Az IEC PRP & HSR protokollok használata IEC61850 kommunikációjú védelmi automatika hálózatokban

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Az IEC PRP & HSR protokollok használata IEC61850 kommunikációjú védelmi automatika hálózatokban"

Magda Feketené
7 évvel ezelőtt
Látták:

1 Az IEC PRP & HSR protokollok használata IEC61850 kommunikációjú védelmi automatika hálózatokban Nagy Róbert Védelmes értekezlet Június 5.

2 Ethernet az energiaelosztó hálózatokhoz Az Ethernet hálózat használata válik a legelterjedtebb technológiává a Védelmi és irányítástechnikai rendszereknél Kiváltja a hagyományos analóg réz vezetékes infrastruktúrát Kiváltja a hagyományos soros kommunikációt (pl. RS485) Kiváltja a hagyományos szabadalmaztatott protokollokat jól egységesítettre: IEC Az Ethernet hálózatoknak több feladattal kell megbirkózniuk Cyber biztonság ( könnyebb távoli hozzáférés) Szolgáltatási minőség (az elküldött üzenet elveszhet) Nehezen konfigurálható és érthető az erősáramú mérnököknek Újabb feladatokat ad az alállomás működésének ellenőrzésekor Protokollok mint az IEC magas rendelkezésre állást követelnek 2

RS485) Kiváltja a hagyományos szabadalmaztatott protokollokat jól egységesítettre: IEC 61850 Az Ethernet hálózatoknak több feladattal kell megbirkózniuk Cyber biztonság (

3 Elvárások az Ethernet protokollal szemben az energiaelosztó hálózatokon Az IEC üzenettovábbításának biztosításához, az Ethernetnek garantálnia kell: GOOSE üzenet átvitel elérhetősége / Biztosítani az adatvesztés elkerülését. A GOOSE üzenet továbbítása egyszerű Ethernet keret üzenetként történik, ami nem tartalmaz információt az adat fogadásáról (mint az MMS üzeneteknél) IEC protokoll előírja a gyors ismétlést az információ vesztés megakadályozásához A lehető legrövidebb Ethernet hálózat újrakonfigurálási idő A hálózat meghibásodása esetén sem lehetséges az üzenet vesztés / sem csomagok, de főként nem a kioldási parancsok zúdulásakor Azonban az újrakonfigurálás során nincs üzenetváltás a hálózat elemei között (alkalmazások / IED-k) 3

A GOOSE üzenet továbbítása egyszerű Ethernet keret üzenetként történik, ami nem tartalmaz információt az adat fogadásáról (mint az MMS üzeneteknél) IEC 61850 protokoll előírja a gyors

4 Ethernet protokoll technikák A többszörözés kötelező feladat a GOOSE üzeneteket használó védelmi megoldások esetén, főleg magas rendelkezésre állású környezetben (alállomások, nagy ipari fogyasztók, stb ) Két fajta többszörözési technika alkalmazott: Aktív többszörözés: Egy időben mindkét hálózat aktív Passzív többszörözés : Az egyik hálózat aktív, a másik készenléti módban A hálózat újrakonfigurálása időbe telik 4

stb ) Két fajta többszörözési technika alkalmazott: Aktív többszörözés: Egy időben mindkét hálózat aktív

5 Ethernet protokoll technikák A többszörözés kötelező feladat a GOOSE üzeneteket használó védelmi megoldások esetén, főleg magas rendelkezésre állású környezetben (alállomások, nagy ipari fogyasztók, stb ) Számos többszörözési protokoll elérhető: Szabványosított STP, RSTP (passzív többszörözés) Az újrakonfigurálás ideje N századmásodperc * csomópontok száma =>» Akár 200 ms kommunikáció nélkül (N 5-50ms) Szabadalmaztatott : erstp, SHP, DHP, stb Ezek a protokollok szabadalmaztatottak így nem alkalmasak a különböző gyártók készülékeinek használatára. Kihívás alállomási felügyeletet készíteni ha mindenhol más gyártó van Szabványosított HSR, PRP (aktív többszörözés) Ez a bemutató témája, biztosítja:» Együttműködés és felcserélhetőség» 0 ms újrakonfigurálási idő, adatvesztés nélkül» Teljes egyezőség az IEC előírásaival 5

5-50ms) Szabadalmaztatott : erstp, SHP, DHP, stb Ezek a protokollok szabadalmaztatottak így nem alkalmasak a különböző gyártók készülékeinek használatára.

6 PRP & HSR Párhuzamosredundancia-protokoll Biztonságosan rendelkezésre álló folyamatos gyűrű

7 PRP & HSR (IEC : 4. záradék) Közös előnyök: Zökkenőmentes (0ms) átkapcsolás és helyreállítás hiba esetén, biztosítva a valósidejű kommunikációt Többszörözés folyamatos felülvizsgálattal az eszközkezelőhöz Alkalmas a leállítás nélküli cserére (hot swap) alállomás folyamatos (24óra/ 365nap) működése Bármilyen hálózati kialakítást támogat (csillag, hurok, háló) Különösen alkalmas alállomási automatikákban, nagy sebességű vasutaknál és a szállításban 7

kommunikációt Többszörözés folyamatos felülvizsgálattal az eszközkezelőhöz Alkalmas a leállítás nélküli cserére

