數(shù)字化變電站專用EPON通信網(wǎng)絡(luò)傳輸特性研究.pdf

1、本文針對基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化變電站通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了研究，提出了一種基于IPACT算法的數(shù)字化變電站專用EPON通信系統(tǒng)，通過該專用通信系統(tǒng)組建過程層網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)GOOSE報(bào)文和SV報(bào)文的發(fā)送。經(jīng)過理論分析計(jì)算和實(shí)際測試，該EPON系統(tǒng)可滿足IEC61850標(biāo)準(zhǔn)中的過程層通信網(wǎng)絡(luò)要求。
　　首先研究基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化變電站結(jié)構(gòu)體系與數(shù)據(jù)報(bào)文。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)將數(shù)字化變電分為變電站層、間隔層和過程層3層架構(gòu)。

2、變電站層和間隔層之間為站控層網(wǎng)絡(luò)，間隔層和過程層之間為過程層網(wǎng)絡(luò)。這兩張網(wǎng)根據(jù)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型可劃分成多張邏輯網(wǎng)絡(luò)。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)定義了7類數(shù)據(jù)報(bào)文。這7類數(shù)據(jù)報(bào)文通過4種映射服務(wù)映射到MAC層，然后由不同的網(wǎng)絡(luò)傳輸。網(wǎng)絡(luò)必須滿足IEC61850規(guī)定的數(shù)據(jù)報(bào)文高實(shí)時(shí)性和可靠性的要求。鑒于SV網(wǎng)絡(luò)和GOOSE網(wǎng)絡(luò)是實(shí)時(shí)性要求最高的網(wǎng)絡(luò)，本文主要針對SV網(wǎng)絡(luò)和GOOSE網(wǎng)絡(luò)開展研究。
　　接著重點(diǎn)研究EPON技術(shù)的MPCP多點(diǎn)控

3、制協(xié)議和經(jīng)典IPACT上行動態(tài)帶寬分配算法。MPCP協(xié)議的5種控制幀在ONU注冊過程和上行帶寬分配中起重要的作用。對IPACT算法研究發(fā)現(xiàn)ONU的注冊時(shí)間與上行帶寬分配中的輪詢周期對數(shù)據(jù)的傳輸時(shí)延影響很大?？紤]到在EPON多業(yè)務(wù)傳輸時(shí)的QoS服務(wù)質(zhì)量，還針對802.1 p、802.1Q協(xié)議以及基于優(yōu)先級的調(diào)度算法對EPON傳輸時(shí)延的影響加以討論。
　　最后對EPON網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行研究，研究結(jié)果表明EPON網(wǎng)絡(luò)可以適用于組建數(shù)字化變電站通

4、信網(wǎng)。EPON網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)符合數(shù)字化變電站對通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞囊蟆８鶕?jù)數(shù)字化變電站的分層架構(gòu)，站控層網(wǎng)絡(luò)和過程層網(wǎng)絡(luò)可以單獨(dú)組網(wǎng)，由間隔層隔離這兩張網(wǎng)絡(luò)，也可唯一組網(wǎng)，從而簡化間隔層設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使變電站設(shè)備可共享同一網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)。通過分析和對比這兩種組網(wǎng)方式，以及對比星型、環(huán)型拓?fù)涞膬?yōu)缺點(diǎn)，同時(shí)考慮EPON網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和數(shù)字化變電站未來發(fā)展的方向，提出變電站通信網(wǎng)按星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組成唯一網(wǎng)絡(luò)，在唯一網(wǎng)絡(luò)上由VLAN劃分為SV網(wǎng)絡(luò)和GOOS

5、E網(wǎng)絡(luò)。由于公網(wǎng)EPON系統(tǒng)無法滿足IEC61850的要求，因此根據(jù)數(shù)字化變電站內(nèi)短距離通信的應(yīng)用環(huán)境對EPON進(jìn)行改進(jìn)。主要采用限制RTT時(shí)間、OLT對ONU的最大授權(quán)帶寬等方法縮短IPACT算法的輪詢周期，進(jìn)而在基于該IPACT算法的EPON系統(tǒng)中關(guān)閉發(fā)現(xiàn)過程使ONU至ONU傳輸時(shí)延進(jìn)一步縮短到SV和GOOSE報(bào)文的傳輸要求。理論計(jì)算出ONU至ONU傳輸時(shí)延的范圍后對專用EPON進(jìn)行測試。實(shí)測結(jié)果表明該EPON系統(tǒng)可以滿足變電站SV