МЭК/ИИЭР 61850-9-3

IEC/IEEE 61850-9-3 (Профиль энергосистемы) или PUP — это международный стандарт точного распределения времени и синхронизации часов в электрических сетях с точностью до 1 мкс.
Он поддерживает точную временную отметку измерения напряжения и тока для дифференциальной защиты, мониторинга и защиты больших зон, защиты шин и регистрации событий. ^[1]
Его можно использовать для обеспечения детерминированной работы критически важных функций в системе автоматизации.
Он принадлежит к набору стандартов IEC 61850 для сетей связи и систем автоматизации энергосистем.

Иерархия часов PTP на подстанции

IEC/IEEE 61850-9-3 — это профиль (подмножество) протокола точного времени IEEE Std 1588 (PTP), когда часы подключаются по отдельности.

IEC/IEEE 61850-9-3 обеспечивает полную отказоустойчивость за счет подключения часов к дублированным сетевым путям и поддержки одновременно активных резервных главных часов. В этом случае применяются расширения PTP, определенные в IEC 62439-3, Приложение A.

Основные особенности

В стандарте IEC/IEEE 61850-9-3 используются следующие опции IEEE Std 1588:

использует шкалу времени PTP, основанную на международном атомном времени TAI , а также обеспечивает всемирное координированное время UTC.
обменивается данными по каналам уровня 2 через Ethernet (IEEE 802.3) либо в локальной сети, либо в глобальной сети (Metro-Ethernet)
измеряет задержку канала путем однорангового обмена сообщениями (Pdelay)
передает поправку часов безразлично в 1 шаге (предпочтительно) или в 2 шага
работает с лучшим алгоритмом главных часов по умолчанию, выполняемым ведущими и подчиненными часами

Производительность

IEC/IEEE 61850-9-3 нацелен на точность лучше 1 мкс после пересечения 15 мостов с прозрачными часами.
Предполагается, что все элементы сети (мосты, маршрутизаторы, медиаконвертеры, каналы связи) поддерживают PTP с заданной производительностью:

Грандмастер (GC): максимальная погрешность 250 нс.
Прозрачные часы (TC): максимальная погрешность 50 нс.
Граничные часы (BC): максимальная погрешность 200 нс
Медиаконвертеры: максимальный джиттер 50 нс и максимальная асимметрия 25 нс
Асимметрия канала: максимальная асимметрия 25 нс

Опираясь на эти гарантированные значения, сетевой инженер может рассчитать погрешность времени в различных узлах сети и правильно разместить часы, особенно гроссмейстерские часы.
IEC TR 61850-90-4 (Руководство по сетевому проектированию) дает рекомендации по использованию IEC/IEEE 61850-9-3.

Настройки IEEE 1588

IEC/IEEE 61850-9-3 ограничивает параметры IEEE Std 1588 следующими значениями:

DomainNumber: 0 (по умолчанию), 93 (при наличии конфликта с другим распределением времени PTP)
Интервал объявления: 1 с (фиксированный)
Интервал синхронизации: 1 с (фиксированный)
Интервал задержки P: 1 с (фиксированный)
Тайм-аут объявления получения: 3 с (фиксировано)
Priority1: 255 только для подчиненного устройства
Priority2: 255 только для подчиненного устройства
Домен первичной синхронизации прозрачных часов: 0 (по умолчанию)

Дополнения к стандарту IEEE 1588

Все часы могут быть подключены дважды с использованием протокола IEC 62439-3 (PRP « Протокол параллельного резервирования » или HSR « Бесшовное резервирование высокой доступности »).
Одновременно могут быть активны несколько главных часов; раб выбирает лучшего хозяина.
Тайм-ауты гарантируют, что часы смогут обнаружить потерю сообщений PTP даже на неиспользуемом пути.
Идентификация однорангового узла для проверки топологии сети и обеспечения поддержки протокола всеми элементами.
В сети, использующей медиаконвертеры с промежуточным хранением, ведущий добавляет заполнение к сообщениям Sync, чтобы гарантировать, что сообщения Sync и Pdelay_Req/Pdelay_Resp имеют одинаковый размер (это будет указано в IEEE 1588:2017).
Управление сетью по SNMP в соответствии с IEC 62439-3 Приложение E или IEC 61850. Рассмотрите возможность расширения.

Распределение местного времени

Для приложений, которые не используют соответствующую функцию в IEC 61850, главный мастер может распределять местное время (например, для человеческого дисплея) с использованием TLV ALTERNATE_TIME_OFFSET_INDICATOR, как указано в IEEE Std 1588 §16.3.

Стандартные владельцы

Этот протокол был разработан в 2012–2014 годах рабочей группой IEC SC65C WG15 в рамках стандарта IEC 62439-3, который применяется ко всем промышленным сетям IEC, как профиль PTP L2P2P (уровень 2, одноранговая сеть). Чтобы избежать параллельных стандартов IEC и IEEE в области автоматизации сетей, эта работа была помещена под эгидой совместной разработки IEC&IEEE 61850-9-3. Техническая ответственность лежит на IEC SC65C WG15, которая стремится поддерживать соответствие профиля L2P2P IEC 62439-3 и IEC/IEEE 61850-9-3.

Ссылки

^ Киррманн, Хуберт; Дикерсон Уильям IEC Протокол точного времени IEEE , Pacworld, сентябрь 2016 г.

Внешние ссылки

[1] Киррманн, Хуберт; Дикерсон Уильям IEC Протокол точного времени IEEE , Pacworld, сентябрь 2016 г.

[1]