智能变电站交换机及组网方案v课件

2011-12、智能变电站开关和网络程序、智能变电站和以太网交换机智能变电站自动化系统网络设计工程实例QA、主题、智能变电站和数字变电站、智能变电站和数字变电站是智能电网的核心节点。数字化变电站的特点是第一设备数字化，第二设备联网，通信协议标准化。智能变电站是高级、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，其基本要求包括全站信息数字化、通信平台网络、信息共享标准化，自动执行信息收集、测量、控制、保护、测量和监控等基本功能，并根据需要支持电网实时自动控制、智能调整、在线分析决策和协作等高级功能基于IEC61850标准的变电站网络通信是最大的共同点。智能变电站二次系统、站控制层网络IEC61850-8-1、过程层网络IEC61850-9-2、智能变电站交换机的作用、CT和VT采样测量值交换；输入输出数据的快速交换保护和控制控制和跳闸信号；工程和配置监视和管理控制中心之间的通信；NTP和PTP时钟同步协议的使用方式各不相同，具体取决于同步精度要求。测量误差记录和网络分析；其他功能，如资产管理。以太网交换机带来的高速数据共享和数据交换使IEC61850变电站的智能电子设备(IED)能够集成更高级的功能，使变电站的辅助系统成为智能分布式控制系统。智能变电站对以太网交换机要求，高可靠性(MTBF106hours)高可用性网络自我修复(eRSTP、MSTP、HSR)GOOSE消息要求低于3毫秒的网络延迟(包括IED处理时间)精确的时钟同步PTP 网络风暴抑制、GMRP多播协议、简单网络管理协议SNMP、通信安全等；交换机主要网络性能要求；进程层网络：GOOSE和SMV；iec 61850建议MAC地址值范围；iec 61850标准中各种服务类型的消息使用多播MAC地址。 交换机基本上将多播消息广播到整个网络，从而可以确保消息发送的实时性，但这将导致装置接收到大量与自身无关的消息。尤其是网络中存在SMV消息时，可能会导致设备过载。例如，以每周波80点采样为例，根据IEC61850-9-1传输方法发送采样值(SV)信号和发射信号，在SRTLnMU中，SR发送使用采样速率(Hz)TL的最大消息长度的帧。也就是说，26字节以太网标头4字节优先级标签8字节以太网PDU 2字节ASN.1标记/长度2字节块数46字节公共数据集23字节状态=111字节，111字节8位=888位，888位96位帧间隔=984位nMU是连接的统一单元(MU)数，因此SRT、进程层网络负载、多播和MAC地址；消息的目标地址为单播：一对一广播：一对多，MAC地址第一个字节的最后一位为“1”，表示多播交换机基本上向同一LAN的所有端口广播多播消息；VLAN 1、VLAN 2，VLAN可以限制多播，但装置将使用无用的多播静态多播过滤GMRP或IGMP多播过滤、IED、IED、IED、IED、IED、IED、mu、goose、SMV、 具有优先级的以太网帧的最大帧长度-1522字节(4字节增量)；设置交换机端口的PVID为消息指定VLANID的方法有两种。 装置发送的VLANID=0消息关联的PVID将在装置中设置消息的VLANID。也就是说，装置发送的消息中已包含非零VLANID，交换机上所有端口的PVID通常保留默认值1。然后，在交换机上为静态VLAN设置FORBIDDEN规则，以隔离多播消息。上述两种方法通常可以实现相同的多播消息隔离效果。第一种方法不需要装置的VLAN配置，因此实现很简单。但是在实际应用中，第二种方法是适应性更好。智能变电站越来越多地使用IEC61588时钟技术，而标准要求设备之间发送的PTP消息必须位于同一个VLAN上。上述方案2(端口的PVID不同)导致PTP消息无法正常交互。实际应用还发现，该方法增加了交换机的CPU负载，对PTP的时间精度有轻微影响。VLANID，什么是VLAN？虚拟LAN :是独立的以太网网络，它与其他网络共享相同的硬件，允许不同位置的多个设备同时工作。与其他LAN一样，每个VLAN需要路由器，以允许多个VLAN在一个主干上传输VLAN之间的数据通信，使用IEEE802.1Q标准(一个单独的广播域)中定义的“标记”帧格式，为什么需要VLAN？浪费大量广播数据大量带宽VLAN减少广播通信量具有重要实时数据的IEDs这些设备处理不相关的数据包隔离以生成大量数据输出的设备不需要61850-9-2进程总线和视频监视设备可以生成大量数据流VLAN隔离安全VLAN限制为需要数据流的工作站通常无法接收，每个VLAN具有唯一的IP子网，VLAN(802.2 VLAN 1、VLAN 2、VLAN 3、VLAN 3、VLAN 1、VLANTRUNK、VLANTRUNK、静态多播筛选、静态地址表是具有通用性的最佳多播隔离方法，但是填写MAC地址很无聊，通常仅在智能设备不支持VLAN的情况下使用。动态多播过滤GMRP、GMRP是garpmulticastrgistration protocol(garp多播注册协议)的缩写，是在支持GMRP的交换机和设备之间传输多播注册信息的理想数据链路层多播过滤协议，如变电站进程层GOOSE和SV。