工業(yè)交換機(jī)在電力行業(yè)應(yīng)用

1、 2013.04工業(yè)交換機(jī)在電力行業(yè)的應(yīng)用主要應(yīng)用行業(yè) 目前工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)主要應(yīng)用于電力、交通、冶金三個(gè)行業(yè)，許多行業(yè)未來潛力巨大. 其中電力行業(yè)主要應(yīng)用于智能電網(wǎng)（即數(shù)字化變電站）和風(fēng)力發(fā)電。數(shù)字化變電站介紹 數(shù)字化變電站是由智能化一次設(shè)備（電子式互感器、智能化開關(guān)等）和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備分層（過程層、間隔層、站控層）構(gòu)建，建立在IEC61850通信規(guī)范基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)變電站內(nèi)智能電氣設(shè)備間信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站. 三層設(shè)備兩層網(wǎng)絡(luò)站控層設(shè)備：監(jiān)控系統(tǒng)間隔層設(shè)備：保護(hù)、測控、錄波、PMU等過程層設(shè)備：合并單元、智能終端站控層網(wǎng)絡(luò)：連接上兩層過程層網(wǎng)絡(luò)：連接下兩層站控層主要包括監(jiān)控系統(tǒng)。

2、硬件組成、連接關(guān)系同傳統(tǒng)變電站。采用IEC61850歸約（MMS）同間隔層設(shè)備通信。站控層網(wǎng)絡(luò)1.拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)站相同，可以使用同類型交換機(jī)（沒有規(guī)定必須是工業(yè)交換機(jī)）。2.主要傳輸站控層MMS報(bào)文，同時(shí)也傳輸測控裝置間隔聯(lián)鎖的GOOSE報(bào)文。站控層功能電子式互感器合并單元電能表監(jiān)控系統(tǒng)衛(wèi)星時(shí)鐘遠(yuǎn)動(dòng)保信子站站用電源報(bào)文監(jiān)視分析過程層間隔層站控層站控層功能1.程序化操作與視頻監(jiān)控技術(shù)結(jié)合的智能操作應(yīng)用；2.結(jié)合智能一次設(shè)備和在線監(jiān)測技術(shù)，開展智能預(yù)警及變電站綜合分析決策功能的研究及應(yīng)用。智能變壓器智能斷路器保護(hù)測控一體化裝置SMVGOOSE共網(wǎng)IEEE1588 數(shù)字化變電站智能化程序化操作視頻監(jiān)

3、控一體化五防智能預(yù)警綜合分析決策區(qū)域應(yīng)用變電站信息模型智能巡檢間隔層主要包括測控、保護(hù)等設(shè)備。與傳統(tǒng)裝置相比，對(duì)站控層仍然是以太網(wǎng)接口，但模擬量（SV）和狀態(tài)量（GOOSE）均通過以太網(wǎng)傳輸。過程層主要包括合并單元和智能操作箱。傳統(tǒng)站中無這類設(shè)備，主要功能是將一次設(shè)備接入過程層網(wǎng)絡(luò)過程層網(wǎng)絡(luò)1.傳統(tǒng)站無此類設(shè)備。2.主要連接合并單元、智能操作箱和間隔層設(shè)備。3.需要使用工業(yè)級(jí)光纖以太網(wǎng)交換機(jī)4.過程層網(wǎng)絡(luò)流量控制原則需規(guī)范化，包括流量控制及虛擬局域網(wǎng)劃分策略等；5.已經(jīng)實(shí)現(xiàn)SMV與GOOSE共網(wǎng)，將來可嘗試過程層與站控層網(wǎng)絡(luò)合并。過程層網(wǎng)絡(luò)SMV網(wǎng)GOOSE網(wǎng)電子式互感器合并單元電能表監(jiān)控系統(tǒng)

4、衛(wèi)星時(shí)鐘遠(yuǎn)動(dòng)保信子站站用電源報(bào)文監(jiān)視分析過程層間隔層站控層B碼/秒脈沖SNTP智能變壓器智能斷路器保護(hù)測控一體化裝置網(wǎng)絡(luò)流量控制虛擬局域網(wǎng)劃分SMVGOOSE共網(wǎng)時(shí)鐘同步系統(tǒng)電子式互感器合并單元電能表監(jiān)控系統(tǒng)衛(wèi)星時(shí)鐘遠(yuǎn)動(dòng)保信子站站用電源報(bào)文監(jiān)視分析過程層間隔層站控層B碼/秒脈沖SNTP時(shí)鐘同步系統(tǒng)1.對(duì)時(shí)網(wǎng)絡(luò)與站內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一；2.時(shí)鐘同步系統(tǒng)和采樣同步系統(tǒng)的融合；3.電網(wǎng)統(tǒng)一時(shí)間同步系統(tǒng)研究及應(yīng)用。智能變壓器智能斷路器保護(hù)測控一體化裝置SMVGOOSE共網(wǎng)IEEE1588 IEEE1588 V2.0實(shí)現(xiàn)區(qū)域/廣域?qū)r(shí)時(shí)鐘同步系統(tǒng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)控制、監(jiān)視和保護(hù)功能的同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)

