CN103618763A - 智能变电站站内通信组网与时间同步的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能变电站站内通信组网与时间同步系统，所述的智能变电站采用变电站层、间隔层和过程层，以及MMS网和SV（或GOOSE）网的体系结构，其特征是：所述的MMS网络、SV或GOOSE网络均采用PTN设备组网，各间隔采用MPLS VPN实现逻辑隔离；同步对时方面，由PTN设备提供IEEE1588等高精度时间同步信号。本发明还涉及采用上述系统进行智能变电站站内通信组网与时间同步的方法。本发明既能优化通信资源配置，改善网络性能，又能提供高精度的时间同步需求，实现通信网络与时间同步平台一体化。

Description

智能变电站站内通信组网与时间同步的系统及方法

技术领域

本发明涉及一种智能变电站站内通信组网与时间同步的系统。本发明还涉及采用所述系统进行智能变电站站内通信组网与时间同步的方法。

背景技术

智能变电站就是充分运用先进的计算机技术、通信技术、控制技术，采用智能化的一、二次设备、标准化的通信平台与接口规范、集成交互的自动化系统，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，实现电网运行数据的全面采集、就地处理和实时共享，支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能。其采用“三层两网”的体系结构，即变电站层、间隔层、过程层，MMS网和SV（GOOSE）网。

目前，智能变电站MMS和SV（GOOSE）均采用工业以太网技术，所谓的工业以太网，一般来讲是指技术上与商用以太网兼容，在产品设计时，在材质的选用、产品的强度、实用性、可靠性、抗干扰性等方面能满足工业现场的需要。由于以太网采用存储转发机制，网络负荷较大时，网络传输的不确定性很难满足智能变电站的实时通信要求，快速以太网技术的发展在一定程度上缓解了实时性的问题，但是在遇到突发事件，数据量瞬间增大时，同样存在实时性差的问题。此外，对于智能变电站的对时方式，目前主要采用站内GPS对时方式，这种同步方式属于准同步方式，既不可靠，精度也难以保证智能变电站不同合并单元所采集到的数据是在同一时间点上采样获得的，难以避免相位和幅值产生误差。智能变电站现有通信与对时存在的主要问题如下：

1.目前智能变电站采用以太网通信技术，网络负荷较大时，以太网传输的不确定性不能满足智能变电站的实时通信要求。

2.目前智能变电站通信采用以太网物理隔离技术，导致交换机数量庞大，运行维护工作量大，迫切需要优化通信资源配置。

3.目前智能变电站采用GPS同步对时方式，其精度与可靠性容易带来安全隐患，迫切需要采用更高精度的时间同步方式。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题，就是提供一种智能变电站站内通信组网与时间同步的系统。

本发明所要解决的第二个技术问题，就是提供一种采用上述系统进行智能变电站站内通信组网与时间同步的方法。

采用本发明的系统和方法，不仅可以优化通信组网，满足智能变电站的实时通信要求，且改善网络性能、降低投资成本，同时还可提供精确的时间同步功能。

解决上述第一个技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种智能变电站站内通信组网与时间同步的系统，所述的智能变电站采用变电站层、间隔层和过程层，以及MMS网和SV（或GOOSE）网的体系结构，其特征是：所述的MMS网络、SV或GOOSE网络均采用PTN设备组网，各间隔采用MPLS VPN实现逻辑隔离；同步对时方面，由PTN设备提供IEEE1588等高精度时间同步信号。

解决上述第二个技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种采用上述系统进行智能变电站站内通信组网与时间同步的方法，其特征是：包括以下步骤：

S1：首先，采用PTN的MPLS技术，使得原有无连接的以太网传输变为面向连接的标记交换，确保了信息传输的确定性和可靠性；

S2：其次，采用MPLS VPN逻辑隔离技术，使得原有基于物理隔离的交换机堆叠模式转变为基于逻辑隔离的PTN设备优化模式，优化了通信资源配置，减少了运行维护工作量；

