智能变电站综合自动化系统网络设计技术规范

智能变电站自动化系统网络设计技术规范编制大纲V2.0前言1 范围（江苏院）35kV750kV2 引用标准（电试院）下列文件中的条款通过本规定的引用而成为本规定的条款。凡是注明日期的引用文件，其随后所有的修订单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规定，然而，鼓励根据本规定达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注明日期的引用文件，其最新版本适用于本规定。GB/T 14285-2006 继电保护和安全自动装置技术规程DL/T 860变电站通信网络和系统DL/T 769-2001 电力系统微机继电保护技术导则DL/T 5149-2001 220kV500kV变电所计算机监控系统设计技术规程DL/T 52182005 220kV500kV 变电所设计技术规程Q/GDW 383-2009智能变电站技术导则Q/GDW 393-2009 110（66）kV220kV智能变电站设计规范Q/GDW 394-2009 330kV750kV智能变电站设计规范Q/GDW 396-2009 IEC 61850工程继电保护应用模型Q/GDW 441-2010智能变电站继电保护技术规范电力二次系统安全防护规定(电监会5 号令)电力二次系统安全防护总体方案和变电站二次系统安全防护方案（国家电力监管委员会第34号文，2006 年2 月）IEC 62439 High availability automation networks 高可用性自动化网络3 术语和定义（电试院）3.1 智能变电站采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能，实现与相邻变电站、电网调度等互动的变电站。3.2 变电站层变电站层主要包括变电站监控系统、远动系统、继电保护故障信息系统等，其作用是完成对本站内间隔层设备及一次设备的控制，并完成与远方控制中心、工程师站及人机界面的通信功能。变电站层也即站控层。3.3 间隔层间隔层主要包括变电站的保护、测控、计量等二次设备，主要任务是利用本间隔的数据完成对本间隔设备的监测和保护判断。3.4 过程层过程层是一次设备与二次设备的结合面，主要由电子式互感器、合并单元、智能单元等自动化设备构成，主要完成与一次设备相关的功能，如开关量、模拟量的采集以及控制命令的执行等。3.5 站控层网络站控层网络是连接变电站层设备和间隔层设备、变电站层内的不同设备以及间隔层内不同设备的网络，并实现变电站层和间隔层之间、变电站层内以及间隔层内不同设备之间的信息交互。3.6 过程层网络过程层网络是连接间隔层设备和过程层设备、间隔层内的不同设备以及过程层内不同设备的网络，并实现间隔层和过程层之间、间隔层内以及过程层内不同设备之间的信息交互。3.7 智能终端一种智能组件，与一次设备采用电缆连接，与保护、测控等二次设备采用光纤连接，实现对一次设备（如断路器、刀闸、主变压器等）的测量、控制等功能。3.8 合并单元 merging unit；MU用以对来自互感器二次转换器的电流和/或电压数据进行时间相关组合的物理单元。合并单元可以是互感器的一个组成件，也可以是一个分立单元。合并单元接收ECT/EVT输出的数字采样值（为兼容原有系统，合并单元也可接收电磁式互感器输出的模拟信号并进行A/D 转换）并对采样值进行验证、合并，以通信的方式向变电站间隔层传递数字采样合并值。3.9 面向通用对象变电站事件Generic Object Oriented Substation Event；GOOSE主要用于智能设备之间传递、交互信息，包括保护跳闸/合闸命令、测控遥分/遥合命令、一次设备位置状态信号等，具有高传输成功概率。3.10 采样值Sample Value；SV合并单元以数字量形式输出的电子式互感器测得一次电压电流值或与一次电压电流相关的数据，供保护、测控、计量等设备使用。3.11 制造报文规范 Manufacturing Message Specification；MMSMMS是ISO/IEC9506 标准所定义的用于工业控制系统的通信协议，规范了工业领域具有通信能力的智能传感器、智能电子设备、智能控制设备的通信行为，使出自不同制造商的设备之间具有互操作性（Interoperation）。4 网络总体技术指标（电试院）4.1 一般技术要求4.1.1 智能变电站网络设计应遵循安全、可靠的原则，合理配置交换机数量，降低设备投资，网络系统应易扩展、易配置、易维护。