.jpg)
Оптимизированная в соответствии МЭК 61850 PRP/HSR архитектура должна обеспечивать масштабируемость для простого изменения функций и расширения возможностей подстанции. Обновление SAN (конечных устройств с одним сетевым интерфейсом) и DAN (конечных устройств с двумя сетевыми интерфейсами) до сети PRP/HSR требует создания эффективного и экономически обоснованного решения, пригодного для построения бесшовной и однородной коммуникационной инфраструктуры, обеспечивающей максимальную доступность системы.
Первые подстанции, построенные в 1920-е годы, представляли собой простые модификации устройств, используемых для мониторинга и управления электрическими системами. В современных сложных автоматизированных подстанциях надежность сети и системы имеет первостепенное значение для обеспечения безопасности работы и высокого качества обслуживания. Одним из методов обеспечения высокой надежности связи является внедрение резервирования сети без зависимости от единой точки отказа. В этой статье мы рассмотрим существующие топологии подстанций и возможные интегральные и масштабируемые методы достижения эффективного резервирования с помощью PRP (протокола параллельного резервирования) и HSR (систем с однородным резервированием).
Основные проблемы
Существующие конечные устройства SAS (системы автоматизации подстанции) выполняют различные коммуникационные функции, т.е. могут действовать в качестве SAN, DAN, DANP (DAN для PRP) и DANH (DAN для HSR). Создание/модернизация инфраструктуры до сети с резервным дублированием PRP/HSR обеспечит плавное внедрение резервирования и сведет к минимуму время простоя системы. Тем не менее, с учетом большого количества устройств связи с самыми разными характеристиками обеспечение взаимной совместимости сетей становится для инженеров SAS серьезной проблемой.
Дорогостоящее развертывание бесшовной сети 1:1
Применение 3-портового управляемого устройства резервирования RedBox — это один из способов интеграции устаревших устройств с сетью PRP/HSR. Подключение конечных устройств к RedBox создает независимый поток трафика, обеспечивающий более высокую надежность SAS. Такой метод идеально подходит для подключения к критическим системам, которое не должно зависеть от других соединений/устройств. Тем не менее, этот тип развертывания не только дорого стоит, но и требует значительных затрат на обслуживание и установку дополнительных стоек/шкафов.
Проблемы совместимости при использовании нескольких решений PRP/HSR
Гибридная сеть PRP/HSR состоит из различных типов оконечных устройств. При выборе идеальных устройств для обеспечения оптимальной работоспособности в ходе модернизации сети инженерам следует учитывать такие факторы как тип корпуса, изоляцию функций и масштабируемость. Тем не менее, без создания комплексной коммуникационной платформы для системы управления операторы подстанции просто получают сеть, состоящую из устройств от различных производителей/поставщиков. Это серьезно осложняет взаимодействие, обслуживание, устранение неисправностей, а также увеличивает общую стоимость владения системой.
Рекомендуемое решение
1. Экономичный способ интеграции устаревших устройств с высоконадежной магистральной сетью
Большинство существующих конечных устройств имеют двойные точки доступа к сети и поддерживают протокол резервирования RSTP. При наличии адекватного времени восстановления второго уровня операторы предпочитают использовать экономичный способ интеграции DAN с более надежной магистральной сетью для повышения доступности системы. Интеграция существующих кольцевых сетей в инфраструктуру PRP/HSR с использованием прозрачной технологии RSTP является идеальным решением. При использовании прозрачной технологии RSTP для объединения нескольких DAN в одну бесшовную магистральную сеть необходимо всего три 4-портовых устройства RedBox.
2. Большой выбор вариантов развертывания масштабируемой и высокосовместимой среды
Развертывание резервной системы оказывает непосредственное влияние на сложность и стоимость системы, которые зависят от системных требований и критичности приложений. В условиях ограниченного бюджета при оптимизации доступности системы инженеры должны учитывать требования подстанции. Существующие кольцевые сети/сети устройств должны легко интегрироваться с сетями PRP/HSR, а архитектура системы должна быть масштабируемой в соответствии с потребностями системы.
3-портовое управляемое устройство резервирования RedBox — это идеальный выбор для критических систем связи, изоляции функций и интеграции большого количества DAN с поддержкой RSTP. Коммутаторы PRP/HSR с высокой плотностью портов оснащены модулем связи с возможностью горячей замены. Такая конструкция минимизирует среднее время ремонта и обслуживания SAN, DAN, DANP и DANH. Встроенные модули PRP/HSR позволяют устаревшим устройствам работать с протоколами PRP/HSR и не создают единую точку отказа между RedBox и конечным устройством. Встроенные компьютеры PRP/HSR позволяют создать платформу для визуального управления сетью PRP/HSR.
Существует много методов интеграции существующих и новых платформ с решениями от одного поставщика.
