《智能變電站網(wǎng)絡交換機技術規(guī)范》.doc

Q/GDW 429 2010ICS 29.24029.Q/GDW國家電網(wǎng)公司企業(yè)標準Q / GDW429 2010智能變電站網(wǎng)絡交換機技術規(guī)范The technical specification for Ethernet LAN switch in Smart Substation2010-發(fā)布2010-實施國家電網(wǎng)公司發(fā)布目次前言II1 范圍12 引用標準13 基本技術條件14 主要性能要求35 安裝要求66 技術服務6編制說明7前言由于現(xiàn)行國家標準、行業(yè)標準、企業(yè)標準和IEC標準等未統(tǒng)一智能變電站網(wǎng)絡交換機技術要求等內(nèi)容，為使智能變電站網(wǎng)絡交換機選型、設備采購等工作有所遵循，特編制本標準。本標準的技術參數(shù)及功能要求是基于國內(nèi)外數(shù)字化變電站網(wǎng)絡交換機的設計、制造和運行經(jīng)驗，并結(jié)合智能變電站的技術導則及設計技術規(guī)范而提出。由于智能變電站技術仍處于發(fā)展階段，本規(guī)范的相關技術原則將隨著技術的發(fā)展與成熟逐步修訂和完善。本規(guī)范由國家電網(wǎng)公司基建部提出并解釋。本規(guī)范由國家電網(wǎng)公司科技部歸口。本規(guī)范主要起草單位：江蘇省電力設計院、中國電力工程顧問集團公司、河南省電力勘測設計院、四川電力設計咨詢有限責任公司，四川電力試驗研究院、山東電力工程咨詢院有限公司。本規(guī)范參與起草單位：浙江省電力設計院、陜西省電力設計院、安徽省電力設計院、國網(wǎng)電力科學研究院、浙江電力試驗研究院。本規(guī)范主要起草人：褚農(nóng)、朱東升、陳志蓉、曾健、孫純軍、蘇麟、黃曉博、于廣耀、鄭旭、李琪林、周志勇、徐迪、黃國方、阮黎翔、朱凱進、吳瓊、葛成。IQ/GDW 429 2010智能變電站網(wǎng)絡交換機技術規(guī)范1范圍本規(guī)范規(guī)定了智能變電站中的網(wǎng)絡交換機的技術要求、安裝要求以及技術服務等內(nèi)容。本規(guī)范適用于國家電網(wǎng)公司系統(tǒng)內(nèi)智能變電站的新建工程，其它擴建、改建工程可參照執(zhí)行。2引用標準下列標準所包含的條文，通過在本規(guī)范書中引用而構(gòu)成本規(guī)范書的條文。所示標準均應采用最新有效版本。GB 2423電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗GB 42081993外殼防護等級（IP代碼）GB 92542008信息技術設備的無線電騷擾限制和測量方法GB/T 17626電磁兼容試驗和測量技術YD/T 10992005以太網(wǎng)交換機技術要求YD/T 16272007以太網(wǎng)交換機設備安全技術要求YD/T 16932007基于光纖通道的IP存儲交換機技術要求DL/T 860變電站通信網(wǎng)絡與系統(tǒng)Q/GDW 3832009智能變電站技術導則Q/GDW 3932009110（66）220kV智能變電站設計技術規(guī)范Q/GDW 3942009330750kV智能變電站設計技術規(guī)范IEC 62351Power systems management and associated information exchange - Data and communications security功率系統(tǒng)管理和聯(lián)合信息交換數(shù)據(jù)和通信安全性IEC 61588Precision clock synchronization protocol for networked measurement and control systems 網(wǎng)絡測量和控制系統(tǒng)的精密時鐘同步協(xié)議IEEE 802.3Information Technology信息技術3 基本技術條件3.1 使用環(huán)境a）海拔高度：1000mb）環(huán)境溫度：-5+45（戶內(nèi)） -25+55（戶外）c）最大日溫差：25Kd）最大相對濕度：95（日平均） 90（月平均）e）大氣壓力：86kPa106kPa。