4.1.2 智能变电站的网络应采用传输速率为100Mbps或更高的以太网，满足变电站数据交互的实时性和可靠性性要求。4.1.3 智能变电站的站控层网络和过程层网络应独立组网，不同网络之间应在物理上相互独立。4.1.4 智能变电站网络应具备网络风暴抑制功能、具备“故障弱化”的特性，即具有一定的容错能力，单点故障不能影响整个网络的正常工作；任何新接入的设备，不应造成网络故障，并引起相应保护控制功能的退出。4.1.5 智能变电站网络应具备通信工况、网络流量等指标的监视功能，并具备网络故障告警功能。4.1.6 智能变电站网络必须具备较强的抗电磁干扰能力。4.2 站控层网络技术要求4.2.1 智能变电站应组建统一的站控层网，站内各电压等级的保护、测控等二次设备都接入统一的站控层网络，站控层网络应覆盖全站变电站层与间隔层之间数据交互接口、变电站层之间数据交互接口以及间隔层之间数据交互接口。4.2.2 站控层网络应满足变电站信息安全、可靠的要求，应具备防止病毒传播和非法入侵的能力。4.2.3 站控层网络应具备故障监测、故障自恢复和数据校验等功能，站控层网络应能够通过软、硬件进行便捷的维护，且维护工作对系统的正常工作影响最小。4.2.4 站控层网络的二次安全防护应严格遵照电力二次系统安全防护总体方案和变电站二次系统安全防护方案的要求，进行安全分区、通信边界安全防护，确保控制功能安全，站控层网络应处于安全I区，防止其他安全区的数据侵入站控层网络。4.2.5 站控层网络应具备足够的冗余度，宜采用双星型网络，站控层网络采用双网时，网络之间应在物理上相互独立，双网同时工作，任一网络故障或瘫痪都不能影响另一网络的正常功能及性能。4.2.6 站控层网络结构宜符合IEC 62439标准，满足继电保护信息传送安全可靠的要求。4.2.7 站控层网络中应支持MMS信息和GOOSE联闭锁信息的传输，如有特殊要求，也可传输35kV及以下电压等级的GOOSE跳闸信息。4.2.8 站控层网络中的设备都应具备唯一的IP地址，且整个网络中的IP地址不能冲突。4.2.9 站控层网络应满足信息传输的可靠性和实时性，网络中传输的MMS信息应达到零丢失，MMS信息的传输延时应小于100ms。4.2.10 站控层网络在正常情况下，负荷率应低于30%，在事故情况下，负荷率应低于50%。4.2.11 站控层网络平均无故障间隔时间（MTBF）应不小于30000h。4.2.12 站控层网络的接口应留有30%的裕度，网络规模应方便扩展，新设备接入时应不影响原有网络的性能，且应使网络扩展的工作量最小。4.3 过程层网络技术要求4.3.1 过程层网络设计必须满足GB/T 14285继电保护选择性、速动性、灵敏性、可靠性的要求。4.3.2 过程层网络设计必须满足GOOSE、SV等信息的传输实时性和可靠性要求，网络中信息传输的路径应不超过3级交换机级联。4.3.3 过程层网络宜采用高可靠性的光纤以太网，过程层网络传输各种帧长的数据时，单台交换机的传输延时应小于10us。4.3.4 过程层网络采用光纤以太网时，网络输出口的光发送功率应大于-20dBm，网络接收口的接收光功率应不小于-30dBm。4.3.5 过程层的GOOSE和 SV应相互独立。4.3.6 单间隔的保护用GOOSE信息宜采用点对点传输方式，跨间隔的GOOSE信息以及监控系统用GOOSE信息宜采用组网传输方式，且不同电压等级应独立组GOOSE网，主变压器相关部分宜独立组GOOSE网，不同GOOSE网络之间应在物理上相互独立。4.3.7 保护所使用的SV应采用点对点传输方式，监控系统使用的SV可采用网络传输方式，不同电压等级独立组SV网。4.3.8 GOOSE网络设计应采用星型网络拓扑结构，应根据网络的数据流量及数据流向划分VLAN，进行数据隔离。4.3.9 GOOSE网络中单点故障不应影响其他VLAN域内的数据交互性能，也不影响整个GOOSE网络的性能。4.3.10 GOOSE网络正常情况下，网络负荷率应低于20%，事故时，网络负荷率应低于40%。4.3.11 220kV及以上电压等级的应用中，过程层GOOSE网络应双重化配置，双重化的GOOSE网络在物理上独立，双网同时工作，一个GOOSE网络故障或瘫痪不影响另一个GOOSE网络的正常运行。4.3.12 110kV及以下电压等级的应用中，过程层GOOSE网络可采用单重化网络配置，也可根据可靠性要求采用双重化网络配置，若采用双重化配置，双重化的GOOSE网络在物理上独立，双网同时工作，一个GOOSE网络故障或瘫痪不影响另一个GOOSE网络的正常运行。