在電力行業(yè)中，如何在HSR/PRP/PTP 網(wǎng)絡中經(jīng)濟高效地進行持續(xù)監(jiān)控？

摘要

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

#

案例背景

現(xiàn)代自動化系統(tǒng)的復雜性不僅需要在設(shè)備投入使用之前進行調(diào)試，還需要持續(xù)監(jiān)控。因為如果發(fā)生意外情況，這種方法可以進行有效的取證分析，并基于大數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)高級預防性維護。

IEC 61850變電站自動化標準中引入使用高可用性網(wǎng)絡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)公司的服務質(zhì)量。然而，這種先進的數(shù)字化水平也帶來了新的技術(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多個配電變電站提供超過4000 MVA的電力。為了保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，技術(shù)人員需要使用標準工具記錄和監(jiān)控HSR/RPR網(wǎng)絡的流量，并且是基于可遠程訪問的系統(tǒng)，以免影響網(wǎng)絡性能。

#

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，需要在整個系統(tǒng)使用的同一亞微秒時間參考內(nèi)關(guān)聯(lián)所有正在分析的信息。該時間參考在合并單元、IED、遠程變電站甚至更高級的智能電網(wǎng)之間共享。

其次，在這些數(shù)字環(huán)境中，GOOSE或SMV等實時控制消息通過以太網(wǎng)進行數(shù)字傳輸，更頻繁地通過零延遲恢復時間冗余以太網(wǎng)解決方案進行傳輸。

為了應對這些挑戰(zhàn)，從系統(tǒng)的角度來看，有必要為基于簡單以太網(wǎng)、PRP 和 HSR 網(wǎng)絡的持續(xù)監(jiān)控設(shè)計配置建議。這些設(shè)置應該允許網(wǎng)絡流量分析，以實現(xiàn)系統(tǒng)驗證和網(wǎng)絡評估。下方圖 a)、b) 和 c) 分別描繪了標準以太網(wǎng)、PRP 和 HSR 網(wǎng)絡的時間感知監(jiān)控設(shè)置。

圖a圖b

圖c

#

時間感知解決方案

如上圖所示，每個連續(xù)監(jiān)控單元（圖中的RELY-REC）負責分析、時間戳和記錄網(wǎng)絡流量。另外，如果網(wǎng)絡拓撲要求所有節(jié)點都像一個交換機一樣，這個監(jiān)控設(shè)備應該能夠根據(jù)一個環(huán)節(jié)點的預期行為來切換幀。因此，預計IEEE 1588幀的適當校正將與該節(jié)點而引入的低延遲相結(jié)合。

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

RELY-REC記錄儀

配置工具允許設(shè)置所有與網(wǎng)絡相關(guān)的功能，包括觸發(fā)和過濾選項。因此，設(shè)備能夠選擇特定的流量，例如要記錄的GOOSE或PTP。過濾和數(shù)據(jù)存儲文件格式都與PCAP兼容，并且可以輕松定義。遠程PC單元能夠?qū)崟r訪問正在記錄在設(shè)備中的流量，并且事件同時將所選文件傳輸?shù)絇C。對于基本的流量分析，可以使用眾所周知的Wireshark工具。IEEE 1588時間戳應用于幀，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)絡性能的高級測試工具無縫集成到設(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，對于時間敏感的應用，我們還可以提供可用于檢查、標識和記錄常規(guī)以太網(wǎng)和時間敏感網(wǎng)絡流量的記錄儀——RELY-TSN-REC。若您需要了解更多信息，歡迎隨時通過400-999-3848聯(lián)系虹科智能自動化團隊！

總 結(jié)

本案例充分說明了RELY-REC如何在復雜的零丟包網(wǎng)絡中使用 IEEE 1588 時間戳實現(xiàn)流量記錄。該設(shè)備允許遠程配置系統(tǒng)并實時檢索流量，使用標準過濾和分析工具，并顯著降低取證和監(jiān)控活動的成本。

關(guān)鍵特性

1

GOOSE完整性或網(wǎng)絡性能是無縫的

2

本地工業(yè)存儲介質(zhì)，可遠程訪問所需信息

3

檢查活動的高級過濾

4

允許與第三方應用程序進行數(shù)據(jù)集成