PRP和HSR技术在国内智能变电站中的工程应用分析

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2024年5月18日发(作者：)

ＰＲＰ和ＨＳＲ技术在国内智能变电站中的　

工程应用分析　

黄晓博（河南省电力勘测设计院，河南郑州４５０００７）　

【摘要】对ＩＥＣ　６１８５０—９—２Ｅｄ２．０中推荐的ＰＲＰ和ＨＳＲ两种高可靠性组网技术进行了研究，结合国内智能变电站的设计模式和工程实践，对　

上述技术在我国智能变电站中的应用方案和前景进行了分析，指出从必要性和经济性两方面来看，ＰＲＰ技术仅适合部分极端重要站点的站级　

总线，ＨＳＲ技术在站级和过程总线应用存在阻力，在就地化保护等成套设备内部通信应用上具备较大潜力。　

【关键词】并行冗余协议；高可用无缝环；站级总线；过程总线；就地化保护　

【中图分类号】ＴＭ７６　【文献标识码】Ａ　【文章编号】１００６—４２２２（２０１６）２２—０１２９—０２　

余实体上。当链路冗余实体收到上层协议发送的报文后，将该　

引言　

智能变电站二次控制保护系统采用了符合ＩＥＣ　６１８５０标　

报文帧复制并同时从两个网卡端１２＂对外发送．先抵达目标　

准的站级总线和过程层总线代替了传统模拟量和开关量信　

ＤＡＮＰ的帧被链路冗余实体接受并发送给上层协议．后抵达　

号ｆ”，二次系统的范围已从保护、测控等扩大到通信网络，其可　

的帧则将被链路冗余实体丢弃，不再到达更上一层。由于这样　

靠性对变电站系统稳定有重要作用。　

由于没有对网络自愈指标和冗余方案进行明确规定．ＩＥＣ　

６１８５０：２００３在应用中存在网络协议多样化和兼容性问题。在　

ＩＥＣ　６１８５０—９—２　Ｅｄ　２．０中．进一步对应用恢复和通信自愈时间　

的机制，ＰＲＰ对链路层之上的协议，如智能变电站中广泛应用　

的ＶＩＡＮ。具有良好的兼容性。　

在一个ＰＲＰ网络中，每一个ＤＡＮＰ节点均同时连接在双　

套独立网络ＬＡＮ

Ａ和ＬＡＮ—Ｂ上，通过这两个网络来传输复　

＿

提出了明确要求［２１，同时引入了ＩＥＣ　６２４３９中的并行冗余协议　

制的２组报文。对于不支持ＰＲＰ的单端口网络节点ＳＡＮ，推　

（Ｐａｒａｌｌｅｌ　Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ，ＰＲＰ）、高可用无隙环（Ｈｉｇｈ　

荐通过ＲｅｄＢｏｘ（冗余代理）接入双网，使之具备ＰＲＰ能力，如　

Ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ　Ｓｅａｍｌｅｓｓ　Ｒｉｎｇ，ＨＳＲ），作为满足上述要求的推荐　

