新規またはアップグレードしたスマート・グリッドの制御を最適化するには、特に送配電 (T&D) 変電所でのエンドツーエンドの通信と効率的な電力網が必要です。オートメーションをサポートするには、機器によってグリッドをリアルタイムでモニタ、制御、および保護し、ピーク需要時の負荷の管理を効率化する必要があります。アルテラの FPGA テクノロジーは、複雑なスマート・グリッド・エコシステム全体で極めて重要な役割を果たします。

代表的な変電所オートメーションのアーキテクチャ

変電所およびユーティリティのオートメーション・アプリケーション全体で、IEC 61850 オーバー・イーサネット、IEC 62439-3 第 4 節パラレル冗長化プロトコル (PRP)、および第 5 節高可用シームレス冗長性 (HSR) 規格が急速にスマート・グリッド・システムにおける高可用性ネットワークの基幹回線になりつつあります。設計者は、信頼性、アップグレードの可能性、および互換性が要求されるミッションクリティカル・システムをリアルタイムかつ長いライフ・サイクルでサポートしなければならない変電所の機器を取り扱う上でいくつかの厳しい課題に直面します。

冗長ネットワークでのリアルタイム・スイッチ要件には、FPGA による実装が最適です。アルテラの低コストの Cyclone® V FPGACyclone V SoC は、PRP/HSR 冗長化および進化する PRP/HSR 規格による Gbps イーサネット・トラフィックの性能要件を満たします。

FPGA による簡単な PRP/HSR イーサネット・スイッチ

スマート・グリッド・デザインの実装をさらに簡単にするために、アルテラはネットワーク機器と IP (Intellectual Property) の主要プロバイダである Flexibilis 社と協力してPRP および HSR プロトコル規格をサポートする GbE スイッチである Flexibilis Redundant Switch (FRS) を開発しました。アルテラの FPGA と FRS IP を組み合わせて、PRP/HSR スイッチを開発するための以下のような簡単かつコスト効率が高い方法を提供します。

  • ライセンス交渉が不要
  • ライセンス料金の前払いが不要
  • 単位あたりのロイヤリティ報告が不要

Cyclone V FPGA および Cyclone V SoC を使用した Flexibilis Redundant Switch

FRS IP の主な機能:

  • Cyclone IVCyclone V、および Cyclone V SoC デバイス上で 3 ~ 8 ポートへの拡張性
  • すべてのポートでの全二重 1,000 Mbps (GMII インタフェース*1) および 10/100 Mbps (MII インタフェース*2)
  • ワイヤ・スピードのパケット転送
  • ノンブロッキング動作
  • データ・インテグリティ・チェック機能を備えた信頼性のあるストア・アンド・フォワード動作
  • HSR 冗長ボックス (RedBox)、HSR エンド・ノード、HSR 四重ポート・デバイス (QuadBox)、PRP RedBox および PRP 用二重接続ノード (DANP)
  • IEEE 1588 Precision Time Protocol (PTP) およびトランスペアレント・クロック準拠

デザインを開始するための 3 つのステップ

1.     IP をリクエストして技術資料をレビューします。

2.     リファレンス・デザインをダウンロードします。

3.     生産準備が整ったら、アルテラの正規販売代理店から FPGA と低コストのセキュリティ CPLD を購入します。

*1 Gigabit Media Independent Interface

*2 Media Independent Interface