工业交换机在电力行业应用

1、 2013.04工业交换机在电力行业的应用主要应用行业 目前工业以太网交换机主要应用于电力、交通、冶金三个行业，许多行业未来潜力巨大. 其中电力行业主要应用于智能电网（即数字化变电站）和风力发电。数字化变电站介绍 数字化变电站是由智能化一次设备（电子式互感器、智能化开关等）和网络化二次设备分层（过程层、间隔层、站控层）构建，建立在IEC61850通信规范基础上，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站. 三层设备两层网络站控层设备：监控系统间隔层设备：保护、测控、录波、PMU等过程层设备：合并单元、智能终端站控层网络：连接上两层过程层网络：连接下两层站控层主要包括监控系统。

2、硬件组成、连接关系同传统变电站。采用IEC61850归约（MMS）同间隔层设备通信。站控层网络1.拓扑结构与传统站相同，可以使用同类型交换机（没有规定必须是工业交换机）。2.主要传输站控层MMS报文，同时也传输测控装置间隔联锁的GOOSE报文。站控层功能电子式互感器合并单元电能表监控系统卫星时钟远动保信子站站用电源报文监视分析过程层间隔层站控层站控层功能1.程序化操作与视频监控技术结合的智能操作应用；2.结合智能一次设备和在线监测技术，开展智能预警及变电站综合分析决策功能的研究及应用。智能变压器智能断路器保护测控一体化装置SMVGOOSE共网IEEE1588 数字化变电站智能化程序化操作视频监

3、控一体化五防智能预警综合分析决策区域应用变电站信息模型智能巡检间隔层主要包括测控、保护等设备。与传统装置相比，对站控层仍然是以太网接口，但模拟量（SV）和状态量（GOOSE）均通过以太网传输。过程层主要包括合并单元和智能操作箱。传统站中无这类设备，主要功能是将一次设备接入过程层网络过程层网络1.传统站无此类设备。2.主要连接合并单元、智能操作箱和间隔层设备。3.需要使用工业级光纤以太网交换机4.过程层网络流量控制原则需规范化，包括流量控制及虚拟局域网划分策略等；5.已经实现SMV与GOOSE共网，将来可尝试过程层与站控层网络合并。过程层网络SMV网GOOSE网电子式互感器合并单元电能表监控系统

4、卫星时钟远动保信子站站用电源报文监视分析过程层间隔层站控层B码/秒脉冲SNTP智能变压器智能断路器保护测控一体化装置网络流量控制虚拟局域网划分SMVGOOSE共网时钟同步系统电子式互感器合并单元电能表监控系统卫星时钟远动保信子站站用电源报文监视分析过程层间隔层站控层B码/秒脉冲SNTP时钟同步系统1.对时网络与站内网络的统一；2.时钟同步系统和采样同步系统的融合；3.电网统一时间同步系统研究及应用。智能变压器智能断路器保护测控一体化装置SMVGOOSE共网IEEE1588 IEEE1588 V2.0实现区域/广域对时时钟同步系统行业标准变电站自动化系统在实现控制、监视和保护功能的同时，为了实现

5、不同厂家的设备达到信息共享，使变电站自动化系统成为开放系统，还应具有互操作性。为此，国际电工委员会(IEC)制定了变电站内通信网络和系统标准体系IEC-61850IEC61850 的内容系统概貌1 介绍和概述2 术语3 总体要求4 系统和项目管理5 功能的通信要求和设备模型数据模型7-4 兼容逻辑节点类和数据类7-3 公用数据类抽象通信服务7-2 抽象通信服务接口(ACSI)7-1 原理和模型配置6 变电站自动化系统配置描述 语言映射到实际通信网络8-1 映射到MMS和ISO/IEC8802-39-1 通过单向多路点对点串行通信链路采样值 9-2 ISO8802-3之上的采样值测试10 一致性

6、测试IEC62351标准电力系统管理和相关信息交换数据与通信安全IEC 62351-1: 数据和通信安全 通信网络和系统安全 安全问题介绍。IEC 62351-2: 数据和通信安全 术语。IEC 62351-3: 数据和通信安全 通信网络和系统安全 包含TCP/IP的协议集。IEC 62351-4: 数据和通信安全 包含MMS的协议集。IEC 62351-5: 数据和通信安全 IEC 60870-5及其衍生标准的安全。IEC 62351-6: 数据和通信安全 IEC 61850协议集安全。IEC 62351-7: 数据和通信安全 网络和系统管理（NSM）的数据对象模型。IEC 62351-8：

7、数据和通信安全 电力系统管理的基于角色访问控IEEE1613 IEEE1613定义了变电站内通讯互联设备的标准环境和测试需求. 国内制定的标准根据IEC61850-3修改制定 工业以太网交换机产品至少要满足其中的功能性要求、电磁兼容设计要求、宽温环境要求和机械结构验证等四大类要求 功能性方面，最重要的至少有两点，一是要求工业以太网交换机能够支持快速转发和QoS服务质量以保证IEC61850标准中重要的GSE/GOOSE数据包得到实时的传输，并且能够支持组播通信管理IGMPsnooping。二是工业以太网交换机必须能够支持构建冗余的网络拓扑例如环网架构以提高拓扑的可靠性，并且同时能够提供极短的网

8、络故障恢复时间。此外还包括像VLAN、优先级和快速生成树等技术功能测试要求 在电磁兼容设计方面，工业以太网交换机要能够通过包含电击、雷击和其他电磁干扰测试；在宽温环境要求方面，交换机设备必须在-4085的极端温度环境下可以正常工作；在机械结构要求方面，交换机设备还要通过专业第三方的振动和冲击耐受度测试。 详见数字化变电站技术规范.doc 组网方式一般是星型和环型组网包括星型、冗余星型、单环、双环甚至IED智能设备参与组网。星型组网冗余星型单环多环IEDs 参与组环组网实例信易达工业交换机1.2.3.4.环网自愈时间小于5ms，有效地解决了丢包和大延时包的问题。提高了系统的实时性！环网自愈时间-

9、40-+75的工作温度解决了我国大部分地区的温度要求，有效的降低了成本。-40-+85的工作温度满足了更为严寒地区的使用！工作温度EMC等级 四级，更好地抗电磁干扰。IEC 61850-3全标准设计，满足了更高防护等级的需求！防护等级图形化的网管软件，可以更直观的查看网络的运行状态和故障的具体原因。通过各类报警，保证系统无故障运行！网管软件市场需求 “十二五”和“十三五”期间全国110kV750kV 电压等级变电站新建和改造数量将达到34233 座（基本上是智能变电站），其中110kV 约26652 座、220kV 约6547 座、500kV 约736 座、750kV 约55 座。传统变电站中交换机用量较少，智能变电站用量非常大：110kV 约需20 台，220kV 需4050 台，500kV 需7080 台，750kV约需100台.市场需求光口宜采用ST型站