16、IEC 61850 下变电站自动化网络问题与解决方案

IEC 61850 下变电站自动化网络问题与解决方案

1. 时钟同步

在以太网通信中，消息可能会乱序到达，例如 t + 30 时刻的读数可能先于 t 时刻的读数到达，这使得时钟同步变得至关重要。目前有多种时钟同步方法，网络时间协议（NTP）是大多数基于以太网 TCP/IP 网络的标准同步方法。

不过，使用 NTP 只能实现 10ms 内的同步，对于需要小于 10ms 硬实时期限的控制和监控应用以及 IEC 61850 并不适用。其他同步方法，如 IEEE 1588 和全球定位系统（GPS）定时信息，可能会取得更好的效果。

为了进行时钟同步，网络需要额外的流量，其他维护任务也会增加网络开销。一种解决方案是使用单独的（冗余）网络来进行同步和其他维护任务，让主网络仅传输监控数据和控制信息。这样做不仅能减轻主网络负担，还能在紧急情况下提供额外的数据传输连接。

2. 网络流量负载

网络中的消息数量与网络拥塞程度直接相关。正常情况下，消息可以在 4ms 内送达，但网络利用率稍有增加就可能导致消息延迟超过 4ms。为避免拥塞，可以对物理设备的定期状态报告和心跳信号进行调度。

在故障或紧急情况下，网络利用率会大幅增加，导致拥塞和延迟加剧。解决方法有以下两种：
- 多网络链路 ：为每个设备提供多条网络链路，每条链路处理不同类型的消息。例如，一条链路专门用于定期状态和心跳信号，另一条用于控制和紧急消息。但这种方法与 IEC 61850 减少变电站通信链路数量的目标相悖。
- 增加带宽 ：增加网络基础设施的带宽可以解决当前的问题，但额外的带宽可