S3：最后，采用PTN设备的IEEE1588时间同步技术协议，提供精度达10^-6级别的时间同步信号，满足智能变电站时间同步需求。

有益效果：本发明既能优化通信资源配置，改善网络性能，又能提供高精度的时间同步需求，实现通信网络与时间同步平台一体化。

附图说明

下面结合附图和具体实例对本发明作进一步的详细说明：

图1是智能变电站的信息流向；

图2是智能变电站的体系架构；

图3是现有技术的基于工业以太网的智能变电站站内通信与GPS时间同步解决方案；

图4是本发明采用的基于PTN设备的智能变电站站内通信与时间同步一体化解决方案。

具体实施方式

图1为智能变电站的信息流向图，其信息交换说明如下：①、②：间隔层和变电站层之间保护数据交换；③、④：过程层和间隔层之间TV和TA暂态数据交换；⑤：间隔层之内控制与保护数据交换；⑥：间隔层之间控制与保护数据交换；⑦：变电站层和远方工程师站数据交换；⑧：变电站层之间直接数据交换；⑨：变电站内数据交换；⑩：变电站装置和远方控制中心之间的控制数据交换。

其信息流特点如下：

1.SV数据的特点是流量大，从一次设备到二次设备的组播，有很高的同步和实时性要求。

2.GOOSE数据主要集中在间隔层和过程层，数据量小，但是非常重要，需要可靠送达。

3.MMS业务主要在变电站层，数据量中等，实时性要求不高。

智能变电站体系架构如图2所示，分为过程层、间隔层和变电站层（或叫站控成层），过程层主要为一次智能高压设备、间隔层为保护测控等二次设备、变电站层为远动等服务器设备。其中MMS网络处于变电站层于间隔层之间；SV和GOOSE网络处于间隔层与过程层之间。

图3为现有的基于工业以太网的智能变电站站内通信与GPS时间同步解决方案，MMS网络、SV和GOOSE网络均采用以太网交换机组网，各间隔采用不同交换机实现物理隔离；同步对时方面，各变电站均采用2套GPS配置，提供IRIGB、NTP等时间同步信号。

本发明的基于PTN的智能变电站站内通信与时间同步一体化解决方案实施例如图4所示，MMS网络、SV和GOOSE网络均采用PTN设备组网，各间隔采用MPLS VPN实现逻辑隔离；同步对时方面，由PTN设备提供IEEE1588等高精度时间同步信号。

采用上述系统进行智能变电站站内通信组网与时间同步的方法，其特征是：包括以下步骤：

S1：首先，采用PTN的MPLS技术，使得原有无连接的以太网传输变为面向连接的标记交换，确保了信息传输的确定性和可靠性；

S2：其次，采用MPLS VPN逻辑隔离技术，使得原有基于物理隔离的交换机堆叠模式转变为基于逻辑隔离的PTN设备优化模式，优化了通信资源配置，减少了运行维护工作量；

S3：最后，采用PTN设备的IEEE1588时间同步技术协议，提供精度达10^-6级别的时间同步信号，满足智能变电站时间同步需求。

Claims (2)

1.一种智能变电站站内通信组网与时间同步的系统，所述的智能变电站采用变电站层、间隔层和过程层，以及MMS网和SV（或GOOSE）网的体系结构，其特征是：所述的MMS网络、SV或GOOSE网络均采用PTN设备组网，各间隔采用MPLS VPN实现逻辑隔离；同步对时方面，由PTN设备提供IEEE1588等高精度时间同步信号。

2.一种采用如权利要求1所述的系统进行智能变电站站内通信组网与时间同步的方法，其特征是：包括以下步骤：

S1：首先，采用PTN的MPLS技术，使得原有无连接的以太网传输变为面向连接的标记交换，确保了信息传输的确定性和可靠性；

S2：其次，采用MPLS VPN逻辑隔离技术，使得原有基于物理隔离的交换机堆叠模式转变为基于逻辑隔离的PTN设备优化模式，优化了通信资源配置，减少了运行维护工作量；

S3：最后，采用PTN设备的IEEE1588时间同步技术协议，提供精度达10^-6级别的时间同步信号，满足智能变电站时间同步需求。

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