f）抗震能力：水平加速度0.30g，垂直加速度0.15g。注：以上條件可根據(jù)工程本地區(qū)實際環(huán)境進行修正。3.2主要技術指標3.2.1電源a）基本參數(shù)1）額定電壓：DC 220/110V。為調(diào)試方便，交換機也應支持220V AC交流供電2）允許偏差：-20+153）紋波系數(shù)：不大于5b）電源接線應采用端子式接線方式。c）將輸入直流電源的正負極性顛倒，裝置無損壞，并能正常工作。d）當電源參數(shù)在極限內(nèi)變化時，交換機應能可靠工作，各項功能和性能指標應符合4.2要求。e）當裝置滿配滿負荷工作條件下的整機功耗不大于60W。3.2.2絕緣性能a）絕緣電阻在試驗的標準大氣條件下，裝置的外引帶電回路部分和外露非帶電金屬部分及外殼之間，以及電氣上無聯(lián)系的各回路之間，用1000V的直流兆歐表測量其絕緣電阻值，應不小于20M。b）介質(zhì)強度1）在試驗的標準大氣條件下，裝置應能承受頻率為50Hz，歷時1min的工頻耐壓試驗而無擊穿閃絡及元器件損壞現(xiàn)象；2）工頻試驗電壓值按表3.2-1選擇。也可以采用直流試驗電壓，其值應為規(guī)定的工頻試驗電壓值的1.4倍；3）試驗過程中，任一被試回路施加電壓時其余回路等電位互聯(lián)接地。表3.2-1工頻試驗電壓值被測回路額定絕緣電壓（V）試驗電壓 AC（V）整機引出端子和背板線地602502000直流輸入回路地602502000信號輸出觸點地602502000無電氣聯(lián)系的各回路之間602502000以太網(wǎng)（電）接口地60500c）沖擊電壓交換機各導電回路與地（或與地有良好接觸的金屬框架）之間，對于額定絕緣電壓大于60V的回路，應能承受1.2/50ms、開路試驗電壓為5kV的標準雷電波的短時沖擊電壓試驗；對于額定絕緣電壓小于60V的回路，應能承受1.2/50ms、開路試驗電壓為1kV的標準雷電波的短時沖擊電壓試驗，交換機允許閃絡，但不應出現(xiàn)絕緣擊穿或損壞。試驗后，裝置的技術性能指標應符合4.1、4.2的規(guī)定。3.2.3耐濕熱性能裝置應能承受GB/T 2423.9規(guī)定的恒定濕熱試驗。試驗溫度為+402，相對濕度為（933），試驗持續(xù)時間48h。在試驗結(jié)束前2h內(nèi)，用1000V直流兆歐表，測量各外引帶電回路部分對外露非帶電金屬部分及外殼之間、以及電氣上無聯(lián)系的各回路之間的絕緣電阻值應不小于1.5MW；介質(zhì)強度不低于規(guī)定值的75。3.2.4抗干擾性能抗電磁干擾能力應滿足DL/T 860標準、GB/T 17626系列等標準的相關要求，并提供型式試驗檢測報告。網(wǎng)絡交換機至少應通過表3.2-2所包含的電磁兼容類試驗。表3.2-2抗干擾性能要求和試驗序號試 驗參考標準嚴酷等級1靜電放電抗擾度GB/T 17626.2級2射頻電磁場輻射抗擾度GB/T 17626.3級3電快速瞬變脈沖群抗擾度GB/T 17626.4級4浪涌（沖擊）抗擾度GB/T 17626.5級5射頻場感應的傳導騷擾抗擾度GB/T 17626.6級6工頻磁場抗擾度GB/T 17626.8級7脈沖磁場抗擾度GB/T 17626.9級8阻尼振蕩磁場抗擾度GB/T 17626-10級9振蕩波抗擾度GB/T 17626.12級10直流電源暫降、暫時中斷抗擾度GB/T 17626.290注：評價等級均采用A。3.2.5無線電騷擾限值無線電騷擾限值應符合GB/T 92542008信息技術設備的無線電騷擾限制和量測方法。表3.2-3交換機在10m測量距離處的輻射騷擾限制頻率范圍MHz準峰值限制dB（V/m）3023023010004047注：1. 