Как работает протокол PRP?

Рассматриваем работу протокола параллельного резервирования PRP.

1 июня 2013 г. 17:00 | 4874

Все больше производителей нетрадиционных измерительных преобразователей (например, волоконно-оптических преобразователей тока и напряжения) и устройств сопряжения с шиной процесса согласно МЭК 61850-9-2LE реализуют поддержку протокола резервирования PRP (Parallel Redundancy Protocol). Поддержку данного протокола резервирования также реализуют производители устройств релейной защиты и автоматики (РЗА) – причем не только в части интерфейса МЭК 61850-9-2LE, но также и в части интерфейса шины станции МЭК 61850-8-1, посредством которого производится обмен данными с другими устройствами РЗА на энергообъекте (согласно протоколу GOOSE) и с системами АСУ ТП (согласно протоколу MMS).

Одним из достоинств протокола резервирования PRP является то, что нарушение исправности канала связи или коммутатора сети Ethernet не приводит к возникновению паузы в информационном обмене между устройствами сети, как это например происходит в сети, функционирующей под управлением протокола RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol), когда на переконфигурацию сети после повреждения требуется некоторое время, в течение которого связь между устройствами отсутствует.

При использовании протокола PRP требуется создание двух независимых друг от друга локальных сетей (локальной сети А и локальной сети B) произвольной топологии — как это показано на рис. 1. Соответственно, устройства, выполняющие прием и отправку данных по условиям протокола PRP, должны иметь два независимых интерфейса для подключения к этим сетям.

Рис. 1. Топология сети Ethernet при использовании протокола PRP.

Поддержка устройствами РЗА протокола резервирования PRP заключается в том, что при отправке данных они способны добавлять в фрейм Ethernet так называемый Redundancy Сontrol Trailer (RCT), который мы далее будем именовать как трейлер PRP (см. рис. 2), а при приеме данных — способы анализировать, согласно определенному алгоритму, кадры Ethernet с трейлером PRP, полученные от других устройств.

Трейлер PRP включает в себя следующие параметры:

  1. 16-битный номер посылки в последовательности посылок;
  2. 4-битный идентификатор локальной сети, по которой осуществлялась передача посылки (1010 (0xA) для локальной сети А и 1011 (0xB) для локальной сети B);
  3. размер фрейма данных (LSDU) (12 бит).
  4. cуффикс PRP (на рис. 2 – RCT-маркер).

Рис. 2. Трейлер PRP в фрейме Ethernet.

Устройство-отправитель с поддержкой протокола PRP выполняет передачу идентичных пакетов с соответствующими трейлерами PRP в две независимые локальные сети. Устройство-приемник, обладающее поддержкой протокола PRP, также подключается к двум независимым локальным сетям, но обрабатывает только один пакет из двух, поступивших на его сетевые интерфейсы — либо из сети А, либо из сети B – в зависимости от того, какой из них поступил раньше/какой из них корректный. Второй экземпляр пакета отбрасывается. Дубликаты обнаруживаются и отбрасываются устройством-приемником как раз на основе анализа трейлера PRP.

Рис. 3. Пакет МЭК 61850-9-2LE с трейлером PRP.

Таким образом, отказ коммутатора в локальной сети А или отказ линии связи, при помощи которой устройство-отправитель подключается к сети не будет приводить к нарушению информационного обмена с устройством-получателем.

Важным аспектом является сохранение трейлеров PRP при передаче посылок коммутаторами локальных сетей А и B – важно, чтобы они дошли в их исходном виде до конечных устройств с поддержкой PRP.

С учетом трейлера PRP максимальный размер тегированного Ethernet фрейма (согласно IEEE 802.11q) может превышать 1522 октета (что является пределом для тегированного фрейма без PRP). Все сертифицированные коммутаторы должны без каких-либо проблем пропускать фреймы размером до 1536 октет. На практике, однако, возникают случаи, когда коммутаторы работают не так как положено, исключая трейлер PRP и, в некоторых случаях, даже теряя пакеты.

Свежие записи в блоге

Quality Assurance requirements and experiences for GOOSE/SV configuration

The paper describes our experiences in applying quality assurance principles during the off-line SCL engineering phase independent of the engineering tool or Excel files used. These principles include requirements for inspection, visualisation and detailed analysis of the configuration of the GOOSE and SV communication all directly from the SCL files. The results of these processes are presented in regards to optimised data flow, identification of unpublished or unsubscribed GOOSE/SV, restriction of use of generic Logical Nodes and generic signal names ensuring better overall performance and reliability.

Опыт выполнения пуско-наладочных работ централизованной РЗА
Опыт выполнения пуско-наладочных работ централизованной РЗА

В 2018 году компания «Теквел» заключила несколько договоров на выполнение пуско-наладочных работ централизованной релейной защиты и автоматики (РЗА), реализуемой с использованием независимых серверных платформ и специализированного программного обеспечения (ПО). В настоящей статье мы хотим поделиться полученным опытом и рассказать о тех проблемах, которые могут потребовать особенного внимания у электросетевых компаний, заинтересованных в масштабном внедрении подобных централизованных систем.

Перспективы эксплуатации цифровых подстанций обсудили в Сколково
Перспективы эксплуатации цифровых подстанций обсудили в Сколково

31 января в Технопарке Сколково прошло Техническое совещание «Особенности эксплуатации цифровых подстанций с учетом требований стандарта МЭК 61850», организованное Кластером энергоэффективных технологий Фонда «Сколково» и резидентом Сколково компанией Теквел (ООО «Теквел Разработка»). Мероприятие собрало более 60 экспертов ведущих сетевых компаний РФ: ПАО «ФСК ЕЭС», АО «ОЭК», дочерних компаний ПАО «Россети», ПАО «РусГидро» и других.