Naslov
Protokoli za razmjenu poruka u sinkrofazorskim mrežama
(Protocols for massage exchange in synchrophasor networks)

Autori
Kaliterna, Fabjan

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, diplomski rad, preddiplomski

Fakultet
Fakultet elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje (FESB)/Zavod za elektorniku i računarstvo

Mjesto
Split

Datum
06.06

Godina
2023

Stranica
61

Mentor
Lorincz , Josip

Ključne riječi
Sinkofazorske mreže ; komunikacijski ; protokol ; podatak ; PMU uređaj ; IP ; TCP ; UDP ; STTP ; standard ; elektroenergetske mreže ; energetske distribucijske mreže
(Synchrophasor network ; communications ; protocol ; data ; PMU device ; IP ; TCP ; UDP STTP standard ; power networks ; electrical distribution networks)

Sažetak
U radu su obrađeni standardi koji definiraju prijenos podataka u sinkrofazorskim mrežama i primjena pametnih mreža za nadzor elektroenergetskog sustava. U radu je prikazana analiza metoda prikupljanja podataka, obrade podataka i razmjene informacija između više različitih komunikacijskih elemenata u sinkrofazorskoj mreži (engl. synchrophasor network) primjenom različitih komunikacijskih standarda i protokola za razmjenu podataka. U sinkrofazorskim mrežama podatci se razmjenjuju primjenom standardiziranih protokola sa ciljem da se omogući upravljanje radom elektroenergetske mreže. Time se omogućuje napredak u efikasnosti rada elektroenergetske mreže, kao i smanjenje potencijalnih oštećenja i gubitaka podataka prilikom njihovog prijenosa u sinkrofoazorskim mrežama. U radu je opisana potreba, korisnost i zahtjevi za primjenu sinkrofazorskih mreža, rad PMU (engl. phasor measurement unit) uređaja za prikupljanje i slanje podataka te je dan opis različitih protokola za mjerenje i prijenos podataka u sinkrofazorskim mrežama. Također je opisana važnost pravilne organizacije arhitekture sinkrofazorske mreže te posljedice prilikom nepravilnog ili neadekvatnog odabira načina kojim se ostvaruje rad mreže. Prikazano je da postoje očigledne razlike u radu mreže u slučaju kada se primjenjuju različiti protokoli za razmjenu informacija u sinkrofazorskoj mreži, a koje utječu na sigurnost, pouzdanost te kašnjenje podataka ili skupa podataka u sinkrofazorskim mrežama. Opisana su svojstva protokola IEEE C37.118.2-2011 koji se koristi kao standard za određivanje strukture i razmjene poruka u sinkrofazorskim mrežama, a zbog svoje jednostavnosti i efikasnosti je najkorišteniji protokol za kontinuirani prijenos podataka u praksi. Također je opisan i protokol IEC TR 6185-90-5 koji se koristi za kontinuirani prijenos sinkrofazorskih podataka u realnom vremenu, a koji je kao i protokol IEEE C37.118.2011 usmjeren na uređaje koji rade sa skupovima podataka koji su odašiljani nakon grupiranja podataka od strane mjernih uređaja u sinkrofazorskoj mreži. U radu su analizirana četiri protokola za prijenos podataka u sinkrofazorskim mrežama i to: IP (engl. Internet protocol) protokol, TCP (engl. Transmission Control Protocol) protokol, UDP (engl. User Datagram Prtocol) protokol i STTP (engl. Secure Token Transfer Protocol) protokol. IP je najčešće korišteni protokol za prijenos različitih vrsta podataka u sinkrofazorskoj mreži. Protokol TCP je baziran na pouzdanosti, a omogućuje ponovno slanje neisporučenih paketa podataka i provjeru isporučenosti paketa, što osigurava pouzdanost prijenosa podataka ali i potencijalno dovodi do umanjenja propusnosti mreže. TCP protokol zajedno sa IP protokolom se koristi za upravljanje ponovnim prijenosom neisporučenih paketa podataka u svrhu osiguranja pouzdane isporuke podataka. Korištenjem UDP protokola u sinkrofazorskim mrežama postoji mogućnost pojave gubitaka podataka uslijed nepostojanja ponovnog slanja neisporučenih paketa podataka. UDP protokol zajedno sa IP protokolom u sinkrofazorskim mrežama osigurava pravovremenu isporuku podataka bez garantiranja pouzdanosti u prijenosu podataka. Time se smanjuje sigurnost prijenosa podataka ali se i omogućuje manja zahtjevnost u pogledu podatkovne propusnosti sinkrofazorske mreže. U ovom radu je također opisan i STTP protokol koji je pogodan za prijenos velikih količina podataka u sinkrofazorskim IP mrežama. Prijenos većih količina podataka je primjenom STTP protokola moguć, zbog nepostojanja povećanja kašnjenja u prijenosu podataka ukoliko se ponovno slanje podataka obavlja preko TCP protokola, pri čemu se podatci pri korištenju STTP protokola prije slanja trebaju komprimirati. U radu je potvrđeno da se korištenjem sinkrofazorskih mreža osigurava mogućnost razmjene podataka koji se koriste za pouzdano upravljanje elektroenergetskom mrežom. Međutim, sam rad sinkrofazorske mreže uvelike ovisi o korištenim protokolima za razmjenu informacija u mreži. Prilikom