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网络冗余技术与IEC 62439标准（上）李俊刚许继集团2014年9月25日主要内容四三二IEC 62439“高可用性自动化网络”标准概述一并行冗余协议及高可用性无缝环网络冗余技术实现其它冗余技术一、课程介绍（一）网络冗余技术现状智能变电站自动化系统结构一、标准概述（一）网络冗余技术现状智能变电站网络安全性与可靠性智能变电站网络通信问题1. 由于以太网媒体访问控制采用带避撞的载波帧多路接入机制，信息传递时延具有无法预测的随机性，例如交换机交换延时等。 2.网络通信严重依赖于交换机，通信性能的优劣受到交换机性能的限制。并且大大提高变电站的投资成本。3.冗余标准缺失，IED 与IED 之间如何协调配合, 是否会对互操作造成影响，存在不确定性。同时冗余的实现往往以牺牲实时性为代价，得不偿失。一、标准概述（一）网络冗余技术现状IEC61850作为变电站自动化应用的基础未对冗余网络结构作严格定义私有冗余网络方案对开放性和互操作性造成严重的威胁工业以太网终将解决变电站自动化领域的问题时钟同步、网络冗余一、标准概述（一）网络冗余技术现状变电站可用性要求通用要求： 需常年稳定运行，极少停运维修，要求设备具有实时更换能力。被保护的系统里，出现故障的保护元件一般产生两种结果：超功能范围：系统不必要的停运欠功能范围：系统不被保护，同时运行变得不稳定，次生性故障给系统带来严重的危害。变电站设计要求：网络故障不会导致系统出现欠功能范围，可以容许超功能范围的出现，系统在出现网络故障时依然能够保持运行的时间称之为宽限时间一、标准概述（一）网络冗余技术现状网络在出现出现网络故障并恢复的时间要小于系统的宽限时间。TC57定义的系统各种工况下网络恢复时间。 IEC61850-5要求的恢复时间。通信组件服务应用容许时间要求通信恢复时间SCADAIEC61850-8-1800ms400ms联锁IEC61850-8-112ms4ms闭锁IEC61850-8-112ms4ms保护跳闸IEC61850-8-18ms4ms母线保护IEC61850-9-21个采样间隔0采样值IEC61850-9-21个采样间隔0一、标准概述（二）IEC 62439标准其它领域的宽限时间要求。应用宽限时间非实时自动化系统10s通用自动化1s工业自动化100ms实时自动化10ms一、标准概述（一）网络冗余技术现状7层网络模型故障概率ISO/OSI故障概率物理层20%数据链路层10%网络层25%传输层15%会话层5%表示层5%应用层20%IEC62439定义将工业以太网的高可用性实现重点放在物理层和数据链路层的故障探测和恢复上。 一、标准概述（二）IEC 62439标准国际电工标准委员会IEC SC65委员会第15工作组针对如何建设高度有效的自动化网络，及时推出了IEC 62439标准。IEC 62439-1-2010 一般概念和计算方法；IEC 62439-2-2010 媒介冗余协议（MRP）；IEC 62439-3-2010 并行冗余协议（PRP）及高可用 性无缝环（HSR）；IEC 62439-4-2010 跨网冗余协议（CRP）；IEC 62439-5-2010 信标备用协议（BRP）；IEC 62439-6-2010 分布式冗余协议（DRP）；IEC 62439-7-2011 环路冗余协议（RRP）。一、标准概述（二）IEC 62439标准可靠性计算一、标准概述（二）IEC 62439标准可靠性模型一、标准概述（二）IEC 62439标准冗余分类一、标准概述（二）IEC 62439标准冗余分类特点一、标准概述（二）IEC 62439标准IEC 62439-2-2010 Media Redundancy Protocol 媒介冗余协议（MRP， Siemens-Hirschmann ）；主从式网络结构，只有一个确定的主节点，发生故障时由主节点处理，存在着网络风险集中的问题一、标准概述（二）IEC 62439标准IEC 62439-3-2010 Two seamless protocolsPRP (Parallel Redundancy Protocol, 并行冗余协议）采用2个对等的对立网络，终端设备双端口并行冗余实现故障时无缝切换，双倍通信设备，系统成本高一、标准概述（二）IEC 62439标准IEC 62439-3-2010 Two seamless protocolsHSR (High availability seamless Redundancy, 高可用性无缝环网)采用环形网络结构将一个环的不同方向作为独立网络处理，实现网络冗余，成本降低一、标准概述（二）IEC 62439标准IEC 62439-4-2010 跨网冗余协议（CRP）；采用Mesh网络多重化冗