在過渡頻率處（230MHz）應采用較低的限制。2. 當出現(xiàn)環(huán)境干擾時，可以采取附加措施。3.2.6結(jié)構(gòu)、外觀及其他a）機箱尺寸宜采用標準19英寸機箱，高度采用1U的整數(shù)倍。b）裝置的不帶電金屬部分應在電氣上連成一體，具備可靠接地端子，并應有相應的標識。c）金屬結(jié)構(gòu)件應有防銹蝕措施。d）外觀要求：1）應于交換機設備正面（非出線端）設置交換機品牌標志、型號名稱；2）背面接線端口應標明端口序號或名稱，電源端子上方應標注接線說明；3）底面板應標注交換機制造方名稱、設備名稱、型號、MAC地址、默認IP地址、產(chǎn)品序列號、硬件版本號、通過認證標志、產(chǎn)地及其它必要信息；4）交換機前后均設有按端口序號排列的指示燈。4主要性能要求4.1一般技術要求4.1.1裝置應是模塊化的、標準化的、插件式結(jié)構(gòu)；大部分板卡應容易維護和更換，且允許帶電插拔；任何一個模塊故障或檢修時，應不影響其它模塊的正常工作。4.1.2裝置電源模塊應為滿足現(xiàn)場運行環(huán)境的工業(yè)級產(chǎn)品，電源端口必須設置過電壓保護或浪涌保護器件。4.1.3交換機應采用自然散熱（無風扇）方式。4.1.4裝置的所有插件應接觸可靠，并且有良好的互換性。4.1.5單個交換機平均故障間隔時間MTBF200 000小時。4.1.6雙電源供電的交換機應支持電源輸出報文告警功能。4.1.7網(wǎng)絡交換機應具有完善的自診斷功能，并能以報文方式輸出裝置本身的自檢信息，與變電站自動化系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測接口。4.1.8當交換機用于傳輸SMV或GOOSE等可靠性要求較高的信息時應采用光接口；當交換機用于傳輸MMS等信息時宜采用電接口。4.1.9全光口配置的交換機的規(guī)格一般選用8口、16口或24口；全電口配置的交換機的規(guī)格一般選用16口、24口或48口；光口/電口混合配置的交換機可根據(jù)工程具體需求進行選型。4.2基本性能4.2.1交換機吞吐量等于端口速率端口數(shù)量（流控關閉）。4.2.2在滿負荷下，交換機可以正確轉(zhuǎn)發(fā)幀的速率（端口吞吐量）應等于端口速率。4.2.3當SMV采用組網(wǎng)或與GOOSE共網(wǎng)的方式傳輸時，用于母線差動保護或主變差動保護的過程層交換機宜支持在任意100M網(wǎng)口出現(xiàn)持續(xù)0.25ms的1000M突發(fā)流量時不丟包，在任意1000M網(wǎng)口出現(xiàn)持續(xù)0.25ms的2000M突發(fā)流量時不丟包。4.2.4交換機MAC地址緩存能力應不低于4096個。4.2.5交換機學習新的MAC地址速率大于1000幀/s。4.2.6傳輸各種幀長數(shù)據(jù)時交換機固有時延應小于10s。4.2.7交換機在全線速轉(zhuǎn)發(fā)條件下，丟包（幀）率為零。4.2.8虛擬局域網(wǎng)VLAN交換機應支持IEEE 802.1Q定義的VLAN標準；交換機應支持通過VLAN技術實現(xiàn)VPN，至少應支持基于端口或MAC地址的VLAN；應支持同一VLAN內(nèi)不同端口間的隔離功能；單端口應支持多個VLAN劃分；交換機應支持在轉(zhuǎn)發(fā)的幀中插入標記頭，刪除標記頭，修改標記頭；其它具體要求參見YD/T 1099中7.6規(guī)定。4.2.9交換機應支持IEEE 802.1p流量優(yōu)先級控制標準，提供流量優(yōu)先級和動態(tài)組播過濾服務，應至少支持4個優(yōu)先級隊列，具有絕對優(yōu)先級功能，應能夠確保關鍵應用和時延要求高的信息流優(yōu)先進行傳輸。4.2.10當交換機采用環(huán)形網(wǎng)絡時，為實現(xiàn)變電站通信網(wǎng)絡設備一致性，網(wǎng)絡恢復宜采用快速生成樹協(xié)議RSTP或多生成樹協(xié)議MSTP，并符合IEEE 802.1w，且與IEEE802.1d的兼容。