odabira korištenih protokola, potrebno je voditi računa o potrebama koje protokol mora zadovoljiti, kao što su brzina i pouzdanost prijenosa, sigurnost prijenosa, minimalni gubitci pri prijenosu paketa podataka, minimalno usporavanje mreže i minimalno povećanje kašnjenja pri prijenosu podataka. //The thesis discusses the standards that define data transmission in synchrophasor networks and the application of smart networks for power system monitoring. The paper presents an analysis of methods for data collection, data processing and information exchange between several different communication elements in a synchrophasor network using different communication standards and data exchange protocols. In synchrophasor networks, data is exchanged using standardized protocols with the aim of enabling power network operation management. This enables progress in the efficiency of the power grid as well as the reduction of potential damage and data loss during data transmission in synchrophasor networks. The thesis describes the need, usefulness and requirements for the application of synchrophasor networks, the operation of the PMU (phasor measurement unit) device for collecting and sending data, and gives a description of various protocols for measuring and transmitting data in synchrophasor networks. The importance of the correct organization of the architecture of the synchrophasor network and the consequences of improper or inadequate selection of the way the network works, are also described. It is shown that there are obvious differences in network operation in the case when different protocols are applied for information exchange in a synchrophasor network, which affects security, reliability and the transmission delay of individual data packets or data sets in synchrophasor networks. The properties of the IEEE C37.118.2-2011 protocol are described, which is used as a standard for determining the structure and exchange of messages in synchrophasor networks. Due to its simplicity and efficiency, the IEEE C37.118.2-2011 protocol is the most used protocol for continuous data transfer in practice. Also described is the IEC TR 6185-90-5 protocol, which is used for the continuous transmission of real-time synchrophasor data. Like the IEEE C37.118.2011 protocol, the IEC TR 6185-90-5 protocol is aimed at PMU devices working with data sets transmitted after data grouping in the synchrophasor network. The paper analyzed four protocols for data transmission in synchrophasor networks, namely IP (Internet protocol) protocol, TCP (Transmission Control Protocol) protocol, UDP (User Datagram Protocol) protocol and STTP (Secure Token Transfer Protocol) protocol. IP is the most commonly used protocol for the transmission of various types of data in a synchrophasor network. The TCP protocol allows the resending of undelivered data packets and checking the delivery of packets, which ensures the reliability of data transmission, while also potentially leading to a decrease in network bandwidth. The TCP protocol together with the IP protocol is used to manage the retransmission of undelivered data packets in order to ensure reliable data delivery. By using the UDP protocol in synchrophasor networks, there is a possibility of data loss due to the lack of resending of undelivered data packets. The UDP protocol together with the IP protocol in synchrophasor networks, therefore, ensures the timely delivery of data, without guaranteeing reliability in data transmission. This reduces the security of data transmission, while also allowing for lower requirements regarding the data bandwidth of the synchrophasor network. This paper also describes the STTP protocol, which is suitable for transferring large amounts of data in synchrophasor IP networks, where the data must be compressed before sending. Using STTP protocol for data transfer results in the absence of an increase in the delay in data transfer if resending data is done via the TCP protocol. Presented in thesis confirmed that the use of synchrophasor networks ensures the possibility of exchanging data used for reliable power grid management. However, the operation of the synchrophasor network largely depends on the protocols used for exchanging information in the synchrophasor network. When choosing the protocols used, it is necessary to take into account the needs that the protocol must meet, such as speed and reliability of transmission, security of transmission, minimal losses during the transmission of data packets, minimal network slowdown and minimal increase in delay during data transmission.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Elektrotehnika, Računarstvo, Informacijske i komunikacijske znanosti

POVEZANOST RADA