方法。　

图２中ＳＡＮ　Ｒ１／Ｒ２。如可靠性较低，或不具备接入条件的设　

备，也可只连接其中一个网络（ＩＡ　＿Ａ），如ＳＡＮ　Ａ１，Ａ２，此时　

仅能实现单网通信．如图２所示　

１　ＰＲＰ并行冗余协议　

、

ＰＲＰ的基本思路是通过支持ＰＲＰ的网络节点（ＤＡＮＰ）为　

ＤＡＮＰＩ　ＤＡＮＰ２　

系统提供冗余，ＤＡＮＰ结构如图１所示。　

嚣

一

图１　ＤＡＮＰ节点结构图　

，　，，’ｌ＇ｌ，　ｌ　

图２　ＰＲＰ网络接入原理图　

在这种网络并行冗余之下，即使一个网络出现故障，仍有　

另一套网络及各设备的冗余端口是正常工作的．系统可无延　

时自愈。　

每个ＤＡＮＰ有两个独立网卡ｐｏｒｔ　Ａ和ｐｏｒｔ　Ｂ．这两个网　

卡端口使用相同ＭＡＣ地址和ＩＰ地址。并同时连接在链路冗　

＇＇ｌ，，＇　’，，＇’ｌ，＇＇　ｌ，＇＇’ｌｌ，，’’，＇＇　ｌ’ｌｉｂ，，，，’ｌ＇，’’，’，ｌｌ，，’’，　ｌ＇１］ｌｂ，，ｌ，，’，ｌ，，’’ｌ＇，　ｌ，　

心竞争力，同时也能推动电力企业的稳定发展。构建完善的管　

工流程进行完善和梳理，提升电力工程安全管理水平．结合现　

２０１４，３３：４１＋４５．　

２］胡小红．电力工程施工安全技术管理探讨ｌＪ】．低碳世界，２０１４，２１：　

理机制以及各项施３－．单位监管制度．对电力工程技术以及施　

［

６１～６２．　

３】曾楠．安全技术管理在电力工程施工中的应用分析［Ｊ１．中国新技术　

代化的技术手段，来增加电力工程施工技术管理人员的整体　

［

管理水平和综合素养．严格按照施工安全管理要求进行施工．　

从而保证电力工程的质量安全　以上就是本篇文章提出的电　

新产品，２０１５，１６：１７６～１７７．　

【４］张军波．电力工程施工的安全技术管理探讨［Ｊ］．中国高新技术企业，　

２０１５，３５：１８３～１８４．　’　

