1.1數(shù)字化變電站的信息分層結(jié)構(gòu)
IEC 61850 標準是變電站自動化領(lǐng)域最為完善的通信標準，該標準將變電站自動化系統(tǒng)分為三個層次，即站控層、間隔層、過程層。站控層包括監(jiān)控主機、操作員工作站、遠動工作站、工程師工作站、GPS對時裝置等，形成全站監(jiān)控管理中心。間隔層包括繼電保護裝置、測控裝置等二次設(shè)備。過程層包括變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、互感器等一次設(shè)備及其所屬的智能組件。如圖1-1所示。
數(shù)字化變電站相比較于傳統(tǒng)變電站，過程層發(fā)生了很大的變化。傳送模擬量和開關(guān)量的大量錯綜復(fù)雜的電纜被一些交換機和網(wǎng)線所代替，信息的交互由基于硬接線的方式，變?yōu)榱嘶诰W(wǎng)絡(luò)的方式。常規(guī)的電壓互感器和電流互感器被電子互感器所取代。
圖 1-1數(shù)字變電站信息分層結(jié)構(gòu)
1.2過程層網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)技術(shù)
過程層網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)拇蟛糠謹?shù)據(jù)都是組播，而組播不加過濾的話，交換機會把它和廣播一樣處理，因此，這就需要我們對組播進行有效的管理和過濾，以減少網(wǎng)絡(luò)負載，提高網(wǎng)絡(luò)的效率，降低網(wǎng)絡(luò)上的延時等。交換機對組播進行管理和過濾的通用方法有VLAN、GMRP、IGMPSnooping、CGMP等。由于GOOSE報文和SV報文不屬于IP組播，只是二層的MAC組播，因此IGMPSnooping和CGMP不是特別適用。所以，目前在變電站內(nèi)用于管理和過濾組播的主要有三種方式，即VLAN，GMRP和靜態(tài)多播地址表。虛擬局域網(wǎng)VLAN 技術(shù)是目前使用最為普遍的一種組網(wǎng)技術(shù)。相信很多人對該技術(shù)都有所了解，今天我們著重來探討一下GMRP在組網(wǎng)當中的應(yīng)用。
1.3組播管理協(xié)議GMRP
GMRP 動態(tài)組播管理協(xié)議。GMRP(GMRP Multicast Registration Protocol)組播注冊協(xié)議是通用屬性注冊協(xié)議(GARP)的一部分，用于維護交換機中的動態(tài)組播注冊信息。所有支持GMRP特性的交換機都能接受來自其他交換機中的動態(tài)組播注冊信息，來動態(tài)的更新本機的組播注冊信息。同時也能夠?qū)⒈緳C的在組播注冊信息向其他交換機傳播，以使同一子網(wǎng)內(nèi)所有支持GMRP特性的設(shè)備的組播信息達成一致。GMRP傳播的組播注冊信息既包括本地交換機上上手工配置的靜態(tài)組播注冊信息，也包括由其他交換機注冊到本地交換機上的組播注冊信息。
1.4GMRP協(xié)議的工作過程
當一臺裝置想加入某個多播組時，首先發(fā)出GMRP加入報文，交換機將接到的GMRP加入報文的端口加入該多播組，并在VLAN中廣播該GMRP加入報文，VLAN中的多播源就知道了多播成員的存在。當組播源向組播組發(fā)送組播報文時，交換機只把該報文從先前加入到該組播組的端口轉(zhuǎn)發(fā)出去，從而實現(xiàn)VLAN內(nèi)的二次組播。如圖 1-2所示。
此外，交換機會周期性發(fā)送GMRP查詢，如果裝置想留在組播組中，它就會響應(yīng)GMRP查詢，在這種情況下交換機不進行任何操作，如果裝置不想留在組播組中，它既可以發(fā)送一個leave消息也可以不響應(yīng)GMRP查詢，一旦交換機收到裝置的leave消息或者計時器設(shè)定期間沒有收到響應(yīng)消息，它便從組播組中刪除該裝置。
圖 1-2 GMRP基本原理
該協(xié)議特別適合智能變電站過程層網(wǎng)絡(luò)中基于訂閱/發(fā)布機制的IEC 61850 9-2采樣值和GOOSE信息傳輸。與VLAN相比，GMRP無需對交換機進行繁瑣配置(僅需交換機啟用GMRP功能)，方便變電站的改擴建工作，有效降低了運行維護的難度。但是需要裝置網(wǎng)卡驅(qū)動程序的支持。
1.5 GMRP 在DT6000E光數(shù)字測試儀中的應(yīng)用
周立功致遠電子生產(chǎn)的光數(shù)字測試儀DT6000E，應(yīng)用軟件擁有獨立的GMRP功能，該功能可以發(fā)送任意類型的GMRP報文，并且可以解析接收到的GMRP報文。
GMRP模塊在DT6000E設(shè)備總共分為注冊、發(fā)送測試和接收測試頁面。
1.5.1GMRP注冊
GMRP注冊是設(shè)備向交換機固定發(fā)送JOIN IN報文，用戶可以增加修改組播地址，選擇發(fā)送端口，并且可以更改發(fā)送間隔時間(500s-60000s)這樣從測試儀發(fā)送出來的數(shù)據(jù)，交換機都只會轉(zhuǎn)發(fā)給同組內(nèi)的其他設(shè)備，而沒有加入到該組中的設(shè)備不會收到測試儀發(fā)送出來的數(shù)據(jù)。如圖 1-3所示點擊“開啟GMRP”即設(shè)備開始發(fā)送GMRP報文。
圖 1-3 GMRP注冊頁面
1.5.2GMRP 發(fā)送測試
GMRP發(fā)送測試比較類似于GMRP注冊，不同點在于該測試可以發(fā)送任意類型的GMRP報文，并且報文發(fā)送時間間隔的最小值由原來的500s降低為1s。
1.5.3GMRP 接收
接收測試頁面用于接收來自其他設(shè)備發(fā)送的GMRP報文。界面枚舉出報文類型，以及組播地址。并且對報文內(nèi)容也可以做到解析。如圖 1-4所示：
圖 1-4 GMRP報文接收和解析