環(huán)形網(wǎng)絡RSTP、MSTP最長恢復時間通過每個交換機不超過50ms。4.2.11時鐘傳輸性能交換機作為IED連接的匯集點，應具備實現(xiàn)對于所連接的IED時間同步的功能。a）交換機應支持簡單網(wǎng)絡時鐘（SNTP）時鐘傳輸協(xié)議，傳輸精度小于1ms；b）當過程層采用IEC 61588網(wǎng)絡對時方式時，交換機應支持精密同步時鐘傳輸協(xié)議，并可以作為邊界時鐘、透明時鐘、普通時鐘等角色。1）邊界時鐘傳輸精度小于200ns；2）EtoE透明時鐘單級傳輸精度小于200ns；3）PtoP透明時鐘單級傳輸精度小于200ns。4.3.12宜支持IPV6協(xié)議，同時兼容IPV4協(xié)議。4.2.13以太網(wǎng)接口交換機的接口類型及技術要求符合IEEE 802.3要求。a）光接口性能指標多模光器件單模光器件發(fā)光器件接收器件發(fā)光器件接收器件波長850nm/1310nm1310nm/1550nm發(fā)光功率-14dBm-8dBm接收靈敏度-25dBm-25dBm注：智能變電站宜統(tǒng)一采用多模光器件，發(fā)光器件采用1310nm波長，接口選用ST型。b）電接口性能指標采用五類雙絞線傳輸距離不小于100m，傳輸速率不小于端口的線速，接口統(tǒng)一選用RJ45接口。4.3功能要求4.3.1數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)交換機應支持電力相關協(xié)議數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)功能，如IEC 60870-5-104、DL/T 860相關協(xié)議的數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)。4.3.2數(shù)據(jù)幀過濾交換機應實現(xiàn)基于IP或MAC地址的數(shù)據(jù)幀過濾功能。4.3.3網(wǎng)絡風暴抑制功能支持廣播風暴抑制；支持組播風暴抑制；支持未知單播風暴抑制。4.3.4組播功能網(wǎng)絡交換機支持包括GMRP二層動態(tài)MAC地址的配置組播功能、靜態(tài)MAC地址的配置組播功能以及動態(tài)IP映射（IGMP-SNOOPING）組播功能。4.3.5鏡像以太網(wǎng)交換機應支持鏡像功能，包括一對一端口鏡像、多對一端口鏡像。使用該功能可以將交換機的流量拷貝以用于進行詳細的分析利用。在保證鏡像端口吞吐量的情況下，鏡像端口不應當丟失數(shù)據(jù)。4.3.6多鏈路聚合支持邏輯上多條單獨的鏈路作為一條獨立鏈路使用，支持不少于4個端口的鏈路聚合；鏈路聚合功能開啟過程中不應數(shù)據(jù)丟失。4.3.7組網(wǎng)功能可以按照智能變電站自動化系統(tǒng)的需求進行組網(wǎng)，組網(wǎng)方式可為以下方式之一：星形環(huán)形雙星形雙環(huán)形4.3.8管理功能支持網(wǎng)絡管理協(xié)議（SNMPv2、V3）；提供安全WEB界面管理；提供密碼管理；支持端口斷線報警和端口狀態(tài)實時監(jiān)測提供異常告警提示4.3.9通信安全交換機支持用戶密碼保護、加密認證和訪問安全、基于MAC地址的端口安全等。交換機可具有抵御拒絕服務攻擊和防止常見病毒傳播的能力。4.3.10其它其它功能參見YD/T 10992005和YD/T 16272007。5安裝要求5.1安裝地點適用于戶內(nèi)柜或戶外柜等封閉空間內(nèi)安裝。5.2防護等級裝置應采用密閉殼體，當安裝在戶外柜內(nèi)時，防護等級應達到IP42，安裝在戶內(nèi)柜時，防護等級IP40。5.3出線方式網(wǎng)絡交換機可采用前出線或后出線方式，現(xiàn)場安裝的交換機宜采用后出線方式。6技術服務6.1應提供的技術文件6.1.1產(chǎn)品的鑒定證書和滿足本規(guī)范技術要求的電力設備質(zhì)檢中心出具的產(chǎn)品型式試驗質(zhì)檢報告。