測試狀態(tài)、ConfRev版本信息是否一致；收發(fā)數(shù)據(jù)類型多樣化，布爾、浮點(diǎn)、整型、位、時(shí)間等。在訂閱和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，需要和訂閱虛端子進(jìn)行映射關(guān)聯(lián)。前置模塊處理報(bào)文的流程如下所述。

（1）由配置工具生成收發(fā)配置文件SMV.xml和GOOSE.xml，該文件規(guī)定了裝置訂閱和的格式、信息與虛端子映射關(guān)系、各收發(fā)與前置模塊各以端口中的配置關(guān)系等信息。

（2）將SMV.xml和GOOSE.xml下載到保護(hù)CPU中，由保護(hù)CPU解析SMV.xml和GOOSE.xml，并按前置模塊要求轉(zhuǎn)化成對應(yīng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)傳到前置模塊中，同時(shí)也作為保護(hù)CPU收發(fā)內(nèi)部報(bào)文的校驗(yàn)依據(jù)。

（3）前置模塊根據(jù)配置信息，對各端口收到的報(bào)文進(jìn)行處理，判斷是否為預(yù)期報(bào)文，如果非預(yù)期報(bào)文，則舍棄該報(bào)文，否則解析報(bào)文中的數(shù)據(jù)信息，經(jīng)解析處理為保護(hù)應(yīng)用所需的接收信息。

（4）保護(hù)CPU將信息通過內(nèi)部總線發(fā)到SV和GOOSE前置模塊，前置模塊在判斷到有信號變位，即將信號映射到對應(yīng)的數(shù)據(jù)集，進(jìn)行報(bào)文組織，并發(fā)送。由于GOOSE前置模塊所要實(shí)現(xiàn)的工作較為復(fù)雜，完全用FPGA實(shí)現(xiàn)工作量較大，且缺乏靈活性，因此在前置模塊中的ARMCPU和FPGA協(xié)同完成報(bào)文處理。ARM與FPGA的分工如圖1所示進(jìn)行。其中FPGA主要負(fù)責(zé)報(bào)文的編解碼及收發(fā)工作，并依據(jù)配置文件，將收發(fā)信息與保護(hù)CPU硬件配置進(jìn)行映射關(guān)聯(lián)，ARMCPU負(fù)責(zé)接收從保護(hù)CPU傳輸?shù)呐渲梦募⑻峁┙oFPGA，作為收發(fā)行為的依據(jù)；實(shí)現(xiàn)與保護(hù)CPU的內(nèi)部報(bào)文通信。ARM與FPGA間交互SV.xml和GOOSE.xml中所有訂閱和數(shù)據(jù)，通信數(shù)據(jù)流量根據(jù)配置以及ARM與FPGA間的報(bào)文交互頻率而定。通常保護(hù)一般只和訂閱布爾型開關(guān)量數(shù)據(jù)，因此數(shù)據(jù)量較小，如果收發(fā)100個(gè)左右開關(guān)量GOOSE數(shù)據(jù)，每個(gè)開關(guān)量占1個(gè)字節(jié)，按每0.833ms傳遞一次報(bào)文計(jì)算，要求通信速率約為：100×1×8×（1000/0.833）/1024=937.88kbps=0.92Mbps，因此ARM與FPGA間的通信速率不能低于1Mbps。

2通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)架

2.1HSR的實(shí)現(xiàn)

HSR由幾個(gè)雙鏈接的交換節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，每個(gè)節(jié)點(diǎn)具有2個(gè)環(huán)網(wǎng)接入端口，以全雙工鏈路連接工作。HSR遵循在不同的路由傳輸重復(fù)報(bào)文的原則，繼承了PRP（ParallelRedundancyProtocol，RPR）零恢復(fù)時(shí)間的特點(diǎn)?；诓楸硭惴ǎ梢杂行幚憝h(huán)網(wǎng)中的循環(huán)報(bào)文，同一節(jié)點(diǎn)不同端口在不同時(shí)間接收到的重復(fù)報(bào)文，后到的報(bào)文將社區(qū)，從而保證不會發(fā)生環(huán)網(wǎng)風(fēng)暴。作為系統(tǒng)（源）的DANH（DoubleattachednodeimplementingHSR）發(fā)送來自協(xié)議層的數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)中加入HSR標(biāo)簽標(biāo)識重復(fù)報(bào)文，隨后往兩個(gè)通信端口同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，終端DANH在不同的端口和時(shí)間會接收到重復(fù)的數(shù)據(jù)，收到兩個(gè)重復(fù)數(shù)據(jù)中的第一組數(shù)據(jù)后，刪除HSR標(biāo)簽后，自動(dòng)丟棄接收到重復(fù)的第二組數(shù)據(jù)，保護(hù)裝置環(huán)網(wǎng)構(gòu)架如圖3所示。裝置不依賴于外部同步源，采樣同步精度高。HSR環(huán)網(wǎng)支持不同類型的報(bào)文（采樣，同步，定值壓板更新，軟件升級等），支持優(yōu)先級。任一間隔支持定值壓板的設(shè)置，通過環(huán)網(wǎng)自動(dòng)可靠的更新所有間隔單元；任一間隔支持程序在線升級，通過環(huán)網(wǎng)自動(dòng)可靠的更新所有間隔單元；任一間隔支持信號復(fù)歸，通過環(huán)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)整個(gè)保護(hù)的信號復(fù)歸。HSR數(shù)據(jù)幀格式包括目標(biāo)地址、源地址、標(biāo)簽標(biāo)識（0x88FB）等。

2.2同步的實(shí)現(xiàn)

HSR無需特殊的同步方式，同步包括采樣、定值等同步，由于采樣分布式采集，每個(gè)間隔子機(jī)需要收集所有其他間隔的采樣數(shù)據(jù)，無法實(shí)現(xiàn)精確同步，各相電流則可能產(chǎn)生相位差，對應(yīng)差動(dòng)繼電器，若差流過大時(shí)則可能引起誤動(dòng)。在整定定值時(shí)，從任一子機(jī)處整定，由本間隔子機(jī)將新定值信息同步到其他間隔，同步性保證了動(dòng)作行為的一致性。

2.3網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析

采用星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，若一個(gè)中央主機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，則終端子機(jī)的通信中斷，且主機(jī)端檢修時(shí)，影響其它終端變電站運(yùn)行。而采用環(huán)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)任一通道路由中斷時(shí)，保護(hù)性能不受影響；且任一設(shè)備退出運(yùn)行時(shí)，不影響網(wǎng)絡(luò)中其它設(shè)備的運(yùn)行，便于變電站運(yùn)行和維護(hù)。

3總結(jié)

基于IEC62439-3-2012的HSR技術(shù)，經(jīng)濟(jì)性好、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單可靠，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)無延時(shí)。其完全可以滿足了縱聯(lián)保護(hù)的要求，而各端保護(hù)可靠通信又能支持任一縱聯(lián)保護(hù)檢修退出而不影響其它設(shè)備運(yùn)行的需求。采用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，保證了各端變電站裝置互聯(lián)互通，有著很好的可擴(kuò)展性與互操作性，具備良好的工程推廣應(yīng)用前景。

作者：黃浩生汪萍胡再超姚亮單位：江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院江蘇省電力公司調(diào)度控制中心國電南京自動(dòng)化股份有限公司