基于時間敏感網絡的變電站通信網絡最大時延計算方法

賈惠彬，胡子函，吳 堃，武文瑞

（華北電力大學電子與通信工程系，河北省保定市 071003）

0 引言

變電站是電力系統進行能量轉換的關鍵節點。變電站自動化系統用于監測、控制和保護變電站及其相關饋線中的一次設備［1］。隨著IEC 61850［2］標準的推廣與應用，變電站自動化系統越來越依賴變電站通信網絡（substation communication network，SCN）實現監控、控制和保護功能［3］。隨著變電站智能化程度的不斷提高，SCN 中數據業務流量的增長與關鍵控制業務數據傳輸需求的矛盾日益顯著，此時傳統的以太網已不能滿足智能變電站通信的需求，亟須引入新技術保證變電站關鍵業務數據傳輸的實時性。

對SCN 進行時延分析是SCN 設計的基礎。文獻［1］在SCN 中構建了智能電子設備（intelligent electronic device，IED）模型，通過OPNET 網絡仿真工具建立了仿真模型，分析傳統以太網下SCN 的實時性。文獻［4］提出了一種變電站過程網絡建模方法。利用OPNET 建模工具結合變電站過程層網絡業務特點，建立間隔層和過程層IED 模型。仿真分析了不同虛擬局域網（virtual local area network，VLAN）劃分對SCN 的影響。然而，當使用基于OPNET 的模型來評估真實SCN 在不同條件下的網絡性能時，存在計算量大、建模復雜、耗時較長等問題。此外，雖然使用基于OPNET 的模型可以模擬消息延遲，但很難獲得重要消息的最大延遲，而獲得報文的最大延時在SCN 設計中非常重要。為此，文獻［5］利用網絡演算方法，提出了基于傳統以太網的SCN 報文最大延時分布計算方法。

近年來，為了滿足現代各行業對數據傳輸的實時性需求，國內外研究者嘗試采用TTEthernet［6］，FlexRay［7］和 時 間 敏 感 網 絡［8］（time-sensitive networking，TSN）等技術提高數據傳輸的實時性。……