6.1.2產(chǎn)品的ISO9000（GB/T 1900）質(zhì)量保證體系文件，能夠證明該質(zhì)量保證體系經(jīng)過國家認證并且正常運轉(zhuǎn)。6.2應提供的資料6.2.1交換機的方框原理圖及其說明；6.2.2交換機的嵌入WEB軟件說明以及基于SNMP協(xié)議的網(wǎng)絡管理軟件的說明，根據(jù)工程需求提供MIB管理庫文件和技術支持。6.2.3交換機布置和安裝接線圖，包括設備尺寸和安裝尺寸，光纖網(wǎng)絡設備的連接及其安裝要求等。6.2.4交換機網(wǎng)絡端口（包括光纖端口）類型、電源端、報警端接線定義及說明，模塊化設計的交換機應說明選用模塊的端口類型及接口數(shù)量。6.2.5其他資料和說明手冊，主要包括：a）交換機的裝配、運行、檢驗、維護、零件清單、推薦的部件以及型號等方面的說明；b）試驗設備及專用工具的說明和有關注意事項；c）裝置的正常試驗、運行維護、故障診斷的說明。6.3技術配合包括以下項目：a）現(xiàn)場安裝/投運的合作和管理。b）負責協(xié)助接入全站過程層網(wǎng)絡系統(tǒng)。c）提供設備的現(xiàn)場驗收、測試方案和技術指標。d）其它約定配合工作。智能變電站網(wǎng)絡交換機技術規(guī)范編制說明目次一、編制背景9二、編制主要原則及思路9三、與其他標準的關系9四、主要工作過程9五、規(guī)范的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容10為加快建設統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng)，提高智能變電站建設效率和效益，規(guī)范智能變電站關鍵技術、設計和工程應用，推動和指導新建工程設計和建設工作，根據(jù)公司智能電網(wǎng)第一階段重點項目實施方案、關于下達智能電網(wǎng)試點工程項目計劃的通知（國家電網(wǎng)智能2009909號文）的安排，由公司基建部牽頭，組織江蘇省電力設計院、中國電力工程顧問集團公司、河南省電力勘測設計院、四川電力設計咨詢有限責任公司，四川電力試驗研究院、山東電力工程咨詢院有限公司等單位，開展了智能變電站網(wǎng)絡交換機技術規(guī)范的制定工作。一、編制背景1公司對智能電網(wǎng)、智能變電站建設設計提出的要求。2變電站自動化領域中自動化、計算機信息與通信技術快速發(fā)展，國內(nèi)外數(shù)字化變電站和無人值班變電站積累一定的設計、運行成果和經(jīng)驗，國際上即將頒布IEC61850第二版，為智能變電站建設設計提供了有力技術支撐。3現(xiàn)行國家標準、行業(yè)標準、企業(yè)標準和IEC標準等未統(tǒng)一智能變電站網(wǎng)絡交換機技術要求等內(nèi)容，不能適應智能變電站建設要求，為使智能變電站網(wǎng)絡交換機選型、設備采購等工作有所遵循，特編制本標準。二、編制主要原則及思路1按照標準化工作導則第1部分：標準的結(jié)構(gòu)和編寫規(guī)則（GB/T 1.1-2000）、關于印發(fā)國家電網(wǎng)公司技術標準管理辦法的通知（國家電網(wǎng)科（2007）211號和電力企業(yè)標準編制規(guī)則（DL/T 8002001）的有關要求，開展本規(guī)范制定工作。2本規(guī)范依據(jù)智能變電站技術導則（Q/GDW 3832009）、110（66）kV220kV智能變電站設計規(guī)范（Q/GDW 3932009）、330kV750kV智能變電站設計規(guī)范（Q/GDW 3942009）等有關要求，進一步細化，并充分總結(jié)吸收國內(nèi)外數(shù)字化變電站和無人值班變電站設計、運行成果和經(jīng)驗、以及通用設計等公司標準化成果。3作為公司企業(yè)標準，使公司系統(tǒng)內(nèi)智能變電站網(wǎng)絡交換機選型、設備采購