在電力行業(yè)中，如何在HSR/PRP/PTP 網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)濟(jì)高效地進(jìn)行持續(xù)監(jiān)控？

摘要

為了保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，西班牙國(guó)家發(fā)電廠和輸電局（UTE）需要使用標(biāo)準(zhǔn)工具記錄和監(jiān)控HSR/RPR網(wǎng)絡(luò)的流量。虹科RELY-REC是一種時(shí)間感知解決方案，可用于支持高可用性以太網(wǎng)、智能記錄和過(guò)濾的持續(xù)監(jiān)控。

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案例背景

現(xiàn)代自動(dòng)化系統(tǒng)的復(fù)雜性不僅需要在設(shè)備投入使用之前進(jìn)行調(diào)試，還需要持續(xù)監(jiān)控。因?yàn)槿绻l(fā)生意外情況，這種方法可以進(jìn)行有效的取證分析，并基于大數(shù)據(jù)分析實(shí)現(xiàn)高級(jí)預(yù)防性維護(hù)。

IEC 61850變電站自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)中引入使用高可用性網(wǎng)絡(luò)和亞微秒同步的新技術(shù)，如HSR/PRP和PTP，有利于提高公共事業(yè)公司的服務(wù)質(zhì)量。然而，這種先進(jìn)的數(shù)字化水平也帶來(lái)了新的技術(shù)挑戰(zhàn)，需要為連續(xù)和分布式監(jiān)控提供全面的手段。

西班牙國(guó)家發(fā)電廠和輸電局(UTE)采用了HSR/PRP技術(shù)，并需要為36,000多個(gè)配電變電站提供超過(guò)4000 MVA的電力。為了保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，技術(shù)人員需要使用標(biāo)準(zhǔn)工具記錄和監(jiān)控HSR/RPR網(wǎng)絡(luò)的流量，并且是基于可遠(yuǎn)程訪問(wèn)的系統(tǒng)，以免影響網(wǎng)絡(luò)性能。

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困難與挑戰(zhàn)

首先，必須考慮到，在 PTP (IEEE 1588) 同步電力系統(tǒng)中，需要在整個(gè)系統(tǒng)使用的同一亞微秒時(shí)間參考內(nèi)關(guān)聯(lián)所有正在分析的信息。該時(shí)間參考在合并單元、IED、遠(yuǎn)程變電站甚至更高級(jí)的智能電網(wǎng)之間共享。

其次，在這些數(shù)字環(huán)境中，GOOSE或SMV等實(shí)時(shí)控制消息通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)字傳輸，更頻繁地通過(guò)零延遲恢復(fù)時(shí)間冗余以太網(wǎng)解決方案進(jìn)行傳輸。

為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，從系統(tǒng)的角度來(lái)看，有必要為基于簡(jiǎn)單以太網(wǎng)、PRP 和 HSR 網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)監(jiān)控設(shè)計(jì)配置建議。這些設(shè)置應(yīng)該允許網(wǎng)絡(luò)流量分析，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)驗(yàn)證和網(wǎng)絡(luò)評(píng)估。下方圖 a)、b) 和 c) 分別描繪了標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)、PRP 和 HSR 網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間感知監(jiān)控設(shè)置。

圖a圖b

圖c

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時(shí)間感知解決方案

如上圖所示，每個(gè)連續(xù)監(jiān)控單元（圖中的RELY-REC）負(fù)責(zé)分析、時(shí)間戳和記錄網(wǎng)絡(luò)流量。另外，如果網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟笏泄?jié)點(diǎn)都像一個(gè)交換機(jī)一樣，這個(gè)監(jiān)控設(shè)備應(yīng)該能夠根據(jù)一個(gè)環(huán)節(jié)點(diǎn)的預(yù)期行為來(lái)切換幀。因此，預(yù)計(jì)IEEE 1588幀的適當(dāng)校正將與該節(jié)點(diǎn)而引入的低延遲相結(jié)合。

RELY-REC時(shí)間感知記錄器是一種能夠充分滿足客戶需求的時(shí)間感知解決方案，可用于支持高可用性以太網(wǎng)、智能記錄和過(guò)濾的持續(xù)監(jiān)控。當(dāng)任何該設(shè)備運(yùn)行時(shí)，允許通過(guò)專用通信鏈路從遠(yuǎn)程位置進(jìn)行讀取和配置訪問(wèn)。每個(gè)RELY-REC記錄設(shè)備可以根據(jù)所需設(shè)置的復(fù)雜性分配一個(gè)或多個(gè)RELY-REC單元。

RELY-REC記錄儀

配置工具允許設(shè)置所有與網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的功能，包括觸發(fā)和過(guò)濾選項(xiàng)。因此，設(shè)備能夠選擇特定的流量，例如要記錄的GOOSE或PTP。過(guò)濾和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)文件格式都與PCAP兼容，并且可以輕松定義。遠(yuǎn)程PC單元能夠?qū)崟r(shí)訪問(wèn)正在記錄在設(shè)備中的流量，并且事件同時(shí)將所選文件傳輸?shù)絇C。對(duì)于基本的流量分析，可以使用眾所周知的Wireshark工具。IEEE 1588時(shí)間戳應(yīng)用于幀，它以Wireshark工具能夠管理和表示的方式完成。此外，用于分析GOOSE完整性或網(wǎng)絡(luò)性能的高級(jí)測(cè)試工具無(wú)縫集成到設(shè)備的功能中。

虹科攜手合作伙伴RELYUM為能源電力領(lǐng)域的客戶提供多種高可用性解決方案，對(duì)于時(shí)間敏感的應(yīng)用，我們還可以提供可用于檢查、標(biāo)識(shí)和記錄常規(guī)以太網(wǎng)和時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)流量的記錄儀——RELY-TSN-REC。若您需要了解更多信息，歡迎隨時(shí)通過(guò)400-999-3848聯(lián)系虹科智能自動(dòng)化團(tuán)隊(duì)！

總 結(jié)

本案例充分說(shuō)明了RELY-REC如何在復(fù)雜的零丟包網(wǎng)絡(luò)中使用 IEEE 1588 時(shí)間戳實(shí)現(xiàn)流量記錄。該設(shè)備允許遠(yuǎn)程配置系統(tǒng)并實(shí)時(shí)檢索流量，使用標(biāo)準(zhǔn)過(guò)濾和分析工具，并顯著降低取證和監(jiān)控活動(dòng)的成本。

關(guān)鍵特性

1

GOOSE完整性或網(wǎng)絡(luò)性能是無(wú)縫的

2

本地工業(yè)存儲(chǔ)介質(zhì)，可遠(yuǎn)程訪問(wèn)所需信息

3

檢查活動(dòng)的高級(jí)過(guò)濾

4

允許與第三方應(yīng)用程序進(jìn)行數(shù)據(jù)集成