具备IEC61850业务感知能力的智能交换机

2025/1/301思唯奇电力科技具备IEC-61850感知能力的智能交换机广州思唯奇电力科技有限公司2014年3月2025/1/302思唯奇电力科技现状继电保护装置对可靠性的要求和IEC-61850信息共享的本质是当前的主要矛盾，纵观交换机在过程层网络的应用实践，有三个方面的难题亟待解决交换机的配置问题：静态配置（VLAN）/动态配置（GMRP）静态配置：依赖于繁琐的人工配置，维护管理异常困难动态配置：IED需要支持GMRP协议，虚拟连线的动态建立导致故障排查比较困难。“网采网跳”对外部时钟的依赖：采样同步严重依赖外部同步机制，常见的同步机制包括IRIG-B，IEEE-1588对时协议。对网络风暴的疑虑：单个GOOSE/SV/MMS链路异常可能导致全网不可用2025/1/303思唯奇电力科技IEC-61850的业务特点通过分析基于IEC-61850协议的智能变电站站内通信网络的业务需求，我们认为导致前面提及的3个问题的根源是通用以太网交换机缺乏对IEC-61850业务的感知能力。IEC-61850标准下网络传输业务特点：虚拟连线仅涉及GOOSE/SV报文,均采用L2组播机制,对实时性和可靠性要求很高MMS通信和虚拟连线无关,仅用于设备管理,采用TCP/IP协议，支持重传机制ARP协议是TCP/IP协议的补充,使用广播机制智能变电站特有的SCD文件描述了该变电站的业务要求：SCD文件描述了每个IED设备发出的GOOSE/SV的外特性，DMAC，APPID，RefIDSCD文件描述了每个IED设备应该接收的GOOSE/SV报文，APPID，RefIDSCD文件描述变电站IEDs间的虚拟连线,是所有搭建虚拟连线的方法的依据2025/1/304思唯奇电力科技虚拟连线的搭建过程识别交换机端口的IED设备查找SCD文件中该设备需要的订阅的链路（AppID=100)查找AppID=100的发布者所在的交换机和端口发现交换机连接拓扑，选择合适路径(A->C)5，配置中间交换机(A,C)的转发表实现虚拟连线ABCD1IED1IED22345.15.2Appid=1002025/1/305思唯奇电力科技虚拟连线的自动搭建通过SCD文件查找需要订阅的Appid关联该Appid对应的VLAN号配置接收端口和级联端口在同一个VLAN如果中间交换机存在，配置中间交换机配置源头交换机的VLAN表确认IED是否收到对应的GOOSE/SV报文重复以上过程构建全部虚拟连接下载SCD文件到交换机即可繁琐的Appid和VID的匹配繁锁的VLAN配置，复杂程度和交换机、IED设备的数量成正比IED端口变化涉及交换机的配置更新订阅关系变化涉及交换机的配置更改配置涉及多台交换机，维护非常困难检修，改扩建时无法实现良好的隔离无需配置VLAN构建的虚拟连线和SCD文件严格一致虚拟连线中断告警功能自动跟踪IED设备的端口变化自动跟踪交换机的拓扑变化具备端口和IED的锁定/解锁功能具备IEC-61850业务感知能力的智能交换机支持IED设备真正的即插即用常规交换机利用VLAN实现虚拟连线的不足：通用交换机利用VLAN实现虚拟连线的步骤：具备61850业务感知的智能交换机配置：具备61850业务感知能力的交换机优点：2025/1/306思唯奇电力科技网络传输对采样同步的影响无外部同步，保护装置采样同步的应对措施：利用差值消除不同MU采样值的固定延时采用“直采直跳”消除传输延时的影响无外部同步，网络传输时对目前措施的影响：不影响MU采样值的固定延时交换机的存储-转发机制引入了2个新的变量交换延时，查表，报文复制排队延时，端口队列的数量和深度2025/1/307思唯奇电力科技不依赖外部时钟的同步采样技术2025/1/308思唯奇电力科技1G级联，25%流量,256字长时延精度

