杨玲+张涛

【摘要】 随着互联网技术的发展与普及，我国电力工业正向特高压、智能电网、绿色发电的新阶段发展转变，新技术不断应用与电力系统中使得供电可靠性不断提高，但同时也使其运行控制难度在增大。在电力通信广域保护系统的理念下，可靠的通信是实现广域保护的关键之一。本文对电力通信中SCTP在广域后备保护信息传输中的应用进行分析研究。

【关键词】 智能电网 电力通信 SCTP 广域保护

从电力通信的角度来看，根据定位及理解的不同可将广域保护归纳为两类，一是将广义测量技术和继电保护结合构成广域继电保护，另一是基于广域测量技术和在线动态安全分析的新一代稳控技术。在电力通信系统中，广域保护按照层次结构可划分为分布式、区域集中式、变电站集中式、分层集中式等系统结构。广域后备保护是电力通信中广域保护的重要组成部分，其需借助电力通信网络收集其保护范围内的多个变电站的保护动作信息或测量信息，因此为确保电力通信广域后备保护，需要保证广域后备保护信息传输实时性和可靠性。在现代电力通信系统中，基于光纤信息传输的TCP/IP协议是最常用的网络协议，而其中SCTP是一种新型传输层协议，具有网络级容错能力，其较强的可靠性使其在电力通信中具有巨大的应用潜力。

一、广域后备保护算法、系统结构

在众多的保护算法中，结合当前我国电力通信系统的实际情况选择最合适的算法至关重要。在文本的研究中，广域后备保护算法采用输电线路各侧距离I段元件、II段元件、方向元件和相邻线路的方向元件与线路故障状态等广域信息来判断线路是否发生故障。在该算法中，当电力线路一侧有保护启动时，系统中与之对应的保护单元则快速计算动作因子，最终结合计算各侧保护单元AF之和Fow来判断通信线路的状态，主要包括特殊、疑似、故障、正常四种状态，之后根据判断出的不同状态来运行不同动作。

结合我国电力通信的实际情况，广域后备保护选择站级广域后备保护，其系统结构包括数据采集、线路决策、区域决策、计算模块等，此外结合实际需求还可补充变压器保护和母线保护等模块。

二、基于SCTP的通信方式

2.1提高SCTP通信实时性的措施

电力系统的运行需要不间断性，一旦输配电系统出现故障将会严重影响供电需求，甚至造成严重后果，因此电力通信广域后备保护的SCTP通信需要确保实时保护。为了提高SCTP通信的实时性，国内外研究中多选择UDP传输层通信协议，UDP在实现数据传输可靠性与实时性方面优于TCP。理论上，SCTP采用了TCP 类似的连接建立机制和慢启动过程，这导致其实时性能不及UDP，但SCTP具有多宿性，能够在传输层实现通信故障自愈，这使得SCTP在信息传输的可靠性上又优于UDP与TCP。虽然SCTP在实时性上优于UDP，但其在信息传输可靠性上不如UDP，因此对SCTP的广域后备保护算法进行优化，减小单位信息数据量和信息分组延迟。广域后备保护进入工作状态后，变电站RDA与RPA和相邻变电站RDA相互发送SCTP连接初始化报文，并建立持续稳定的连接，以使其随时判断路径状态。

2.2在MPLS上应用SCTP多宿性路径切换方法

在电力通信广域后备保护中，SCTP多宿性路径切换方法的实现需要对信息发送端口和目的地址实施控制，此外还需要系统中的底层协议为期提供冗余的通信路径。在NS2默认的最短路径优先算法中，SCTP多宿性路径切换方法的逻辑程序为：MPLS网络初始化→绑定首选端口间数据流到主LSP，绑定非首选端口间数据流到备LSP→SCTP建立偶联→检测通信状态→T3-rtx或Heartbeat信号证实超时→通信出错次数+1→通信出错次数>指标阀值→首选目的地址标记为未激活，发送端口和接收端由首选端口切换到非首选端口→应用层数据流从主LSP切换到备LSP。

三、基于EPOCHS的仿真系统模型构建

电力通信广域后备保护系统的仿真模型基于IEEE14母线测试系统，并利用EPOCHS平台构建。在EPOCHS的仿真系统模型中，通信网络协议层次模型与OSI模型的映射关系如下：应用层？SCTP App接口，传输层？SCTP，（網络层、链路层、物理层）？（IP、MPLS LSP配置及数据流绑定、网络拓扑及参数配置）。广域后被保护Agent建模利用EPOCHS平台的Agent建模机制实现，在仿真系统中的层次关系如下：EPOCHS（实际控制）→（RDA、RPA1…RPAn），PDA（实际控制）→（LDA1…LDAn）。电网建模部分涉及在EMTDC/PSCAD中按照IEEE14母线测试系统电网拓扑结构搭建电网模型、设计距离I段、距离II段保护模块和方向保护模块，根据广域后备保护信息需求修改EMTDC/PSCAD与EPOCHS间数据接口。

参 考 文 献

[1]陈国炎.广域后备保护原理与通信技术研究[D].华中科技大学.2012.10

[2]汪华.广域后备保护算法及就地站协调配合策略研究[D].华中科技大学.2011.1