安全穩控裝置站間通信方案研究

朱磊

摘 要：隨著安穩裝置的不斷發展，國外部分廠家實現了應用MPLS網絡來進行實時數據的交換處理。隨著第二版IEC61850的出現，需要探討新的安穩裝置的站間通信模式。本文分析了本章分析了第二版IEC61850對于安穩裝置的影響，通過比對三種適用于90-1規程的通信方式，選擇出適合目前網絡結構的通信方案，并充分考慮未來，提出了具有前瞻性的基于VPLS技術的通信方案，具有現實應用價值。

關鍵詞：安穩裝置;IEC61850;通信方案

隨著安穩裝置的不斷發展，其通信方式已經從原有的電力載波模式轉換至SDH網[1]。目前，國外部分廠家生產的安穩裝置已經實現了應用MPLS網絡來進行實時數據的交換處理。隨著第二版IEC61850的出現，需要探討新的安穩裝置的站間通信模式[2]。

1 IEC61850 ed2對安穩裝置的影響

在第二版IEC61850中新增了90-1，主要是用來重新定義以及規范多個變電站間的站間通信，可以有效完善保護與控制功能在站間通信中功能建模的不足，并有效規范了通信標準。

90-1標準提出了兩種站間通信模式—網關模式以及隧道模式[3]。網關模式中，數據通信可以應用電力載波、WIFI等Non-Ethernet方式，或者應用小帶寬Ethernet方式來完成站間信息數據的交換，屬于早期應用較多的模式;隧道模式中，數據通信需要應用高速以太網技術，在兩個進行信息交互的變電站之間建議虛擬通信隧道來完成通信數據直連。同時，基于兩種通信模式，建模方式也會有所改變。網關模式相較于隧道模式，新增ITPC邏輯節點之外，需要設置收發信息的邏輯接點，所有的數據交換都需要基于代理接點進行轉發來實現。

2 變電站間通信方式研究

本文的通信方式研究主要是基于隧道模式來實現通信數據的交換，主要有以下三種：EoMPLS、VPLS、L2TPv3。

基于隧道通信模式的方案需要經由外網通訊，則需要考慮到數據傳輸安全性的因素。三種通信方式中EoMPLS與VPLS均是基于L2VPN技術的通信方式，信息安全性有所保證。L2TPv3方式自身傳輸信息已經完成自加密封裝，也能保證數據的安全性。但是，EoMPLS和L2TPv3無法完成點對多數據傳輸。相比較而言，VPLS方式能夠實現點對多信息交互傳輸。因此，基于以上考慮，將VPLS通信方式作為主要的通信方式，實現點對多通信數據傳輸，并應用QinQ技術來解決站間安穩裝置通信一致性問題。

3 安穩站間通信方案

基于前文討論，提出基于SDH環網的通信方案和基于VPLS技術的通信方案。

如圖1所示，采用目前較為常見的基于SDH環網的通信方案，需要對裝置進行通信接口的改造，在新的通信方案中，基于GOOSE報文進行控制命令傳輸，此外需要在完成網關映射關系的建模。當安穩裝置A進行組播時，安穩裝置C和安穩裝置D則需要通過安穩裝置B和安穩裝置E來作為中轉，此外仍需要避免產生環錄。一旦環路存在斷鏈情況，那位于鏈路的最后一個安穩裝置收到信息的時效性則難以滿足。

對于已經完成MPLS架構的變電站，則可以建立基于VPLS技術的通信方案。如圖2所示，變電站C內安穩裝置C需要與變電站D內安穩裝置D繼續通信數據交換時，只需要直接建立數據隧道進行數據傳輸，無需經由任何裝置進行中轉，數據獲取速度和可靠性均有多提升。此外，不同變電站安穩裝置之間可以通過VLAN-ID進行裝置的判別，能有效隔離站內VLAN信號的干擾，保證了數據獲取的抗干擾能力。一旦網絡出現故障，基于MPLS技術，將能迅速將網絡進行重新架構，保證通信網絡具有極強自愈性。

4 小結

本文分析了本章分析了第二版IEC61850對于安穩裝置的影響，通過比對三種適用于90-1規程的通信方式，選擇出適合目前網絡結構的通信方案，并充分考慮未來，提出了具有前瞻性的基于VPLS技術的通信方案。

參考文獻：

[1]胡馨，張亞杰，劉思明.安穩裝置控制策略分析[J].科技風，2020（13）：199.

[2]袁倩媚.廣東電網220kV系統安穩備自投一體化的應用研究[D].華南理工大學，2019.

[3]劉文.基于IEC61850安穩裝置與監控主站通信研究[D]華中科技大學，2014.