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製品・技術情報

スマート変電所のためのIEEE 61850プロトコル/IEEE 1588v2ソリューション

スマートグリッド変電所への接続

  • 2011.11.08

IEEE 1588v2

産業用イーサネットワークに不可欠な時刻プロトコル

NTP、GPSとIRIGBは、単純に産業用イーサネットネットワークの要件に適さない能力を備えた技術です。しかし、IEEE 1588 v2精密時刻プロトコル(PTP)は、特に産業用ネットワークの測定と制御システムのために設計されています。IEEE 1588 v2に基づくネットワークにおいてグランドマスタクロックは、全変電所オートメーションシステムのリファレンス時刻を決定します。イーサネットスイッチは、バウンダリまたは透過クロックの役割を果たし更なるデバイス(例えば、マージングユニット、IEDおよび保護デバイス)は、オーディナリクロックとして設計されています。
これら全てのデバイスは、グランドマスタクロックをトップとして"マスタ-スレーブ"同期ハイアラキーにオーガナイズされています。下図で例示されるように、マスタとスレーブデバイス間でPTPパケットを交換し、自動的にオーディナリクロックを調節することで効果的に全ネットワークを同期させます。グランドマスタクロックだけは、GPSタイムキーピングに接続を必要とします。そのデータをネットワークにおいて残りのデバイスに正確に分散が可能です。

IEEE 1588 v2をサポートするイーサネットスイッチは、1μs(マイクロ秒)未満の正確なタイムスタンプを保証でき、マスタ、バウンダリまたは透過クロック機能のために設計されています。IEEE 1588v2の利点は、電力オートメーションネットワーク通信の要件を特定した電力変電所通信のために必要とするIEC 61850-2規格の中に取り入れられたことです。IECは、精密時刻同期によって電力変電所と電力オートメーションネットワークが以下の利点を実現可能にするためIEEE1588 v2を規格に取り込みました:

停電防止
電力網問題の早期検出を通して停電防止、送電問題、障害位置の早期発見、リアルタイムパワーアイランドを通しての停電防止
資産のより効率的な運用
送電ネットワークの混雑緩和および機器の状態監視を通して資産のより効率的な運用
スマートグリッドは、需要に対応するために時間利用による課金、仮想発電機および障害管理システムを使用しています。IEEE 1588v2のナノ秒レベルの精度の利点と組み合わせると変電所や他の電力会社のユーティリティネットワークは、ちょうど大英帝国のクロノメータを装備した海軍と同等以上の強力な競争力を提供します。
利点

MoxaのPT-7728-PTP IEC 61850-3 ファーストイーサネットスイッチは、電力保護と制御アプリケーションに必要な精密時間同期の要求を満たす最新版のIEEE 1588 v2技術をサポートします。PT-7728-PTPには以下のような利点があります。

  • 最大14 100Base FO(マルチモードSTコネクタ)または100BaseTXポートおよび1 BNCコネクタは、各ポートのIEEE1588 v1 および v2 ハードウェアタイムスタンピングおよびBNCコネクタのパルス出力(pps)をサポートします
  • 1および2ステップによるエンド・ツー・エンドにおける1μs以下のオペレーションに必要な透過およびバウンダリクロックの精密時間
  • 2ステップによるピアー・ツー・ピアエンドモードにおける1μs以下のオペレーションに必要な透過およびバウンダリクロックの精密時間
  • ナノセカンドレンジのネットワーククロック同期精度
  • 大規模の分散した変電所ネットワークの時計同期サポート
  • イーサネットのようなマルチキャストメッセージングネットワークの低コストのインプリメンテーション
  • システムに変更が生じたときの高速再同期
  • シンプルなインストレーションおよびメンテナンス

産業用ネットワークに必要な時間プロトコル

産業用のコンピューティングネットワークにおいて、IEEE 1588 v2準拠のコンピュータは、イーサネットスイッチに接続し、時間の受信と同期を行うオーディナリクロックとして機能することができます。
時間は、ナノ秒レベルの正確さでの検知することができ、同じネットワーク上にあるデバイスとの相互運用性を高めるために変電所システムに求められる信頼性の要件を大幅に増大させることができます。IEEE 1588v2準拠のコンピュータには以下のような利点があります。

利点
1.停電の防止、障害記録、イベントロガー
時間精度が非常に重要な変電所では、IEEE 1588 v2準拠のコンピュータが必要不可欠です。この種のコンピュータは、障害記録やイベントロガーをナノ秒以内に分析し、停電の根本的な理由を突き止めるのに役立ちます。
2.IEEE 1588プロトコルを用いた完全な電力オートメーションネットワーク
IEEE 1588v2準拠の完全なネットワークとして認定されるには、イーサネットスイッチ、エンドデバイス、そして産業用コンピュータが、すべてIEEE 1588v2をサポートされていなければなりません。IEEE 158 v28準拠のコンピュータは、電力オートメーションネットワークのスイッチやIEDと併用でき、また正確な時間同期が可能なため現在の市場において、IEEE 1588準拠のコンピュータを使用しているユーザは、競合他社に対して非常に大きなアドバンテージを持つことができます。
Moxaの優位性

MoxaのDA-683-LX組込コンピュータは、IEEE 1588 v2プロトコルをサポートし、変電所ネットワークや関連アプリケーションに正確な時間同期機能を提供します。DA-683-LXには、以下のような利点があります。

低電力消費
DA-683組込コンピュータの消費電力はわずか40Wで、産業グレード一般に求められる基準を満たすものです。更に、Moxaのコンピュータは、ファンレス/ケーブルレス設計を採用し(例えば、オールインワンオンボード)、安定的なシステム動作を保証しながら、熱を過剰に発生しません。
IEC 61850-3認証
IEC 61850-3認証を受けたMoxaの製品は、変電所ネットワークの安定的で信頼性のある運行を保証し、電力オートメーションに求められる産業グレードの要件を満たしています。
優れた柔軟性のあるモジュラー設計
MoxaのDA-683組込コンピュータは、2つの独立したスロットを備え柔軟なシステム統合や拡張を可能にします。ユーザは、8ポートRS-232C/422/485モジュール、8ポートRS-422/485モジュール、4ポート10/100MbpsLANモジュール、8ポート10/100MbpsスイッチモジュールまたはユニバーサルPCI拡張モジュールなど、様々な通信モジュールを追加することができます。これにより非常に費用対効果の優れたシステム統合や拡張が可能になります。
IEEE 1588コンフィギュレーションのためのユーザフレンドリーなインターフェース
Linuxオペレーティングシステムで動作するDA-683組込コンピュータは、IEEE 1588設定のための使いやすいユーザーインターフェースを提供します。IEEE 1588 v2の時間同期の設定は、わずか数ステップで行えるためシステム設定やメンテナンスの時間や労力を削減することができます。
詳しくは下記ページをご覧ください。
IEEE 1588産業用組込コンピュータ