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Synchronisation von Differentialschutzeinrichtungen ueber Ethernet mit IEEE 1588

IP.com Disclosure Number: IPCOM000170254D
Original Publication Date: 2008-Jun-03
Included in the Prior Art Database: 2008-Jun-03
Document File: 4 page(s) / 76K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Differentialschutzsysteme benoetigen zur korrekten Messung der Differenz- und Stabilisierungsgroessen eine mikrosekundengenaue Zeitsynchronisierung zwischen den jeweiligen Geraeten. Dazu muessen Zeitstempel zwischen den Geraeten ueber Kommunikationsverbindungen ausgetauscht werden. Fuer die Differenzstrommessung und das Synchronisieren von Differentialschutzgeraeten werden derzeit ueber proprietaere Wirkverbindungen Telegramme ausgetauscht, die die notwendige Information fuer die Zeitstempelung und Strommessgroessen enthalten. Mit einem Sende- und Empfangszeitstempel kann die Laufzeit zwischen den Stationen ermittelt werden. Dieses Verfahren kommt bei dem Schutzgeraet SIPROTEC 4 der Siemens AG beim Differentialschutz zum Einsatz und auch bei Geraeten anderer Hersteller. Dabei sind zwei FaeIle zu unterscheiden:

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Synchronisation von Differentialschutzeinrichtungen ueber Ethernet mit IEEE 1588

Idee: Norbert Schuster, DE-Nuernberg

Differentialschutzsysteme benoetigen zur korrekten Messung der Differenz- und Stabilisierungsgroessen eine mikrosekundengenaue Zeitsynchronisierung zwischen den jeweiligen Geraeten. Dazu muessen Zeitstempel zwischen den Geraeten ueber Kommunikationsverbindungen ausgetauscht werden.

Fuer die Differenzstrommessung und das Synchronisieren von Differentialschutzgeraeten werden derzeit ueber proprietaere Wirkverbindungen Telegramme ausgetauscht, die die notwendige Information fuer die Zeitstempelung und Strommessgroessen enthalten. Mit einem Sende- und Empfangszeitstempel kann die Laufzeit zwischen den Stationen ermittelt werden. Dieses Verfahren kommt bei dem Schutzgeraet SIPROTEC 4 der Siemens AG beim Differentialschutz zum Einsatz und auch bei Geraeten anderer Hersteller. Dabei sind zwei FaeIle zu unterscheiden:

1. Die Laufzeit der Telegramme in Sende- und Empfangsrichtung ist gleich oder annaehernd gleich. Dann kann das System eine durchschnittliche Laufzeit aus den Zeitstempeln der Wirktelegramme ermitteln. Die algorithmische Differentialschutzmessung wird entsprechend dieser Laufzeit angepasst.

2. Die Laufzeit der Telegramme in Sende- und Empfangsrichtung ist unterschiedlich. Der Unterschied kann einige Millisekunden betragen. Die Geraete muessen von aussen mit einer absoluten Zeitreferenz versorgt werden. Dazu wird der Sekundenpuls des IRIG-B-Telegramms (IRIG: Inter Range Instrumentation Group Timecode) verwendet. Mittels dieser Zeitreferenz laesst sich die Laufzeit in Sende- und Empfangsrichtung individuell ermitteln. Die algorithmische Differentialschutzmessung wird entsprechend dieser Laufzeit angepasst.

Es wird nun vorgeschlagen, die Daten des Differentialschutzes ueber 100 Mbit/s oder 1 GBit/s Ethernetverbindungen auszutauschen. Ueber ein Ethernetmodul an dem betreffenden Geraet werden die Daten ueber eine direkte Lichtwellenleiterverbindung oder ueber ein Kommunikationsnetzwerk zum benachbarten Geraet geschickt. Bei dem Einsatz eines Netzwerks kann die transparente Umsetzung auf E1 oder T1 Verbindungen zum Einsatz kommen. Auch geroutete IP-Verbindungen (IP: Internet Protocol) sind moeglich. Der Inhalt der Telegramme mit den Schutzdaten kann entsprechend des Standards IEC 61850 Teil 9 oder proprietaer, d.h. herstellerspezifisch, ausgefuehrt sein. Bei dem Einsatz von Ethernet kommt das standardisierte Verfahren der IEEE 1588 zur Laufzeitmessung zum Einsatz. Dabei sind zwei Faelle zu unterscheiden:

1. Die Laufzeit der Ethernettelegramme in Sende- und Empfangsrichtung ist gleich oder annaehernd gleich. Diese Voraussetzung ist bei direkter Lichtwellenleiterverbindung ueber Medienkonverter oder in Netzwerken gegeben, die ueber wenige Switches verbunden sind. Die Laufzeitmessung erfolgt ueber da...