Оборудование Moxa, поддерживающее протоколы PRP/HSR
DA-820 – SCADA-сервер с поддержкой протоколов резервирования PRP/HSR
Встраиваемый компьютер DA-820 был специально спроектирован для применения на электрических подстанциях для локальных SCADA, мониторинга среды, видеонаблюдения, преобразования протоколов и приложений резервирования данных.
Серия компьютеров DA-820 работает на процесоррах Intel Quad Core i7-3612QE, обеспечивающим высокую производительность и является первой в мире серией промышленных компьютеров применяемых в качестве сервера управления PRP/HSR протокола. Протокол параллельного резервирования PRP в Ethernet сетях обеспечит мгновенное восстановление связи, без потери времени и пакетов данных.
Преимущества стоечного промышленного компьютера MOXA DA-820:
Минимизация вероятности возникновения ошибок:
- Двойная ориентированность на высокую надёжность - поддержка RAID 0/1/5/10 и технологии PRP/HSR
- Безвентиляторное охлаждение
- Соответствие сертификату ICE 61850-3 (температурный класс C3 и EMC уровень 4)
Ускоренное обнаружение ошибок:
- Мониторинг PRP/HSR и интеллектуальный контроль
- Управление собственным состоянием на основе технологии SNMP
Оптимизация восстановления после ошибок:
- OS Smart Recovery API автоматически восстанавливает систему после сбоя
Коммутатор МЭК61850 PT-7728 с модулем PRP/HSR
PT-7728 – серия коммутаторов МЭК61850, которая уже хорошо себя зарекомендовала. Для развития популярного решения Moxa разработала модуль с аппаратной поддержкой PRP/HSR.
PT-7728 полностью соответствует требованиям, предъявляемым к системам связи энергетической и транспортной отрасли. По параметрам надежности, резервирования и электромагнитной совместимости оборудование отвечает стандартам:
- МЭК 61850-3, IEEE 1613 – сети и системы связи на энергетических подстанциях.
- NEMA TS2 – системы управления дорожным движением.
- EN50121-4 – железнодорожный транспорт. Электромагнитная совместимость.
Коммутатор характеризуется следующими основными особенностями:
- модульное безвентиляторное исполнение;
- поддержка стандартов Fast Ethernet 10/100 и Gigabit Ethernet;
- передача данных по «витой паре» и оптоволокну;
- монтаж в стойку 19”, высота 1U;
- электропитание 24 В (пост.), 48 В (пост.), 110/220 В (пост. или перем.);
- работа в расширенном температурном диапазоне -40 ~ +85 C.
PT-G503-PHR-PTP -3-х портовые управляемые устройства резервирования RedBox стандарта IEC 61850-3/62439-3
Устройства резервирования RedBox PRP/HSR серии PT-G503-PHR-PTP соответствуют последним стандартам резервирования, IEC 62439-3 Класс 4 (Parallel Redundancy Protocol, PRP) и IEC 62439-3 Класс 5 (High-availability Seamless Redundancy, HSR). Технологии PRP/HSR обеспечивают высочайшую целостность данных для критически важных приложений и/или систем автоматизации технологических процессов, требующих нулевого времени восстановления при срабатывании функции резервирования.
Устройства также поддерживают протоколы Coupling и QuadBox, с помощью которых кольца HSR могут быть соединены друг с другом для создания более сложных резервируемых топологий. Устройства серии PT-G503-PHR-PTP имеют 3 комбо-порта 10/100/1000BaseT(X) / 100/1000BaseSFP. INTERLINK порт обеспечивает внутреннюю связьс SAN (Singly Attached Node). Другие два порта (LAN A и LAN B) – связь по резервированным протоколам PRP/HSR. Благодаря Ethernet-портам Full Gigabit устройства серии PT-G503-PHR-PTP обеспечивают высокую производительность систем PRP/HSR. Кроме того, устройства серии PT-G503-PHR-PTP обеспечивают аппаратную поддержку протокола IEEE 1588v2 для синхронизации времени в критически важных системах. Устройства имеют резервированные входы питания с изоляцией для подключения источников питания 24/48 В пост.тока или 110/220 В пост./перем.тока.
Особенности
- Соответствует стандартам IEC 61850-3, IEEE 1613 (цифровые подстанции)
- Соответствует стандарту IEC 62439-3 пункт 4 (PRP) и пункт 5 (HSR)
- Поддержка функций PRP/HSR Coupling и QuadBox
- Выделенная Ethernet-консоль для локального доступа
- Встроенный MMS-сервер, соответствующий стандарту IEC 61850-90-4 для интеграции с PowerSCADA
- Аппаратная поддержка стандарта IEEE 1588v2 PTP
- Соответствие требованиям стандарта безопасности NERC CIP
- Изолированные входы питания с функцией резервирования с универсальным диапазоном рабочего напряжения 24/48 В пост.тока или 110/220 В пост./перем.тока
- Диапазон рабочих температур от -40 до 85°C
По материалам Moxa
|
