智能变电站网络设备评测实验室方案.doc

智能变电站网络设备评测实验室方案一、 项目简况目前，基于TCP/IP架构的工业以太网技术是智能变电站普遍采用的承载网技术，以太网对于智能变电站和整个智能电网的重要性是显而易见的。以太网技术的特点是易于部署，维护成本低，使得智能电网的智能化、数字化和双向化成为可能。但是，以太网这种“尽力而为”的技术也有其固有的缺点，它的不可靠性、拥塞问题以及可控性不强也会为电力网络的安全带来影响。因此，在智能电网的建设过程中，对以太网相关承载设备进行全面的评估和测试尤为重要。以太网技术在电信行业已经发展了很多年，其建设和部署已经比较成熟，电力行业目前引入以太网技术也是在其自身的特点上借鉴了电信行业的经验。但是，以太网技术在电力行业的应用有着自身的特点，比如可靠性和安全的需要，对于QOS和自愈网络尤为重视，而且变电站的环境要求工业以太网设备在极端的环境下更加可靠；比如智能变电站引入IEC61850和GOOSE报文技术，对以太网技术也有着相应的要求；另外，智能变电站对于时钟的精度要求很高，这也使得1588时钟同步技术被引入到电力承载网当中。而且，调度数据网也是智能电网的重要一环，它使用的技术也从传统的SDH光网络发展到目前的ASON或OTN的技术，直接在光网络上承载以太网数据。由此可见，电力行业的网络技术在借鉴的基础上有着自身的特点，我们应该根据电力自身的特点来对以太网相关设备进行评估和测试。 在此项目之前，我们只有一些比较简单的维护测试手段，入网测试一般都参考电信行业或者其他机构的测试结果，并且测试方法相对比较简单，不能完全评估和预见网络设备在现网的真实状况，这就造成设备在网运行时出现许多突然的状况和故障，只能依靠运维人员临时采取补救措施，非常不利于电网的安全运行。另外，由于测试手段的缺乏，我们也无法根据电力行业的特点对工业以太网设备进行针对性的测试和评估，以求使得应用的以太网设备适应智能电网建设的需要。为了改变上述的状况，我们需要建设一个代表了目前最先进技术的智能电网网络设备评测中心，它是参考了电信行业的经验，并结合电力行业的特点，使用国内外先进的测试手段和检测仪器，研究具有智能电网网络代表性的测试方法和手段，以求在设备入网测试的阶段对所有的网络设备进行全面的检验和测试评估。并且，我们也要建立一个常态的、先进的评测管理制度和测试评估流程，让网络设备的评测成为一个必须的过程。二、 项目必要性1、电网的智能化发展和互动性需要使得电力通信和网络必须实现全IP化，这是技术发展的要求。TCP/IP技术的特点概括起来就是尽力而为的技术，这种技术的缺点就是不确定性和不稳定性，比如丢包、延迟、抖动等问题。目前，调度数据网、综合数据网、智能站站内网络以及配网通信都已经向全IP化发展，为了保证在全IP网络下电力通信网络的运行质量，必须对所有基于TCP/IP技术的网络通信设备进行全面的评估和测试，以求在部署网络之前就能预见设备在线运行时的性能和质量。2、这些年来，电力网络通信技术的发展非常迅速，许多新的技术都应用到电力行业中来，比如站内时钟同步采用了最新的1588同步以太网技术，并且采用了IEC61850和GOOSE等协议技术；数据网采用了最新的城域以太网技术和EOAM；传输网采用了最新的OTN技术等。这都要求在部署这些新技术之前，必须对新的网络设备进行充分的验证和评估，以求得到经验数据，为网络运行维护提供保障。同时，新的技术也会带来一些以前未遇到过的问题，在测试的同时也能够得到相应的经验和数据，防止在网运行的时候出现这种问题和状况。3、目前的电力网络承载的业务要比以前多得多，越来越多的数据和流量在电力通信网络上传输和交换。为了实现在线运行之前就可以得到各种业务混合运行时的经验数据，必须在评测中心仿真各种各样的业务数据，近似模拟真实环境下网络流量的模型，这样才能保证新旧业务同时在线运行时，网络设备不会出现大的问题。4、今天的电力网络承载的流量越来越大，在电网智能化发展的大环境下，网络流量的负荷会逐步加重。