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IIoT 新產品上市-研华HSR/PRP冗余网络解决方案适应电力通讯网络新要求

  研华科技,2016年6月– 智能电网作为未来电网的发展方向,渗透到发电、输电、变电、配电、用电、调度、通信等各个环节,智能变电站无疑是这其中的最核心一环。当前,我国智能电网的建设已经上升至国家战略层面的高度,智能变电站作为其中的战略支点,将体现出低碳环保,交互良好,安全可靠的诸多优点。   由于智能变电站作为智能电网系统中的重要节点,它的故障可能对智能电网系统造成牵一发动全身的影响。因此,随着智能变电站的普及,网络故障就成为威胁安全生产的重要因素。变电站自身和内部的所有设施都需要具有高度的可靠性,只有有效地预防变电站故障的出现,并在故障出现之后快速响应、快速处理,才能使变电站中的工作状况始终保持在最佳状态。   在当前我国智能变电站建站网络冗余的参考国际标准IEC-61850 edt1(版本1)中,没有对网络自愈时间和方法做出明确规定,然而,冗余网络协议即使能达到小于10ms的切换时间甚至更短,在一些重要的场合,风险仍然不可控,后果仍然很严重。   新标指向终极冗余   电力自动化行业标准升级是行业发展的必然。国际上最新发布的IEC-61850 edt2(版本2)已经纳入了IEC-62439的标准,规定了不同应用的自愈时间和网络协议。其中,对母线保护和采样值的自愈时间严苛到0ms。电力领域作为针对可靠性要求严苛的行业,因此可以预见,智能变电站参照新标准实现零秒自愈的冗余网络环境将是大势所趋。   为了解决之前的协议都无法达到零秒自愈时间的要求,IECTC57技术委员会规定了两个新的冗余通讯协议——PRP和HSR作为实现零自愈时间的网络冗余协议,并纳入到了IEC-61850:2010的新标准中。相比X-Ring、RSTP等目前电网中常见的冗余网络协议,HSR/PRP也是目前唯一可以达到零秒自愈的网络冗余协议,能够真正实现网络通讯数据的零丢包、零切换。   其中,HSR是一种高可用性无缝冗余协议,其是典型的环形拓扑结构,源节点会复制所有的信息,通过两个不同的路径进行传输,一旦有一个网络出现故障,可以确保数据无延时地进行传输。   PRP的基本思路则是通过支持PRP的网络节点为系统提供冗余,每个网络节点同时连接到2个独立并行工作的局域网上,并将报文复制为2份,通过2个全双工通信端口分别发送,再经两个并行工作的局域网分别转发到目的网络节点上。同时,每个独立的局域网可以采用不同的通讯结构(如树形结构局域网、总线结构、环形结构局域网等)来提高系统冗余能力。同时,HSR/PRP还支持IEEE1588标准,实现GOOSE、SV、1588三网合一,并采用光纤模式,支持千兆以太网协议,可插拔等。   据研华科技电力与能源事业部的产品经理陳培雯女士介绍:“当前国际上只有HSR(High-availability Seamless Redundancy)协议和PRP(Parallel Redundancy Protocol)协议是唯一可以达到0ms自愈的冗余网络协议,即真正实现‘零丢包’‘零切换’。而欧美发达国家在智能变电站的新一轮改造或建设中,都开始推广采用这两个重要的协议标准,从而达到最高级别的安全冗余效果了。”   
    作为物联网科技公司的研华科技,对能源物联网的发展趋势保持着高度的灵敏度。在IEC-61850 edt2发布后,研华针对电力市场的ECU-4784电力专用机快速升级,推出支持HSR/PRP协议的解决方案。这对于中国电力市场而言,可以说是“领先一步”。同时,它也为我国电力自动化智能化升级,与国际先进水平看齐提供了可选的支点。   模块响应便捷升级   研华公司的陳培雯女士指出,这次ECU-4784电力专用机达到零秒自愈的终极冗余效果的升级,是通过插入支持 HSR/PRP 协议的扩展模块ECU-P1524PE加以实现的。而同时,ECU-4784还可以插接多种扩展卡,让ECU-4784在实现零秒自愈的最高级冗余环境的前提下,一专多能。   ECU-P1524PE模块同时支持HSR/PRP和IEEE1588。鉴于HSR/PRP目前唯一真正实现“零丢包”“零切换”的网络冗余协议,同时支持这两种协议,让客户在“零丢包”“零切换”的冗余网络组建上仍存在二选一的灵活性,从而更好地因地制宜,实现最佳。   在冗余网络中对支持IEEE1588,就意味着和此网络中其他所有支持IEEE1588的设备做到时间同步,实现GOOSE、SV、1588三网合一。拥有同步的时间戳,为冗余网络中的各设备协作创造了更为有利的前提条件。   冗余组网高效跨代   如果谈到HSR和PRP的协议区别,从网络架构上就能清楚地区分。HSR协议是环网冗余,无需交换机,成本低,适合小型网络;而PRP需要少量的交换机,就能实现零秒自愈的网络冗余星形布局。网络传输负载小,适合大型网络。   在实际冗余组网中,陳培雯经理建议,“通常有限设备的冗余网络使用HSR协议,大型的冗余网络中建议使用PRP协议。两个协议还可以配合使用,形成冗余网络套冗余网络的复杂拓扑。”   和传统冗余网络相比,除了真正的零丢包、零切换、零秒自愈功能外,HSR/PRP协议令网络冗余方案少用甚至不用交换机,自然降低组网成本,也从因网络故障风险点的减少,让网络更易于维护。   作为一种可插拔的模块化硬件产品,ECU-P1524PE具备配置简单、即插即用、无须设定、易于维护的特点。相比采取软件的方式更加灵活,且不需要额外的专业化培训,只需要将板卡插入电力专用计算机中,即完成了产品的升级。   由于硬件产品具有工作时相对独立的特点,ECU-P1524PE的额外加入并不会占用ECU-4784的CPU资源,可以保证工控机产品的硬件稳定度,将用户的风险降到最低。   此外,应用了ECU-P1524PE的电力专用计算机产品还可能够解决各家厂商设备支持不同冗余协议,无法兼容的问题。而尤其特别的是,采用了高性能模块卡片的电力专用计算机ECU-4784除了可以在环网中作为终端设备使用外,还可以担任“翻译”的功能。在电力网络中,一些用户需要经常使用包括计算机在内的各种终端产品,但这必须要经过协议转换才可以与网络进行通讯。而ECU-4784就可以充当“冗余盒”,承担通讯协议中间转换的角色,使得各种终端产品能够符合网络的协议要求。   研华ECU-4784作为一台X86架构的工业等级电力专用PC,在电力自动化应用下,无论是作为通讯管理机,环网服务器,还是网络安全仪,ECU-4784这一专为电力系统设计的工业等级计算平台,都将以集成高性能处理器、丰富套接字口、灵活扩展及智能功能,帮助电力企业胜任各种严苛极端环境的现场应用。加上HSR/PRP的研华电力专用机更加安全可靠,方案性能细节优势明显, 它在当前国内电力市场上是代表国际潮流的先进产品,值得关注与推荐。
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