25 Июл

АЛГОРИТМЫ СИНХРОНИЗАЦИИ ПРИ ПРИЕМЕ ДАННЫХ ПО РЕЗЕРВИРУЕМЫМ КАНАЛАМ СВЯЗИ




Номер части:
Оглавление
Содержание
Журнал
Выходные данные


Науки и перечень статей вошедших в журнал:

Одним из основных требований к передаче информации в электроэнергетике является надежность, своевременность и достоверность её доставки. Для выполнения этих требований в современных системах сбора и передачи информации используется резервирование как оборудования, так и каналов связи. Применение резервных каналов позволяет осуществлять передачу информации с одного узла системы сбора на другой по различным независимым физическим линиям. На приемной стороне необходимо получить информацию по данным, получаемых по основному и резервным каналам. Для формирования единого достоверного информационного набора на приемной стороне, соответствующего требованиям к передаче информации, были разработаны алгоритмы с поэлементной и поканальной синхронизацией принимаемых данных.

Совершенствование существующих систем сбора или построение новых осуществляется применением современного оборудования и вводом цифровых каналов связи между узлами системы. Такие каналы, по сравнению с использующимися ранее, обладают высокой пропускной способностью и помехозащищенностью. Ввод новых каналов не исключает использование старых, что позволяет получить систему с резервируемыми каналами, по которым передается один и тот же набор данных, содержащий значения контролируемых величин энергообъекта. Построение новых систем, как правило, осуществляется сразу с применением резервированных каналов.

Рисунок 1. Поэлементная синхронизация данных

В случае если полный набор данных передается по всем каналам участвующих в резервировании, то необходимо применять поканальный алгоритм, основанный на контроле состояния работы канала. При этом данные принятые только по основному, в данный момент, каналу будут признаны актуальными, данные принятые по другим каналам игнорируются. При необходимости получения итоговой информации на основе состояния каждого элемента данных, принятого по разным каналам, необходимо использовать поэлементный алгоритм.

Поэлементный алгоритм синхронизации подразумевает получение значения результирующего элемента по значениям исходных элементов, принятых по основному и резервным каналам. В частном случае набор передаваемых элементов по всем каналам может быть одинаков, что, в общем случае, может не выполняться из-за ограничений при формировании набора для передачи, вследствие, например, особенностей протокола передачи, низкой пропускной способности канала и т.п. Схема формирования итогового набора параметров из неполных при использовании двух каналов, представлена на рис.1. По одному (основному) каналу передается одна часть элементов (1-K) полного набора элементов (1-N), по второму (резервному) другая часть (K-N), некоторые элементы передаются только по одному из каналов. Для определения очередности поиска значений результирующих элементов, исходные значения которых содержатся в обоих каналах, вводится приоритет элемента. Приоритет элемента обычно задается приоритетом канала по которому он принят, но может и не соответствовать ему. Так для одной пары элементов более значимым может быть элемент принятый по основному каналу, а для другой наоборот. Для каналов приоритеты обычно распределены следующим образом: основной канал имеет наивысший приоритет, значения приоритетов резервных каналов определены в соответствии с их значимостью. На принимающей стороне производится выборка достоверного значения наиболее приоритетного элемента, это значение становится значением результирующего элемента. В случае, когда достоверного значения среди исходных элементов найти не удалось, результирующее значение будет недостоверно. Полученный алгоритм позволяет сформировать результирующий набор элементов с учетом их достоверности и приоритета.

Рисунок 2. Поканальная синхронизация данных

Поканальный алгоритм синхронизации (рис.2) применяется в случае, когда по основному и резервным каналам передается одинаковый набор данных с использованием однотипных протоколов передачи. При этом передаваемый информационный набор элементов может быть принят по двум или более каналам, один из которых основной с наивысшим приоритетом, а другие резервные. Для каждого резервного канала определен соответствующий приоритет. Алгоритм поканальной синхронизации определяет наиболее приоритетный работающий (активный) канал и использует данные, принятые по этому каналу, для формирования значений принимаемых элементов. В это время данные, принятые по другим каналам, игнорируются. В случае пропадания активного канала, алгоритм оперативно переключает прием данных на следующий по приоритету резервный работающий канал. При восстановлении связи по более приоритетному каналу, прием данных переключается на него. Алгоритм подразумевает, что принимаемый набор данных задается только для протокола работающего по основному каналу, остальные протоколы используют тот же самый набор, что упрощает конфигурирование системы приема, но, так как описание набора данных зависит и производится в соответствии с типом протокола, то допускается использование в алгоритме только протоколов одного типа.

В связи с частым применением при приеме-передаче информации отраслевых протоколов МЭК 61870-5-101 и МЭК 61870-5-104, алгоритм поканальной синхронизации был адаптирован к одновременному их применению. Схожее конфигурирование параметров протоколов позволяет сформировать набор принимаемых данных, который однозначно определяет каждый принимаемый элемент как для МЭК 61870-5-101, так и для МЭК 61870-5-104. После определения приоритетов, в соответствии с применённой схемой подключения резервных и основных каналов, возможно применение алгоритма поканальной синхронизации.

Применение алгоритмов синхронизации данных возможно при наличии основного и резервных каналов, связывающих передающий и принимающий узлы системы сбора. При приеме идентичного набора данных по каналам применяется поканальный алгоритм, позволяющий определить наиболее приоритетный канал с набором актуальных данных. При необходимости поэлементно контролировать входящие потоки данных по основному и резервным каналам, применяется поэлементный алгоритм. Он же применяется и при необходимости дополнения одного набора данных (основного канала), другим (резервного канала) с контролем достоверности каждого элемента.

Разработанные алгоритмы синхронизации при приеме данных по резервным каналам были реализованы и показали свою эффективность в программно-аппаратных средствах, таких как центральная приемо-передающая станция и устройства сбора и передачи информации, производимые ООО «СИСТЕЛ» и применяемые в распределенных системах сбора и передачи данных.

Литература

  1. Алексеев О.П., Козис В.Л., Кривенков В.В и др. Автоматизация электроэнергетических систем — М.: Энергоатомиздат, 1994. – 448 с.
  2. Федоров Ю.Н. Справочник инженера по АСУТП. Проектирование и разработка – М.: Инфра-Инженерия, 2008. – 928 с.
    АЛГОРИТМЫ СИНХРОНИЗАЦИИ ПРИ ПРИЕМЕ ДАННЫХ ПО РЕЗЕРВИРУЕМЫМ КАНАЛАМ СВЯЗИ
    В статье рассматриваются алгоритмы синхронизации при приеме данных по резервируемым каналам связи. Предложены поэлементный и поканальный алгоритмы, описаны условия их применения.
    Written by: Половников Максим Сергеевич, Ухов Владимир Иосифович
    Published by: БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА
    Date Published: 02/21/2017
    Edition: ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_25.07.15_07(16)
    Available in: Ebook