PRP方案-HSR方案-环网自愈方案-在REF615系列产品中的应用

在业内对于电力能源的需求量呈持续上升趋势的当下，为大幅提高电力系统的信息传递效率，使电力系统的控制更加灵活和精确，智能化、高效化应用必不可少。

REF615综合保护装置基于此需求，提供了多种通信协议支持设备互联。包括IEC61850、IEC60870-5-103和Modbus”，通过这些协议可以实现对装置的操作和控制。同时，还可通过IEC61850标准实现装置之间的水平通信(GOOSE)。IEC61850 标准支持监视和控制，及定值设定、故障录波和故记录的上传功能。故障录波文件以标准COMTRADE格式存储并可在以太网上传递。装置能同时与5个客户端通信。

REF615装置可通过IEC61850-8-1 GOOSE 与其它智能装置互相发送和接收开关量信号(称之为:水平通信)，该功能可实现保护和装置之间的联锁方案。该装置能满足IEC61850标准中对GOOSE闸性能的要求。此外，装置还支持通过GOOSE信息发送和接收模拟量，该功能能通过站内总线快速传递测量值，从而更方便的共享例如RTD值、环境温度值等。

对于冗余的以太网方案，IED提供了一个光纤通信模块，具有两个光纤接口和一个以太网接口。另外，IED还提供一个以太网通信模块，由两个以太网接口一个光纤接口或三个以太网接口构成。第三个以太网接口用于在同一个开关柜间隔内与其他所有的IEC61850总线上的装置建立连接。该冗余方案适用于基于以太网的IEC61850和Modbus通信协议。

以太网冗余可以通过高可用性无缝冗余协议(HSR)，平行冗余协议(PRP)，或使用具有快速生成树协议(BSTP)管理型交换机的自愈环网来实现。以太网的冗余度可以应用到基于以太网的IEC61850，Modbus协议里

IEC61850标准对提高变电站通信可用性的网络冗余度做了详述。网络冗余是基于IEC62439-3标准中定义的两个互补的协议:PRP和HSR协议。

如何选择HSR和PRP冗余协议取决于所需的功能、成本和复杂度。

两个协议都能解决零延时切换中的连接或切换故障。在两个协议当中，每个环网节点都有两个同样的网络接口用于网络连接。该协议在连接或切换故障时，能依赖于传输信息的副本零延时切换来满足变电站自动化严格的实时性要求。

在PRP协议中，每个网络节点都被连接到两个并行操作的独立网络。以保证故障的独立性以及能有不同的拓扑结构。网络是并行运行的，因此能够提供零延时恢复，并持续进行网络冗余检测以避免故障。

HSR协议将PRP原则应用于单环网络中，对于发送的每个消息，节点发送两帧，每个网口发送一帧。两帧在相反方向循环。每个节点把它接收的帧从一个端口转发到下一个端口。当初始发送节点接收到它发送的帧，发送节点丢弃该帧以避免死循环。615系列装置的HSR协议支持多达30台装置的连接，如果超过30台装置要连接，建议将网络分裂成数个环以保证网络的实时性。

自愈环网解决方案可以形成一个具有经济效益的通信环，该环网由支持标准快速生成树协议的管理交换机控制。管理交换机进行数据寻址和修正数据流以防止通讯故障。在环形拓扑结构中，装置是作为非管理交换机转发无关的数据流。以太网环网解决方案支持多达30台IED的连接。如果超过30台IED要连接，建议将网络分裂成数个环。以太网自愈环解决方案避免了单点故障，提高了通信可靠性。

Modbus 通信协议支持RTU、ASCII和TCP模式。

除标准的Modbus 功能外，装置还支持带时标的事件记录的读取、切换当前定值组以及故障记录的上传。如果使用 Modbus TCP/P连接，则可以同时连接到五个客户端。
IEC60870-5-103除基本的标准功能之外，还支持切换当前定值组和按照IEC60870-5-103格式的故障录波上传。而且IEC60870-5-103还可以与IEC61850协议同时使用。

装置的 RS-485 总线，支持两线和四线制连接。可以使用通信模块板上的跳线来配置终端的上拉下拉电阻，因此不需要外部电阻。