力工程施工中安全技术管理举措．希望可以给电力企业的施　

工管理以及今后发展贡献一些绵薄之力。　

［５］李广生．关于电力工程施工中技术管理的讨论叨．价值工程，２０１０，３３：　

２９　

参考文献　

【１］ｚ勇．安全技术管理在电力工程施工中的应用［Ｊ］．企业技术开发，　

收稿日期：２０１６

一

ｌ１—１２　

２　ＨＳＲ高可用无缝环　

ＨＳＲ是通过直接在终端设备上引入２个独立的物理端口　

为系统提供冗余，网络结构一般为环形，其工作原理如图３所示。　

蚺点链接节点　

３．２　ＨＳＲ技术的应用分析　

ＨＳＲ是直接将网络集成在设备上形成环网．不再需要借　

助网络交换机，这也体现了国外网络发展的趋势。在ＨＳＲ中　

任意２个终端节点之间的通信都会历经整个环路中所有其他　

节点的转发，环网越大，负载增加越多　。因此，在变电站内进　

行ＨＳＲ组网设计时需严格控制环路大小．可以把站内合理划　

分，将互相通信量较大的同一间隔内的保护、测控、合并单元、　

智能终端放在一组成环．组与组之间可通过ＲｅｄＢｏｘ连接．以　

尽量减少环网内的通信负载　

ＨＳＲ不仅需国内设备改进通信板卡。还是对现有变电站　

接收∞点　接收　点接收节点　

组网方式的全面变革。但由于国内智能变电站由于采用了设　

备冗余，对单套网络故障并不十分敏感，并无此方面的迫切需　

求，其应用将是一个长期的过程。但在就地化、分布式保护等　

成套装置内部主站和子站的通信上　．ＨＳＲ是较好的技术选　

图３　ＨＳＲ高可用无缝环技术原理图　

ＤＡＮＨ为具备ＨＳＲ双端口的终端设备．由若干个ＤＡＮＨ　

首尾相接组成环网．对于不具备ＨＳＲ双端口的设备。也可以　

通过冗余代理串入环。当一个ＤＡＮＨ节点要发送报文时，类　

似ＰＲＰ的冗余机制．也将其复制为２份分别沿环网的两个方　

向发送　接收ＤＡＮＨ从端口接收其中一份复制帧后，检查其　

是否为广播帧，是则接收并转发，否则检查其目的链路ＭＡＣ　

择．也是当前在国内最有潜力的应用方向。　

４结论　

ＰＲＰ和ＨＳＲ技术作为ＩＥＣ　６１８５０—９～２　Ｅｄ　２．０推荐的高　

可靠性组网方案在技术上有其先进性．但由于国内智能变电　

站设计方案与国外有一些不同，从必要性和经济性两方面看．　

地址是否为本节点ＭＡＣ地址：是则比对另一个复制帧到否：　

过程层总线增加　

如未到则接受此报文．如先到已接收则丢弃该帧：如链路　

其在国内的推广尚需时日。对于ＰＲＰ技术，

ＭＡＣ非本节点地址，则从另一端口转发给下一个节点。由于　

投资较大．站级总线当前技术已满足要求．仅适合部分极端重　

ＨＳＲ采用了环网，且同一报文沿着不同的路径传输．环中任何　

要的站点。对于ＨＳＲ技术．当前无迫切需求．应用代价却不　

一

个节点故障，都还有另一方向的冗余通道，因此网络单点断　

菲，不但需要保护、监控设备的改型，还带来现有设计模式全　

面变化，存在应用阻力；当前最大前景在就地化保护等成套设　

备内部通信应用上　

线的也是无缝自愈的　

３在国内智能变电站的工程应用分析　

从２０１１年起。国内新建变电站基本按照ＩＥＣ　６１８５０规范　

建设，具备站级总线和过程总线，站内各种二次设备均具备通　

参考文献　

［１］刘峰．智能变电站信息网络技术探讨［Ｊ］．通讯世界，２０１４，１０．　

【２］何钟杰，黄险峰，崔春，罗劲松．几种智能变电站冗余通信协议分析　

比较［Ｊ］．广东电力，２０１４，２４（４）．　

『３１陈原子，徐习东．基于并行冗余网络的数字化变电站通信网络架构　

【ＪＪ．电力自动化设备，２０１Ｉ，３１（１）．　

信端口．实现了向数字化网络传输的全面转变。在大量的工程　

实践中．对着经验性的规范规定．造成与国外工程应用的一些　

区别，主要包括：①网络结构上，国内明确规定站级总线和过　

程总线均采用星形网．一般不采用国外多见的环网等其他结　

构；②高电压保护采用双套冗余，对应双套网络；③高电压保　

［４】分布式母线保护在智能变电站中的应用讨论［Ｊ１＿通讯世界，２０１４，６．　

护、监控等装置各自独立，设备多样化等。由于上述特点，对　

ＰＲＰ和ＨＳＲ技术的应用需结合国内情况进行研究。分析其适　

用性。　

收稿日期：２０１６—１０—８　

３．１　ＰＲＰ技术的应用分析　

ＰＲＰ是基于第二层的网络拓扑结构．不需要改动就可以　

正常使用网络管理及ＶＬＡＮ等功能，完全支持智能变电站　

ＭＭＳ、Ｇ０ＯＳＥ和ＳＭＶ数据通信．而且网络的冗余切换是无缝　

的，可以大幅提高网络可靠性。但这种可靠性的提高是通过增　

加一套网络设备的代价实现的。作为一种网络冗余．其较适合　

国外多采用单套设备、环形网络的情况。对于国内高压变电站　

过程总线．由于保护设备和网络已经采用了对应冗余，再增加　

网络冗余．配置模式将变为双设备四重网络，结构复杂，投资　

代价高。　

对于站级总线，国内工程要求所有设备均同时连接在两　

个网络上，对每一台设备而言，网络均为双重化，这与ＰＲＰ的　

要求是一致的。但站级总线的自愈时间要求在ＩＥＣ　６１８５０—９—　

２　Ｅｄ　２．０中是较宽松的（１００ｍｓ），采用现有技术也可满足要求。　

仅对于部分极端重要的站点．可考虑应用该技术增强可靠性。　

●■—————■■●日■■目啊

雉拇　

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