交换机标记时延(ns)测试仪时延(ns)测量误差(ns)单机时延11,73511,80065二台级联时延23,91024,00090三台级联时延35,71735,8401232025/1/309思唯奇电力科技业务报文优先级保证通用以太网交换机：通过报文件自带的优先级标志来确定，同一优先级报文仍需按先进先出原则进行排队。仅识别优先级标志，不区分业务具备IEC-61850感知能力的交换机：为重要业务类型报文预留有专属资源，确保重要业务报文的实时、可靠送达。识别优先级标志，同时识别业务报文（如跳闸报文），区别对待跳闸报文和其它同优先级的快速GOOSE报文进同一队列，仍需排队等待，当队列过长时将影响跳闸报文的实时性，严重时可能造成报文丢失。为重要业务的跳闸报文预留有专属资源（队列）并启动专属QoS，确保任何情况下重要业务报文的实时性可靠性。具备IEC-61850感知能力的智能交换机能够更好的保证重要业务报文的实时性、可靠性。目的端口快速GOOSE1快速GOOSE2》》》快速GOOSEN快速GOOSE（跳闸）目的端口快速GOOSE1快速GOOSE2》》》快速GOOSEN快速GOOSE（跳闸）2025/1/3010思唯奇电力科技业务隔离功能通用以太网交换机：在“多网合一”共网传输中，GOOSE、SV等多种类型报文在同一物理网络中传输，由于资源竞争而造成的不同类报文的相互影响，如GOOSE报文流量的骤增将占用交换机多的物理资源，从而影响SV报文的正常传输，造成延时增加或丢包。具备IEC-61850感知能力的智能交换机：通过增强型标签技术和端口虚拟加权，对不同报文类型划分逻辑子网，对不同逻辑子网分配相互独立的物理资源，实现的逻辑子网的相互隔离，一种类型报文的流量骤增不影响其它类型报文的正常传输。2025/1/3011思唯奇电力科技端口逻辑隔离功能

虚拟端口加权：1、交换机端口port，为IED物理接口，一个端口接一个IED。2、一层虚拟加权端口采用子队列映射技术，可映射为多个子端口subport，子端口对应逻辑子网划分。3、二层虚拟加权端口为种类class，每个子端口映射为多个class，每个class与对应优先级报文匹配。逻辑端口隔离功能为“多网合一，共网传输”提供了可靠的技术保证。2025/1/3012思唯奇电力科技多层级流量控制与风暴抑制普通交换机：仅支持基于物理端口的流量控制。具备IEC-61850感知能力的智能交换机：基于物理端口的流量控制；基于业务类型的流量控制，如按GOOSE/SV/MMS进行

流量控制；基于虚拟回路的流量控制，对每一条虚拟二次回路的流量进行实是时监控。更多的流量控制手段能更好的保证全网的安全可靠，同时快速定位故障并将故障隔离在最小范围。2025/1/3013思唯奇电力科技IED识别与端口绑定1、支持IED设备的智能识别，实现IED设备在任何物端口的“即插即用”，所有设备可以就近接入全网交换机的任意端口，方便调试和工程布线。2、调试完成后可以将IED设备与交换机物理端口进行绑定，并在错接端口时进行告警提醒。高度的智能化将让复杂的工作变得更简单。加载SCD文件2025/1/3014思唯奇电力科技延时报告与实时流量监测实时报出每一条虚拟回路的交换延时和流量2025/1/3015思唯奇电力科技可视化的监控管理2025/1/3016思唯奇电力科技可视化的监控管理2025/1/3017思唯奇电力科技可视化的监控管理2025/1/3018思唯奇电力科技客户利益设计阶段：支持交换机的灵活配置，不再拘拟按间隔配置交换机，所有设备可以就近接入任意交换机的任意端口；无需提供VLAN及组播信息表，交换机将根据SCD文件自动生成配置文件并完成所有配置工作；调试阶段：支持IED设备的即插即用，设备可以根据工程方便就近接入交换机；极大的简化的交换机的现场配置，无需再进行VLAN、组播地地址等复杂配置，只需简单操作即可完成；支持临时增加发布/订阅关系，方便现场调试；运维阶段：贴近电力描述习惯的图形化监控界面，全透明展示网络运行状态，包括：网络拓朴结构及通讯状态（如流量、时延等）交换机端口所连接的设备名称及运行状态（如流量、时延等）交换端口所承载的每条虚拟回路及运行状态（如流量、时延等）所有虚拟连线的运行状态回路实时监测每条链路的运行状态并报告异常情况，如链路流量突增、时延增大、发现异常报文等。2025/1/3019广州思唯奇科技IEC-61850的业务感知19寸1U16个千兆SFP光口(4个光电复用口)1个管理端口支持IEEE-1588V2对时具备IEC-61850业务感