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，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)保護裝置的通信方式通常只能與一個或兩個裝置實現(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）來實現(xiàn)多接口SV（SampledValue）和GOOSE（GenericObjectOrientedSubstationEvents）前置模塊，實現(xiàn)收發(fā)處理SV和GOOSE任務(wù)，可以同時提供多路通信接口。最重要的是將通信接口獨立于保護配置以外，增加了工程實施的靈活性和可擴展性。因此通過在專門的前置模塊當(dāng)中用FPGA去實現(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實現(xiàn)GOOSE收發(fā)的主要難點在于GOOSE報文結(jié)構(gòu)、收發(fā)機制、傳遞信息相對復(fù)雜，其采用ASN.（1AbstractSyntaxNotationOne）編碼格式，報文頭中有包括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報文收發(fā)機制復(fù)雜，其采用T0/T1/T2/T3的定時重傳加突發(fā)變位的重傳機制；每包報文都要通過參數(shù)sqNum和stNum進行序列計數(shù)；每組接收GOOSE需要進行組播地址、GooseID、AppID、DataSetRef、GocbRef等多種參數(shù)校驗；需要建立CPU和前置模塊間的內(nèi)部通信報文收發(fā)機制。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、整型、位、時間等。在訂閱和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，需要和訂閱虛端子進行映射關(guān)聯(lián)。前置模塊處理報文的流程如下所述。

（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CPU中，由保護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，同時也作為保護CPU收發(fā)內(nèi)部報文的校驗依據(jù)。

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

（4）保護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，進行報文組織，并發(fā)送。由于GOOSE前置模塊所要實現(xiàn)的工作較為復(fù)雜，完全用FPGA實現(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)同完成報文處理。ARM與FPGA的分工如圖1所示進行。其中FPGA主要負(fù)責(zé)報文的編解碼及收發(fā)工作，并依據(jù)配置文件，將收發(fā)信息與保護CPU硬件配置進行映射關(guān)聯(lián)，ARMCPU負(fù)責(zé)接收從保護CPU傳輸?shù)呐渲梦募⑻峁┙oFPGA，作為收發(fā)行為的依據(jù)；實現(xiàn)與保護CPU的內(nèi)部報文通信。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間的報文交互頻率而定。通常保護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個左右開關(guān)量GOOSE數(shù)據(jù)，每個開關(guān)量占1個字節(jié)，按每0.833ms傳遞一次報文計算，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的實現(xiàn)

HSR由幾個雙鏈接的交換節(jié)點構(gòu)成，每個節(jié)點具有2個環(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)報文的原則，繼承了PRP（ParallelRedundancyProtocol，RPR）零恢復(fù)時間的特點。基于查表算法，可以有效處理環(huán)網(wǎng)中的循環(huán)報文，同一節(jié)點不同端口在不同時間接收到的重復(fù)報文，后到的報文將社區(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)報文，隨后往兩個通信端口同時發(fā)送數(shù)據(jù)，終端DANH在不同的端口和時間會接收到重復(fù)的數(shù)據(jù)，收到兩個重復(fù)數(shù)據(jù)中的第一組數(shù)據(jù)后，刪除HSR標(biāo)簽后，自動丟棄接收到重復(fù)的第二組數(shù)據(jù)，保護裝置環(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)實現(xiàn)整個保護的信號復(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，每個間隔子機需要收集所有其他間隔的采樣數(shù)據(jù)，無法實現(xiàn)精確同步，各相電流則可能產(chǎn)生相位差，對應(yīng)差動繼電器，若差流過大時則可能引起誤動。在整定定值時，從任一子機處整定，由本間隔子機將新定值信息同步到其他間隔，同步性保證了動作行為的一致性。

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

3總結(jié)

基于IEC62439-3-2012的HSR技術(shù)，經(jīng)濟性好、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單可靠，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時，網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)無延時。其完全可以滿足了縱聯(lián)保護的要求，而各端保護可靠通信又能支持任一縱聯(lián)保護檢修退出而不影響其它設(shè)備運行的需求。采用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，保證了各端變電站裝置互聯(lián)互通，有著很好的可擴展性與互操作性，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化股份有限公司