4.3.13 GOOSE网络中应根据间隔数量合理配置过程层GOOSE交换机，3/2 接线型式，交换机宜按串设置，每台过程层GOOSE交换机的光纤接入数量不宜超过16 对，并配备适量的备用端口。4.3.14 GOOSE网络中的数据应分级，网络应具备优先传输的功能。4.3.15 对于点对点输出SV的合并单元，应至少具有8个点对点输出网口，各输出网口输出的SV数据应完全一致，且各输出网口应具有独立的控制器，一个输出口故障不影响其他输出口的正常工作。4.3.16 过程层SV网络应采用100Mbps或1000Mbps传输速率的光纤网络。4.3.17 SV网络应根据数据流量和数据流向划分VLAN，不同VLAN之间数据隔离。4.3.18 SV网络中，除级联口和镜像口等特殊应用接口外，单个网口的负荷率应小于30%，级联口和镜像口的负荷率应小于50%。4.3.19 在满负荷下，SV网络交换机可以正确转发帧的速率应等于端口速率。站控层、过程层SV、过程层GOOSE联接用的光纤，应有明确的收发标识、发送端、接收端标识。分站控层网络、间隔层网络和过程层网络，形式可参考监控规程DL/T 5149-2001）5 网络业务总类（四方）5.1 网络数据分类智能变电站综合自动化系统网络数据的主要功能分类，含站控层MMS、间隔层横向联闭锁GOOSE、过程层SV、过程层GOOSE。主要侧重于对数据的功能性描述，包含数据的网络流量、带宽的定性分析。5.2 网络数据传输性能指标各类数据根据其功能的侧重性对传输实时性、可靠性的基本要求。6 网络配置方案及技术要求（江苏院）智能变电站综合自动化系统网络逻辑结构划分的基本原则以及总体要求。6.1 站控层网络含站控层网络拓扑结构、数据交换范围、报文基本形式等。220kV及以上宜采用双重化星形以太网络，110kV（66kV）变电站宜采用单星形以太网络。6.2 间隔层网络含间隔层网路拓扑结构、数据交换范围、报文基本形式等。220kV及以上宜采用双重化星形以太网络，110kV（66kV）变电站宜采用单星形以太网络。6.3 过程层网络SV、GOOSE网络拓扑结构、数据交换范围、报文基本形式等。继电保护双重化配置对过程层网络的要求。SV网络方案1：保护装置采用点对点方式，其余装置（当有3个及以上装置时）采用组网方式（220kV及以采用星型双网，110kV及以下采用星型单网），SV网络与GOOSE网络在物理上相互独立；SV网络方案2：全站均采用点对点方式；SV网络拓扑方案3：110kV及以下变电站采用组网方式，采用星型单网结构，SV网络与GOOSE网络在物理上相互独立；GOOSE网络方案1：涉及到保护装置GOOSE跳闸采用点对点方式，其余装置采用组网方式（星型双网）。GOOSE网络方案2：全站均采用组网方式（星型双网）。特别的，当采用桥式接线、线变组接线的110kV(66kV)变电站，GOOSE报文及SV报文可采用点对点方式传输（规模小，经济性好）；7 6 网络设备配置原则（江苏院）7.1 站控层交换机配置原则含站控层中心交换机的配置原则。7.2 间隔层交换机配置原则 集中/分散布置方案下间隔层交换机的配置原则（按房间配置）。7.3 过程层交换机配置原则3/2接线（按串配置）、双母线接线（按本电压等级多间隔共用）、单母分段接线（按本电压等级多间隔共用）过程层交换机配置原则。8 设备功能及技术要求（罗杰康、江苏院、电试院）8.1 交换机基本功能要求（罗杰康）8.2 功能要求（罗杰康）站控层、间隔层、过程层交换机的功能要求，如：（1） 使用环境海拔高度：1000m；环境温度：545（户内）； 2555（户外）；最大日温差：25K；最大相对湿度：95%（日平均）；90%（月平均）；大气压力：86kPa106kPa；抗震能力：水平加速度0.30g，垂直加速度0.15g；（2） 电源：站控层、间隔层交换机（单电源？双电源？）过程层交换机（单电源？双电源？）；（3） 绝缘性能（4） 耐湿热性能（5） 抗干扰性能（6） 交换功能（仅考虑支持星型网、削弱或取消环网功能，降低造价）可参考智能变电站网络交换机技术规范Q/GDW 429-2010。 8.3 接口要求（罗杰康）站控层、间隔层、过程层交换机接口类型要求（光口/电口）、接口形式要求（RJ45、ST、LC）。8.4 网络连接介质选型及敷设要求（江苏院、电试院）选型要求（江苏院）：站控层、间隔层、过程层网络连接介质在同一房间、不同房间、同一屏柜内等情况下以及继电保护对介质的选型要求（超五类屏蔽双绞线、多模光缆、多模尾缆、跳纤等）。光纤备用芯