IEC 61850是智能電源自動化和控制系統(tǒng)（PAC）的骨干。IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)化了數(shù)據(jù)模型，多種通信服務(wù)，系統(tǒng)配置描述語言（SCL）甚至用于網(wǎng)絡(luò)和同步的鏈路層。IEC 61850社區(qū)和行業(yè)已經(jīng)投入大量精力為這些系統(tǒng)內(nèi)傳遞的關(guān)鍵控制消息（如GOOSE或SMV消息）提供基于零延遲和無幀丟失的基于以太網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)解決方案。

IEC 61850采用IEC 61439-3的第4和第5條，以在PAC中提供無沖擊的以太網(wǎng)冗余。IEC 61439-3的第5條被稱為高可用性無縫冗余（HSR），第4條被稱為并行冗余協(xié)議（PRP）。

兩種協(xié)議都提供了零切換延遲時間，在故障情況下不會丟失任何幀，以及在第2層進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)監(jiān)督提供了強(qiáng)大手段。

HSR通過在環(huán)形網(wǎng)絡(luò)上雙向發(fā)送數(shù)據(jù)包并在支持HSR的接收節(jié)點(diǎn)上丟棄重復(fù)的數(shù)據(jù)包來提供冗余。如果環(huán)網(wǎng)中斷，則將始終通過另一個端口接收幀。

適應(yīng)PRP的節(jié)點(diǎn)連接到兩個獨(dú)立的以太網(wǎng)，并通過兩個網(wǎng)絡(luò)發(fā)送幀。當(dāng)任何網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時，這將允許通過該幀進(jìn)行接收。

- 使用HSR和PRP的變電站網(wǎng)絡(luò)通信 -

上圖顯示了在變電站自動化中實(shí)現(xiàn)的這種新協(xié)議的示例。HSR在每個機(jī)架中互連智能電子設(shè)備（IED）（機(jī)架內(nèi)通信），而PRP適合用于站點(diǎn)和機(jī)架間總線，并連接許多異構(gòu)設(shè)備。

如在該示例中描繪的，為了維持通信中的冗余，使用冗余網(wǎng)關(guān)來執(zhí)行PRP和HSR網(wǎng)絡(luò)之間的互連。每個HSR鏈接使用兩個網(wǎng)關(guān)設(shè)備連接到每個PRP LAN。因此，避免了潛在的“單點(diǎn)故障”。

正如在這種情況下所顯示的，工業(yè)協(xié)議的組合在復(fù)雜性和多樣性上正在增加。這些新興的基于以太網(wǎng)的協(xié)議對靈活性的需求使得FPGA和可重配置設(shè)備通常成為實(shí)現(xiàn)能夠組合多種協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的最佳選擇。由適當(dāng)?shù)?a target="_blank" rel="noopener noreferrer">IP核支持的FPGA提供：

• 硬件處理能力可縮短切換延遲時間
• 足夠的靈活性以使設(shè)計適應(yīng)特定的客戶要求
• 硬件和復(fù)雜組合（例如HSR和IEEE 1588）支持的協(xié)議更新

自2011年以來，SoC-e便向已在IED、合并單元、RTU和許多其他設(shè)備中集成了SoC-e IP和模塊的電力行業(yè)公司提供這些技術(shù)。在其他產(chǎn)品中，以下SoC-e產(chǎn)品針對電力部門：

• HSR/PRP交換機(jī)IP：HPS IP
• 可識別1588的網(wǎng)管以太網(wǎng)交換機(jī)IP：MES IP
• Goose和采樣測量值的線速加密：SAScrypt IP
• IEEE 1588 IP：精確時間基本和1588Tiny IP
• 多端口時間敏感網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)IP：MTSN交換機(jī)IP
• 聯(lián)網(wǎng)模塊：SMARToem，SMARTzynq和SMARTmpsoc

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