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        SCTP在電力通信廣域后備保護信息傳輸中的應(yīng)用研究

        2017-03-08 19:20:09楊玲張濤
        中國新通信 2016年24期
        關(guān)鍵詞:電力通信智能電網(wǎng)

        楊玲+張濤

        【摘要】 隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展與普及,我國電力工業(yè)正向特高壓、智能電網(wǎng)、綠色發(fā)電的新階段發(fā)展轉(zhuǎn)變,新技術(shù)不斷應(yīng)用與電力系統(tǒng)中使得供電可靠性不斷提高,但同時也使其運行控制難度在增大。在電力通信廣域保護系統(tǒng)的理念下,可靠的通信是實現(xiàn)廣域保護的關(guān)鍵之一。本文對電力通信中SCTP在廣域后備保護信息傳輸中的應(yīng)用進行分析研究。

        【關(guān)鍵詞】 智能電網(wǎng) 電力通信 SCTP 廣域保護

        從電力通信的角度來看,根據(jù)定位及理解的不同可將廣域保護歸納為兩類,一是將廣義測量技術(shù)和繼電保護結(jié)合構(gòu)成廣域繼電保護,另一是基于廣域測量技術(shù)和在線動態(tài)安全分析的新一代穩(wěn)控技術(shù)。在電力通信系統(tǒng)中,廣域保護按照層次結(jié)構(gòu)可劃分為分布式、區(qū)域集中式、變電站集中式、分層集中式等系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。廣域后備保護是電力通信中廣域保護的重要組成部分,其需借助電力通信網(wǎng)絡(luò)收集其保護范圍內(nèi)的多個變電站的保護動作信息或測量信息,因此為確保電力通信廣域后備保護,需要保證廣域后備保護信息傳輸實時性和可靠性。在現(xiàn)代電力通信系統(tǒng)中,基于光纖信息傳輸?shù)腡CP/IP協(xié)議是最常用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,而其中SCTP是一種新型傳輸層協(xié)議,具有網(wǎng)絡(luò)級容錯能力,其較強的可靠性使其在電力通信中具有巨大的應(yīng)用潛力。

        一、廣域后備保護算法、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

        在眾多的保護算法中,結(jié)合當(dāng)前我國電力通信系統(tǒng)的實際情況選擇最合適的算法至關(guān)重要。在文本的研究中,廣域后備保護算法采用輸電線路各側(cè)距離I段元件、II段元件、方向元件和相鄰線路的方向元件與線路故障狀態(tài)等廣域信息來判斷線路是否發(fā)生故障。在該算法中,當(dāng)電力線路一側(cè)有保護啟動時,系統(tǒng)中與之對應(yīng)的保護單元則快速計算動作因子,最終結(jié)合計算各側(cè)保護單元AF之和Fow來判斷通信線路的狀態(tài),主要包括特殊、疑似、故障、正常四種狀態(tài),之后根據(jù)判斷出的不同狀態(tài)來運行不同動作。

        結(jié)合我國電力通信的實際情況,廣域后備保護選擇站級廣域后備保護,其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括數(shù)據(jù)采集、線路決策、區(qū)域決策、計算模塊等,此外結(jié)合實際需求還可補充變壓器保護和母線保護等模塊。

        二、基于SCTP的通信方式

        2.1提高SCTP通信實時性的措施

        電力系統(tǒng)的運行需要不間斷性,一旦輸配電系統(tǒng)出現(xiàn)故障將會嚴重影響供電需求,甚至造成嚴重后果,因此電力通信廣域后備保護的SCTP通信需要確保實時保護。為了提高SCTP通信的實時性,國內(nèi)外研究中多選擇UDP傳輸層通信協(xié)議,UDP在實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸可靠性與實時性方面優(yōu)于TCP。理論上,SCTP采用了TCP 類似的連接建立機制和慢啟動過程,這導(dǎo)致其實時性能不及UDP,但SCTP具有多宿性,能夠在傳輸層實現(xiàn)通信故障自愈,這使得SCTP在信息傳輸?shù)目煽啃陨嫌謨?yōu)于UDP與TCP。雖然SCTP在實時性上優(yōu)于UDP,但其在信息傳輸可靠性上不如UDP,因此對SCTP的廣域后備保護算法進行優(yōu)化,減小單位信息數(shù)據(jù)量和信息分組延遲。廣域后備保護進入工作狀態(tài)后,變電站RDA與RPA和相鄰變電站RDA相互發(fā)送SCTP連接初始化報文,并建立持續(xù)穩(wěn)定的連接,以使其隨時判斷路徑狀態(tài)。

        2.2在MPLS上應(yīng)用SCTP多宿性路徑切換方法

        在電力通信廣域后備保護中,SCTP多宿性路徑切換方法的實現(xiàn)需要對信息發(fā)送端口和目的地址實施控制,此外還需要系統(tǒng)中的底層協(xié)議為期提供冗余的通信路徑。在NS2默認的最短路徑優(yōu)先算法中,SCTP多宿性路徑切換方法的邏輯程序為:MPLS網(wǎng)絡(luò)初始化→綁定首選端口間數(shù)據(jù)流到主LSP,綁定非首選端口間數(shù)據(jù)流到備LSP→SCTP建立偶聯(lián)→檢測通信狀態(tài)→T3-rtx或Heartbeat信號證實超時→通信出錯次數(shù)+1→通信出錯次數(shù)>指標閥值→首選目的地址標記為未激活,發(fā)送端口和接收端由首選端口切換到非首選端口→應(yīng)用層數(shù)據(jù)流從主LSP切換到備LSP。

        三、基于EPOCHS的仿真系統(tǒng)模型構(gòu)建

        電力通信廣域后備保護系統(tǒng)的仿真模型基于IEEE14母線測試系統(tǒng),并利用EPOCHS平臺構(gòu)建。在EPOCHS的仿真系統(tǒng)模型中,通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層次模型與OSI模型的映射關(guān)系如下:應(yīng)用層?SCTP App接口,傳輸層?SCTP,(網(wǎng)絡(luò)層、鏈路層、物理層)?(IP、MPLS LSP配置及數(shù)據(jù)流綁定、網(wǎng)絡(luò)拓撲及參數(shù)配置)。廣域后被保護Agent建模利用EPOCHS平臺的Agent建模機制實現(xiàn),在仿真系統(tǒng)中的層次關(guān)系如下:EPOCHS(實際控制)→(RDA、RPA1…RPAn),PDA(實際控制)→(LDA1…LDAn)。電網(wǎng)建模部分涉及在EMTDC/PSCAD中按照IEEE14母線測試系統(tǒng)電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)搭建電網(wǎng)模型、設(shè)計距離I段、距離II段保護模塊和方向保護模塊,根據(jù)廣域后備保護信息需求修改EMTDC/PSCAD與EPOCHS間數(shù)據(jù)接口。

        參 考 文 獻

        [1]陳國炎.廣域后備保護原理與通信技術(shù)研究[D].華中科技大學(xué).2012.10

        [2]汪華.廣域后備保護算法及就地站協(xié)調(diào)配合策略研究[D].華中科技大學(xué).2011.1

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