SCTP在電力通信廣域后備保護信息傳輸中的應用研究

楊玲+張濤

【摘要】 隨著互聯網技術的發展與普及，我國電力工業正向特高壓、智能電網、綠色發電的新階段發展轉變，新技術不斷應用與電力系統中使得供電可靠性不斷提高，但同時也使其運行控制難度在增大。在電力通信廣域保護系統的理念下，可靠的通信是實現廣域保護的關鍵之一。本文對電力通信中SCTP在廣域后備保護信息傳輸中的應用進行分析研究。

【關鍵詞】 智能電網 電力通信 SCTP 廣域保護

從電力通信的角度來看，根據定位及理解的不同可將廣域保護歸納為兩類，一是將廣義測量技術和繼電保護結合構成廣域繼電保護，另一是基于廣域測量技術和在線動態安全分析的新一代穩控技術。在電力通信系統中，廣域保護按照層次結構可劃分為分布式、區域集中式、變電站集中式、分層集中式等系統結構。廣域后備保護是電力通信中廣域保護的重要組成部分，其需借助電力通信網絡收集其保護范圍內的多個變電站的保護動作信息或測量信息，因此為確保電力通信廣域后備保護，需要保證廣域后備保護信息傳輸實時性和可靠性。在現代電力通信系統中，基于光纖信息傳輸的TCP/IP協議是最常用的網絡協議，而其中SCTP是一種新型傳輸層協議，具有網絡級容錯能力，其較強的可靠性使其在電力通信中具有巨大的應用潛力。

一、廣域后備保護算法、系統結構

在眾多的保護算法中，結合當前我國電力通信系統的實際情況選擇最合適的算法至關重要。在文本的研究中，廣域后備保護算法采用輸電線路各側距離I段元件、II段元件、方向元件和相鄰線路的方向元件與線路故障狀態等廣域信息來判斷線路是否發生故障。在該算法中，當電力線路一側有保護啟動時，系統中與之對應的保護單元則快速計算動作因子，最終結合計算各側保護單元AF之和Fow來判斷通信線路的狀態，主要包括特殊、疑似、故障、正常四種狀態，之后根據判斷出的不同狀態來運行不同動作。

結合我國電力通信的實際情況，廣域后備保護選擇站級廣域后備保護，其系統結構包括數據采集、線路決策、區域決策、計算模塊等，此外結合實際需求還可補充變壓器保護和母線保護等模塊。

二、基于SCTP的通信方式

2.1提高SCTP通信實時性的措施

電力系統的運行需要不間斷性，一旦輸配電系統出現故障將會嚴重影響供電需求，甚至造成嚴重后果，因此電力通信廣域后備保護的SCTP通信需要確保實時保護。為了提高SCTP通信的實時性，國內外研究中多選擇UDP傳輸層通信協議，UDP在實現數據傳輸可靠性與實時性方面優于TCP。理論上，SCTP采用了TCP 類似的連接建立機制和慢啟動過程，這導致其實時性能不及UDP，但SCTP具有多宿性，能夠在傳輸層實現通信故障自愈，這使得SCTP在信息傳輸的可靠性上又優于UDP與TCP。雖然SCTP在實時性上優于UDP，但其在信息傳輸可靠性上不如UDP，因此對SCTP的廣域后備保護算法進行優化，減小單位信息數據量和信息分組延遲。廣域后備保護進入工作狀態后，變電站RDA與RPA和相鄰變電站RDA相互發送SCTP連接初始化報文，并建立持續穩定的連接，以使其隨時判斷路徑狀態。

2.2在MPLS上應用SCTP多宿性路徑切換方法

在電力通信廣域后備保護中，SCTP多宿性路徑切換方法的實現需要對信息發送端口和目的地址實施控制，此外還需要系統中的底層協議為期提供冗余的通信路徑。在NS2默認的最短路徑優先算法中，SCTP多宿性路徑切換方法的邏輯程序為：MPLS網絡初始化→綁定首選端口間數據流到主LSP，綁定非首選端口間數據流到備LSP→SCTP建立偶聯→檢測通信狀態→T3-rtx或Heartbeat信號證實超時→通信出錯次數+1→通信出錯次數>指標閥值→首選目的地址標記為未激活，發送端口和接收端由首選端口切換到非首選端口→應用層數據流從主LSP切換到備LSP。

三、基于EPOCHS的仿真系統模型構建

電力通信廣域后備保護系統的仿真模型基于IEEE14母線測試系統，并利用EPOCHS平臺構建。在EPOCHS的仿真系統模型中，通信網絡協議層次模型與OSI模型的映射關系如下：應用層？SCTP App接口，傳輸層？SCTP，（網絡層、鏈路層、物理層）？（IP、MPLS LSP配置及數據流綁定、網絡拓撲及參數配置）。廣域后被保護Agent建模利用EPOCHS平臺的Agent建模機制實現，在仿真系統中的層次關系如下：EPOCHS（實際控制）→（RDA、RPA1…RPAn），PDA（實際控制）→（LDA1…LDAn）。電網建模部分涉及在EMTDC/PSCAD中按照IEEE14母線測試系統電網拓撲結構搭建電網模型、設計距離I段、距離II段保護模塊和方向保護模塊，根據廣域后備保護信息需求修改EMTDC/PSCAD與EPOCHS間數據接口。

參 考 文 獻

[1]陳國炎.廣域后備保護原理與通信技術研究[D].華中科技大學.2012.10

[2]汪華.廣域后備保護算法及就地站協調配合策略研究[D].華中科技大學.2011.1