安全穩(wěn)控裝置站間通信方案研究

朱磊

摘 要：隨著安穩(wěn)裝置的不斷發(fā)展，國(guó)外部分廠家實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用MPLS網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的交換處理。隨著第二版IEC61850的出現(xiàn)，需要探討新的安穩(wěn)裝置的站間通信模式。本文分析了本章分析了第二版IEC61850對(duì)于安穩(wěn)裝置的影響，通過(guò)比對(duì)三種適用于90-1規(guī)程的通信方式，選擇出適合目前網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的通信方案，并充分考慮未來(lái)，提出了具有前瞻性的基于VPLS技術(shù)的通信方案，具有現(xiàn)實(shí)應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：安穩(wěn)裝置;IEC61850;通信方案

隨著安穩(wěn)裝置的不斷發(fā)展，其通信方式已經(jīng)從原有的電力載波模式轉(zhuǎn)換至SDH網(wǎng)[1]。目前，國(guó)外部分廠家生產(chǎn)的安穩(wěn)裝置已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用MPLS網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的交換處理。隨著第二版IEC61850的出現(xiàn)，需要探討新的安穩(wěn)裝置的站間通信模式[2]。

1 IEC61850 ed2對(duì)安穩(wěn)裝置的影響

在第二版IEC61850中新增了90-1，主要是用來(lái)重新定義以及規(guī)范多個(gè)變電站間的站間通信，可以有效完善保護(hù)與控制功能在站間通信中功能建模的不足，并有效規(guī)范了通信標(biāo)準(zhǔn)。

90-1標(biāo)準(zhǔn)提出了兩種站間通信模式—網(wǎng)關(guān)模式以及隧道模式[3]。網(wǎng)關(guān)模式中，數(shù)據(jù)通信可以應(yīng)用電力載波、WIFI等Non-Ethernet方式，或者應(yīng)用小帶寬Ethernet方式來(lái)完成站間信息數(shù)據(jù)的交換，屬于早期應(yīng)用較多的模式;隧道模式中，數(shù)據(jù)通信需要應(yīng)用高速以太網(wǎng)技術(shù)，在兩個(gè)進(jìn)行信息交互的變電站之間建議虛擬通信隧道來(lái)完成通信數(shù)據(jù)直連。同時(shí)，基于兩種通信模式，建模方式也會(huì)有所改變。網(wǎng)關(guān)模式相較于隧道模式，新增ITPC邏輯節(jié)點(diǎn)之外，需要設(shè)置收發(fā)信息的邏輯接點(diǎn)，所有的數(shù)據(jù)交換都需要基于代理接點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2 變電站間通信方式研究

本文的通信方式研究主要是基于隧道模式來(lái)實(shí)現(xiàn)通信數(shù)據(jù)的交換，主要有以下三種：EoMPLS、VPLS、L2TPv3。

基于隧道通信模式的方案需要經(jīng)由外網(wǎng)通訊，則需要考慮到數(shù)據(jù)傳輸安全性的因素。三種通信方式中EoMPLS與VPLS均是基于L2VPN技術(shù)的通信方式，信息安全性有所保證。L2TPv3方式自身傳輸信息已經(jīng)完成自加密封裝，也能保證數(shù)據(jù)的安全性。但是，EoMPLS和L2TPv3無(wú)法完成點(diǎn)對(duì)多數(shù)據(jù)傳輸。相比較而言，VPLS方式能夠?qū)崿F(xiàn)點(diǎn)對(duì)多信息交互傳輸。因此，基于以上考慮，將VPLS通信方式作為主要的通信方式，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)多通信數(shù)據(jù)傳輸，并應(yīng)用QinQ技術(shù)來(lái)解決站間安穩(wěn)裝置通信一致性問(wèn)題。

3 安穩(wěn)站間通信方案

基于前文討論，提出基于SDH環(huán)網(wǎng)的通信方案和基于VPLS技術(shù)的通信方案。

如圖1所示，采用目前較為常見的基于SDH環(huán)網(wǎng)的通信方案，需要對(duì)裝置進(jìn)行通信接口的改造，在新的通信方案中，基于GOOSE報(bào)文進(jìn)行控制命令傳輸，此外需要在完成網(wǎng)關(guān)映射關(guān)系的建模。當(dāng)安穩(wěn)裝置A進(jìn)行組播時(shí)，安穩(wěn)裝置C和安穩(wěn)裝置D則需要通過(guò)安穩(wěn)裝置B和安穩(wěn)裝置E來(lái)作為中轉(zhuǎn)，此外仍需要避免產(chǎn)生環(huán)錄。一旦環(huán)路存在斷鏈情況，那位于鏈路的最后一個(gè)安穩(wěn)裝置收到信息的時(shí)效性則難以滿足。

對(duì)于已經(jīng)完成MPLS架構(gòu)的變電站，則可以建立基于VPLS技術(shù)的通信方案。如圖2所示，變電站C內(nèi)安穩(wěn)裝置C需要與變電站D內(nèi)安穩(wěn)裝置D繼續(xù)通信數(shù)據(jù)交換時(shí)，只需要直接建立數(shù)據(jù)隧道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，無(wú)需經(jīng)由任何裝置進(jìn)行中轉(zhuǎn)，數(shù)據(jù)獲取速度和可靠性均有多提升。此外，不同變電站安穩(wěn)裝置之間可以通過(guò)VLAN-ID進(jìn)行裝置的判別，能有效隔離站內(nèi)VLAN信號(hào)的干擾，保證了數(shù)據(jù)獲取的抗干擾能力。一旦網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，基于MPLS技術(shù)，將能迅速將網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行重新架構(gòu)，保證通信網(wǎng)絡(luò)具有極強(qiáng)自愈性。

4 小結(jié)

本文分析了本章分析了第二版IEC61850對(duì)于安穩(wěn)裝置的影響，通過(guò)比對(duì)三種適用于90-1規(guī)程的通信方式，選擇出適合目前網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的通信方案，并充分考慮未來(lái)，提出了具有前瞻性的基于VPLS技術(shù)的通信方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡馨，張亞杰，劉思明.安穩(wěn)裝置控制策略分析[J].科技風(fēng)，2020（13）：199.

[2]袁倩媚.廣東電網(wǎng)220kV系統(tǒng)安穩(wěn)備自投一體化的應(yīng)用研究[D].華南理工大學(xué)，2019.

[3]劉文.基于IEC61850安穩(wěn)裝置與監(jiān)控主站通信研究[D]華中科技大學(xué)，2014.