为了保证高负荷状态下网络设备的安全稳定运行，必须在评测中心进行高密度端口、高强度流量的性能压力测试，以求得到极限压力情况下网络设备运行的经验数据。这样，运维人员才能在网络压力增大时能够从容面对。5、对于同一种类型的网络设备来说，各厂家的设备是存在差异化的，它们在技术上各有优势和缺点。而电力网络不是由单一厂家的设备组成的，它是一个由多个厂家设备组成的联合网络。我们希望能够对所有厂家的设备进行评测，以求得到各厂家设备的差异化数据，这有利于在设备招投标和网络规划时的工作。另外，对于多厂家组成的网络，我们希望可以在评测中心搭建一个模拟网络，这样可以对联网联调、组网运行带来好处，也是对整网运行的评估手段。6、网络设备厂家在投标时声称的指标，或者交付的测试设备的指标并不能保证在工程施工阶段交付设备和网络建设完成时的指标是完全相符的。因此，在网络验收阶段，也应该对网络设备进行必要的评估和测试，以验证在网运行的设备质量和指标符合当初规划的设想和招投标工作时要求达到的效果。7、智能变电站是一个复杂的环境，它有别于电信行业优越的机房环境，它的电磁干扰、高温等复杂的环境要求网络设备必须是工业级的，必须在复杂的环境下也能够正常工作。因此，对网络设备进行电磁兼容的评估、进行高低温以及高湿度环境下的性能评估也是必不可少的。三、 项目研究内容和预期目标1. 工业以太网交换机测试方法学，参考国家电网和南方电网工业以太网交换机测试规范。（1） RFC2544网络基准测试，包括吞吐量、丢包、延迟、背对背测试等测试项目（2） RFC2889二层交换机标准测试，包括MAC地址容量、MAC地址学习速率、广播包转发、错误过滤等测试（3） 组播性能测试（4） VLAN隔离即VLAN stacking测试（5） 生成树协议及链路保护测试（6） QOS性能测试（7） 广播风暴抑制功能测试（8） 数据帧过滤功能测试（9） 端口镜像功能测试（10） 链路聚合测试（11） 61850及GOOSE报文仿真性能测试（12） 光功率测试 推荐测试工具和仪表：丹麦XENA网络公司XENA COMPACT数据网络测试仪，功能全、性能高，可以满足上述所有测试。2. 工业以太网交换机高密度端口性能压力测试方法学（1） 部分网状、全网状流量模型模拟（2） 各种流量拓扑情况下的RFC2544性能测试（3） 交换机背板交换矩阵性能压力验证测试（4） 基于VLAN条件下的全端口性能压力测试（5） 基于路由条件下的全端口性能压力测试（6） 基于残酷环境下的全端口性能压力测试，比如在高温、高湿或者振动环境下的测试（7） 基于长时间状态下的疲劳测试，比如在全端口压力下高负荷运行724小时测试推荐测试工具和仪表：丹麦XENA公司的XENABAY高密度端口测试系统，性能高，使用简单，性价比非常适合高密度端口测试。3. 数字继保及时钟同步测试（1） 通用测试:保护的动作值、返回值、动作时间（2） 状态序列测试：保护动作时间、返回时间、重合闸及多次重合闸测试（3） 谐波测试（4） 递变测试（5） 整组测试：相当于继电保护装置的静模试验，通过设置各试验参数，模拟各类故障，以完成对高频、距离、零序保护以及重合闸的整组测试或定值校验（6） 距离测试：测试线路保护装置中的距离元件，可以考核距离保护的各种功能及性能（7） 反时限过流保护测试（8） 重合闸测试（9） 差动保护测试（10） GOOSE监视（11） 时钟同步精度测试推荐测试仪表：数字化变电站综合测试仪：广州傲测OCA-200；时钟同步精度测试仪：上海泰坦TIMEACC-0074. 交换机及二次设备电磁兼容和极端环境测试（1） 防静电放电测试（2） 浪涌测试（3） 瞬变脉冲群测试（4） 振铃波测试（5） 阻尼振荡波测试（6） 电压跌落测试（7） 工频磁场抗扰度测试（8） 射频传导抗扰度测试（9） 高低温环境和高湿环境测试（10） 机械振动试验推荐测试仪表：瑞士TESEQ公司EMC电磁兼容测试产品以及定制湿温箱和振动台。5. 二次安防设备测试方法学（1） 二次安防设备性能测试方法学，主要是RFC3511测试，如TCP并发连接数、TCP新建速率、应用层带宽等测试项目（2） 二次安防设备防攻击性能