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配电网中应用XMPP映射,需要单独架设XMPP Server,如图5所示,其中主站和IED都属于XMPP Client。因此,在XMPP通信系统中,IED与主站之间以及IED之间的通信信息,都要经过XMPP Server转发。
图4 IEC61850 模型映射到XMPP的结构
图5 配电网通信应用XMPP的架构
XMPP完全可以取代MMS,实现基于客户/服务器的报文的传输。XMPP系统中端对端之间的连接是通过XMPP Server建立的,而在XMPP Server上可以实现复杂的身份认证与消息加密,因此具有良好的安全性。由于有大量的开源软件资源可供使用,因此其还具有开发周期短、成本低的优点。据报道,法国配电公司ERDF拟在其配电自动化系统中使用XMPP映射,由中国电力科学研究院牵头承担的国家电网公司总部科技项目“IEC 61850在配电自动化系统中的应用”也在研究使用XMPP映射。
由于端对端的通信需要通过XMPP Server的转发,因此XMPP通信速度较慢,不宜用于快速报文的传输。
6 实时控制数据的快速传输
未来智能配电网支持基于终端之间对等通信的分布式控制。为保证控制响应速度,分布式控制数据的传输延时应小于10ms。实测结果表明,在光纤通信网络中,在通信流量小于90%的情况下,采用UPD协议传输实时控制报文(GOOSE),即采用GOOSE Over UDP的传输方式,能够满足配电网分布式控制对实时测控数据传输实时性的要求。
UDP是TCP/IP协议栈中的无连接的传输层协议,由于不需要建立连接,因而具有资源消耗小、处理速度快的优点。根据服务等级和业务类型分别设置报文传输的优先级,可使GOOSE报文优先通过交换机和路由器。
UDP协议不提供可靠的传输服务,需要采用GOOSE重发机制来保证报文传输的可靠性。如果重发报文次数过多,就会造成网络通信负荷过重,采用与数字化变电站类似的做法,通过报文重发和重发时间间隔逐渐增大的机制来避免这一问题。GOOSE报文的传输对信息安全性要求很高。TC57发布的技术报告IEC 61850-90-5《IEC在同步相量传输中的应用》,也是采用GOOSE over UDP的方式传输实时同步相量测量数据,其中提出了基于IEC 62351的GOOSE over UDP信息安全解决方案,适合在现场IED中实现,也可以用于解决智能配电网应用中GOOSE报文传输的安全问题。
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