动态维护多播地址表GMRP可以大大简化智能变电站内的交换机配置。动态多播过滤GMRP必须针对智能变电站错误记录、消息记录器等设备优化GMRP协议，如下所示：交换机的全局GMRP=off-多播广播到交换机的所有端口交换机的全局GMRP=on，端口的GMRP=on-多播仅发送到“member”端口交换机的全局GMRP=on，端口的GMRP=off-多播也广播到该端口13.7消息类型和性能类：跳闸是变电站中最重要的快速消息。总传输时间必须小于1/4周期，并且必须规定为3毫秒。定义网络延迟-传输时间，计算网络延迟-交换机延迟，交换机以太网延迟包括以下四部分分割延迟(LSF)线路传输延迟(LSW)线路传输延迟(lsl)LSF lsw LWL LQ通常是加快帧发送和接收速度和降低网络负载(帧延迟)的主要手段，以减少网络延迟；网络延迟-帧发送和接收延迟LSF，10Mbit/s以太网帧发送和接收延迟33664字节包=51.2s1522字节包=1217.6s100Mbit 以线速2/3计算的数据波特率，例如100公里等较长的波特率，则延迟LWL的计算结果为lwl=1x 105 m/(0.663108 m/s) 8770s，平均帧队列延迟为LQ=(网络负载)LSF 总延迟等于通过每个交换机的消息延迟之和。总延迟(l _ total)(美国)=ls f1 ls w1 L1 ls F2 ls w2 lqs F3 ls w3 ls F4对110KV变电站网络延迟的网络负载为38%和45%，即45米。对132字节的采样值数据，进行了3个交换机总延迟时间后57.82us的理论分析，实验测试了58us。IEC61588时钟同步，PTP的基本思想是通过硬件和软件将网络设备(客户端)的内部时钟与仪表板的基本时钟同步，与不运行IEEC61588协议的以太网延迟1毫秒相比，提供小于10s的同步设置时间。整个网络的定时同步指标包括最佳主时钟算法BMC主从时钟偏差计算主从时钟传输延迟计算、两阶段PTP时钟、与主时钟和时钟的时间偏差、从主时钟和时钟的传输延迟、透明时钟(TC)工作原理、透明时钟(TC)工作原理、PPS智能变电站和以太网交换机智能变电站自动化系统网络设计工程案例QA、总线分布式拓扑、到多个交换机的简单串行电缆连接RS485等非冗馀电缆/交换机故障可能导致多个集成和工作站控制级别分离，星形分布式拓扑，最小延迟从IED到IED仅三个跃点连接到中央交换机通常成本高，不容易实现冗馀。圆形分布式拓扑，N 1网络冗馀容错RSTP允许自动重新配置多环路连接，从而构成网格拓扑。备用连接需要RSTP，冗馀布线提高了网络灵活性，双集中式拓扑是双倍式、二进制分布式拓扑、双设备和线路、双环分布式拓扑、案例：青岛五台山220KV变电站、切线环分布式拓扑、案例：浙江外部陈220KV变电站、网状分布式拓扑超过220kV的变电站控制层/间隔网络必须使用双星以太网网络，110kV(66kV)变电站控制层/间隔网络必须使用单星以太网网络。进程层网络可以发送GOOSE消息和SV消息。双配置的保护设备必须访问单独的GOOSE和SV网络，以及由单个组组成的测量和控制设备。等需要通过独立的数据接口控制器访问冗馀网络，而呼机测量设备、计量器等只需要访问SV采样值单个网络。介质和传输距离限制过程层交换机和交换机之间，交换机和设备之间的多模块光纤(MMF)；如果1000M传输距离超过275米，则必须使用50/125um多模式光纤或单模光纤。如果控制层交换机和交换机之间的光纤级联，并且没有关键任务(如GOOSE)，则可以使用交换机和设备之间的扭曲对。双绞线的传输距离通常不应超过10 20米。工作站控制层和间隔层网络配置图、进程层网络配置图、网络设计建议、220kV变电站保护、测量和控制设备分布式布局、SV消息集成点到点方法、保护跳闸以外的GOOSE消息网络方法、220kV、110kV电压级别需要配置进程层网络。220kV工艺层网络应使用星型双网络结构。110kV公平层网络必须使用星型双网络结构或星型单网络结构。如果存在大量间隔，则通过技术和经济比较，110kV通过同一智能控制柜的进程层、间隔设备之间的SV、GOOSE消息以点对点方式连接，间隔之间的GOOSE通信通过进程层中心交换机进行。网络设计建议、220kV变电站间隔层保护、测量和控制单元中央放置时、保护装置以外的SV消息、保护跳闸以外的GOOSE消息需要网络、相同网络传输(SV消息也可以通过点对点方式集成)、220kV、110kV根据电压等级配置过程层网络。220kV工艺层网络需要使用星型双网络结构，110kV工艺层网络需要使用星型双网络结构或星型单网络结构。网络设计建议220kV变电站220kV、110kV必须根据电压级别配置用于相同电压级别进程层之间间隙数据的聚合和通信的进程层中央开关。总线保护、错误记录和网络记录分析集成设备等设备需要通过中央交换机发送和接收过程层数据。如果使用220kV线路变更组或扩展内部桥