數(shù)字化變電站專用EPON通信網(wǎng)絡傳輸特性研究.pdf

1、本文針對基于IEC61850標準的數(shù)字化變電站通信網(wǎng)絡進行了研究，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，實現(xiàn)GOOSE報文和SV報文的發(fā)送。經(jīng)過理論分析計算和實際測試，該EPON系統(tǒng)可滿足IEC61850標準中的過程層通信網(wǎng)絡要求。
　　首先研究基于IEC61850標準的數(shù)字化變電站結(jié)構(gòu)體系與數(shù)據(jù)報文。IEC61850標準將數(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，間隔層和過程層之間為過程層網(wǎng)絡。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。IEC61850標準定義了7類數(shù)據(jù)報文。這7類數(shù)據(jù)報文通過4種映射服務映射到MAC層，然后由不同的網(wǎng)絡傳輸。網(wǎng)絡必須滿足IEC61850規(guī)定的數(shù)據(jù)報文高實時性和可靠性的要求。鑒于SV網(wǎng)絡和GOOSE網(wǎng)絡是實時性要求最高的網(wǎng)絡，本文主要針對SV網(wǎng)絡和GOOSE網(wǎng)絡開展研究。
　　接著重點研究EPON技術(shù)的MPCP多點控

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的注冊時間與上行帶寬分配中的輪詢周期對數(shù)據(jù)的傳輸時延影響很大?？紤]到在EPON多業(yè)務傳輸時的QoS服務質(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傳輸時延的影響加以討論。
　　最后對EPON網(wǎng)絡進行研究，研究結(jié)果表明EPON網(wǎng)絡可以適用于組建數(shù)字化變電站通

4、信網(wǎng)。EPON網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)符合數(shù)字化變電站對通信網(wǎng)絡拓撲的要求。根據(jù)數(shù)字化變電站的分層架構(gòu)，站控層網(wǎng)絡和過程層網(wǎng)絡可以單獨組網(wǎng)，由間隔層隔離這兩張網(wǎng)絡，也可唯一組網(wǎng)，從而簡化間隔層設備和網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，使變電站設備可共享同一網(wǎng)絡上的數(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)型拓撲的優(yōu)缺點，同時考慮EPON網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的特點和數(shù)字化變電站未來發(fā)展的方向，提出變電站通信網(wǎng)按星型拓撲結(jié)構(gòu)組成唯一網(wǎng)絡，在唯一網(wǎng)絡上由VLAN劃分為SV網(wǎng)絡和GOOS

5、E網(wǎng)絡。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)短距離通信的應用環(huán)境對EPON進行改進。主要采用限制RTT時間、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傳輸時延進一步縮短到SV和GOOSE報文的傳輸要求。理論計算出ONU至ONU傳輸時延的范圍后對專用EPON進行測試。實測結(jié)果表明該EPON系統(tǒng)可以滿足變電站SV