Redundanttiset Ethernet verkkoprotokollat sähköaseman IED-laitteissa

Teollisuusautomaation ja sähköasemien tiedonsiirto on siirtymässä yhä enemmän Ethernet-pohjaisiin lähiverkkoratkaisuihin. Ethernet tarjoaa sähköaseman tietoliikennesovelluksille paljon etuja perinteisiin väyläratkaisuihin nähden. Näitä etuja ovat esimerkiksi tietoliikenneverkon monikäyttöisyys, suurempi tiedonsiirtonopeus sekä eri laitevalmistajien tuotteiden yhteiskäytettävyys. Ethernet lisää myös mahdollisuuksia verkon redundanttisuuden eli vikasietoisuuden parantamiseen. Alue on kuitenkin jatkuvan kehityksen alla ja tähän mennessä ratkaisut ovat olleet laitevalmistajien omia protokollia. Parannusta tähän pyrkii tarjoamaan IEC 62439 standardi, joka esittelee ennalta määriteltyjä protokollavaihtoehtoja automaatiojärjestelmien redundanttisuuden toteuttamiseksi. Lisäksi Ethernet redundanttisuus ollaan ottamassa mukaan omana osanaan IEC 61850 standardin tulevaan toiseen painokseen, joka on tällä hetkellä merkittävin standardi sähkönjakelun automaatiojärjestelmille. Tässä diplomityössä tutkitaan erilaisia mahdollisuuksia redundanttisuudelle sähköaseman automaatiojärjestelmän lähiverkossa ja sen päätelaitteissa. Erilaisia ratkaisuvaihtoehtoja ovat Ethernet-kytkinvalmistajien omat protokollaratkaisut, IEC 62439 standardin mukaiset protokollat, sekä erityisesti IEEE 802.1D-2004 standardin mukainen RSTP-protokolla, jonka viimeaikainen kehitys on tehnyt siitä realistisemman vaihtoehdon myös sähköaseman IED-laitteille. Työn yhteydessä tehtävänä käytännön sovelluksena toteutettiin prototyyppiversio RSTP-verkkoprotokollasta ABB Oy Sähkönjakeluautomaatio -yksikön IED-tuotteelle. Lisäksi protokollan palautumisaikaa testattiin lähiverkossa joka koostui IED-laitteista sekä teollisuus-Ethernet kytkimestä. Testitulokset olivat kohtalaisen positiivisia, sillä mitatut verkon palautumisajat olivat verrattavissa työn teoria-osiossa läpikäytyihin IEEE 802.1D-2004 RSTP-protokollalla mitattuihin palautumisaikoihin.