8 PRP Párhuzamosredundancia-protokoll

9 PRP (IEC : 4. záradék) Eltérések Az Ethernet többszörözési módszere független az alkalmazott protokolltól Lehetővé teszi a Keveri az egyszeresen és duplán csatlakoztatott hálózati elemeket ugyanazon a helyi hálózaton (nem többszörözött és többszörözött eszközök) Lehetséges a kézi számítógépek és munkaállomások csatlakoztatása normál hálózati adapterrel (nem többszörözött eszközök) Azonnal elérhető elemeket használ (hálózati interfészek, vezérlők, kapcsolók) 9

az egyszeresen és duplán csatlakoztatott hálózati elemeket ugyanazon a helyi hálózaton (nem többszörözött és

10 PRP hálózat felépítése PRP A frames PRP B frames standard frames forrás DANP DANP = Doubly Attached Node (PRP) SAN = Singly Attached Node Helyi hálózat A Helyi hálózat B SAN DANP DANP DANP DANP DANP SAN SAN célállomás célállomás Két Ethernet hálózat (LANs), teljesen különálló, párhuzamos működéssel. Minden duplán csatlakoztatott PRP csomópontnak (=DANP) van egy portja mindkét hálózathoz. A DANP forrás egyszerre mindkét hálózatra elküldi üzenetét. A DANP célállomás normál üzemben mindkét hálózaton megkapja az üzenetet és figyelmen kívül hagyja a másolatokat. Az egyszeresen csatlakoztatott célállomás csak egy üzenetet kap. Schneider Electric Ha az egyik hálózat - Energy Px40 meghibásodik, PRP Henri Grasset 19/06/2013 a DANP célállomás a másik hálózatról érkező üzenettel működik. 10

A DANP forrás egyszerre mindkét hálózatra elküldi üzenetét. A DANP célállomás normál üzemben mindkét hálózaton megkapja az üzenetet és figyelmen kívül hagyja a másolatokat.

11 PRP hálózat felépítése PRP A frames PRP B frames standard frames forrás DANP DANP = Doubly Attached Node (PRP) SAN = RedBox (SAN / PRP) = Singly Attached Node Helyi hálózat A Helyi hálózat B SAN DANP DANP DANP DANP DANP SAN SAN célállomás célállomás Két Ethernet hálózat (LANs), teljesen különálló, párhuzamos működéssel. Minden duplán csatlakoztatott PRP csomópontnak (=DANP) van egy portja mindkét hálózathoz. A DANP forrás egyszerre mindkét hálózatra elküldi üzenetét. A DANP célállomás normál üzemben mindkét hálózaton megkapja az üzenetet és figyelmen kívül hagyja a másolatokat. Az egyszeresen csatlakoztatott célállomás csak egy üzenetet kap. Schneider Electric Ha az egyik hálózat - Energy Px40 meghibásodik, PRP Henri Grasset 19/06/2013 a DANP célállomás a másik hálózatról érkező üzenettel működik. 11

Minden duplán csatlakoztatott PRP csomópontnak (=DANP) van egy portja mindkét hálózathoz. A DANP forrás egyszerre mindkét hálózatra elküldi üzenetét.

12 Px40 hálózati kiépítés példa LAN A LAN B Px4x Px4x Px4x 12

13 Üzenet azonosítás PRP PRP tag az üzenet végén, biztosítva az együttműködést a jelenlegi (nem PRP) hálózati kapcsolókkal HSR HSR tag az üzenet elején, a késés nélküli továbbküldéshez 13

14 HSR Biztonságosan rendelkezésre álló folyamatos gyűrű

15 HSR (IEC : 4. záradék) Eltérések Az Ethernet többszörözési módszere függ az alkalmazott HSR Ethernet protokolltól Nem teszi lehetővé az egyszeresen és duplán csatlakoztatott hálózati elemeket ugyanazon a hálózaton (nem többszörözött és többszörözött eszközök) a kézi számítógépek és munkaállomások csatlakoztatása melyek normál hálózati adapterrel szereltek RedBox-on keresztül lehetséges HSR elemeket használ (hálózati interfészek, vezérlők, kapcsolók ) 15

lehetővé az egyszeresen és duplán csatlakoztatott hálózati elemeket ugyanazon a hálózaton (nem többszörözött és

HSR hálózat felépítése PRP A frames PRP B frames standard frames Egy Ethernet hálózati hurok(ok) csatlakozik(nak) minden duplán csatlakoztatott HSR csomóponthoz (=DANH).

16 HSR hálózat felépítése PRP A frames PRP B frames standard frames Egy Ethernet hálózati hurok(ok) csatlakozik(nak) minden duplán csatlakoztatott HSR csomóponthoz (=DANH). A DANH forrás egyszerre mindkét porton elküldi az üzenetet és blokkolja azt. Normál üzemben minden DANH fogadja mindkét üzenetet és azonnal továbbítja is. Normál üzemben a DANH célállomás mindkét üzenetet fogadja, továbbítja és figyelmen kívül hagyja a másolatokat. Az egyszeresen csatlakoztatott célállomás csak egy üzenetet kap a RedBox-on keresztül. Az egyik csatlakozás hibája esetén a DANH célállomás a másik útvonalon érkező üzenet alapján működik. 16

Normál üzemben minden DANH fogadja mindkét üzenetet és azonnal továbbítja is.

17 IEC PRP hálózat felépítési példa Szaúd-Arábia: Jeddah Modoon 17

18 Köszönöm a figyelmet Make the most of your energy 18

Hasonló dokumentumok

Bánfalvy Zoltán, ABB Kft., MEE Vándorgyűlés, Budapest, Ethernet-hálózatok redundanciája IEC és IEC 62439

Bánfalvy Zoltán, ABB Kft., MEE Vándorgyűlés, Budapest, 2012.09.06. Ethernet-hálózatok redundanciája IEC 61850 és IEC 62439 Tartalom Rövid összefoglaló az IEC 61850 és IEC 62439 szabványokról Elérhető megoldások