5、不同廠家的設(shè)備達(dá)到信息共享，使變電站自動(dòng)化系統(tǒng)成為開放系統(tǒng)，還應(yīng)具有互操作性。為此，國際電工委員會(huì)(IEC)制定了變電站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系IEC-61850IEC61850 的內(nèi)容系統(tǒng)概貌1 介紹和概述2 術(shù)語3 總體要求4 系統(tǒng)和項(xiàng)目管理5 功能的通信要求和設(shè)備模型數(shù)據(jù)模型7-4 兼容邏輯節(jié)點(diǎn)類和數(shù)據(jù)類7-3 公用數(shù)據(jù)類抽象通信服務(wù)7-2 抽象通信服務(wù)接口(ACSI)7-1 原理和模型配置6 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)配置描述 語言映射到實(shí)際通信網(wǎng)絡(luò)8-1 映射到MMS和ISO/IEC8802-39-1 通過單向多路點(diǎn)對(duì)點(diǎn)串行通信鏈路采樣值 9-2 ISO8802-3之上的采樣值測試10 一致性

6、測試IEC62351標(biāo)準(zhǔn)電力系統(tǒng)管理和相關(guān)信息交換數(shù)據(jù)與通信安全I(xiàn)EC 62351-1: 數(shù)據(jù)和通信安全 通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)安全 安全問題介紹。IEC 62351-2: 數(shù)據(jù)和通信安全 術(shù)語。IEC 62351-3: 數(shù)據(jù)和通信安全 通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)安全 包含TCP/IP的協(xié)議集。IEC 62351-4: 數(shù)據(jù)和通信安全 包含MMS的協(xié)議集。IEC 62351-5: 數(shù)據(jù)和通信安全 IEC 60870-5及其衍生標(biāo)準(zhǔn)的安全。IEC 62351-6: 數(shù)據(jù)和通信安全 IEC 61850協(xié)議集安全。IEC 62351-7: 數(shù)據(jù)和通信安全 網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)管理（NSM）的數(shù)據(jù)對(duì)象模型。IEC 62351-8：

7、數(shù)據(jù)和通信安全 電力系統(tǒng)管理的基于角色訪問控IEEE1613 IEEE1613定義了變電站內(nèi)通訊互聯(lián)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境和測試需求. 國內(nèi)制定的標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)IEC61850-3修改制定 工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)產(chǎn)品至少要滿足其中的功能性要求、電磁兼容設(shè)計(jì)要求、寬溫環(huán)境要求和機(jī)械結(jié)構(gòu)驗(yàn)證等四大類要求 功能性方面，最重要的至少有兩點(diǎn)，一是要求工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)能夠支持快速轉(zhuǎn)發(fā)和QoS服務(wù)質(zhì)量以保證IEC61850標(biāo)準(zhǔn)中重要的GSE/GOOSE數(shù)據(jù)包得到實(shí)時(shí)的傳輸，并且能夠支持組播通信管理IGMPsnooping。二是工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)必須能夠支持構(gòu)建冗余的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淅绛h(huán)網(wǎng)架構(gòu)以提高拓?fù)涞目煽啃裕⑶彝瑫r(shí)能夠提供極短的網(wǎng)

8、絡(luò)故障恢復(fù)時(shí)間。此外還包括像VLAN、優(yōu)先級(jí)和快速生成樹等技術(shù)功能測試要求 在電磁兼容設(shè)計(jì)方面，工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)要能夠通過包含電擊、雷擊和其他電磁干擾測試；在寬溫環(huán)境要求方面，交換機(jī)設(shè)備必須在-4085的極端溫度環(huán)境下可以正常工作；在機(jī)械結(jié)構(gòu)要求方面，交換機(jī)設(shè)備還要通過專業(yè)第三方的振動(dòng)和沖擊耐受度測試。 詳見數(shù)字化變電站技術(shù)規(guī)范.doc 組網(wǎng)方式一般是星型和環(huán)型組網(wǎng)包括星型、冗余星型、單環(huán)、雙環(huán)甚至IED智能設(shè)備參與組網(wǎng)。星型組網(wǎng)冗余星型單環(huán)多環(huán)IEDs 參與組環(huán)組網(wǎng)實(shí)例信易達(dá)工業(yè)交換機(jī)1.2.3.4.環(huán)網(wǎng)自愈時(shí)間小于5ms，有效地解決了丟包和大延時(shí)包的問題。提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性！環(huán)網(wǎng)自愈時(shí)間-

9、40-+75的工作溫度解決了我國大部分地區(qū)的溫度要求，有效的降低了成本。-40-+85的工作溫度滿足了更為嚴(yán)寒地區(qū)的使用！工作溫度EMC等級(jí) 四級(jí)，更好地抗電磁干擾。IEC 61850-3全標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，滿足了更高防護(hù)等級(jí)的需求！防護(hù)等級(jí)圖形化的網(wǎng)管軟件，可以更直觀的查看網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)和故障的具體原因。通過各類報(bào)警，保證系統(tǒng)無故障運(yùn)行！網(wǎng)管軟件市場需求 “十二五”和“十三五”期間全國110kV750kV 電壓等級(jí)變電站新建和改造數(shù)量將達(dá)到34233 座（基本上是智能變電站），其中110kV 約26652 座、220kV 約6547 座、500kV 約736 座、750kV 約55 座。傳統(tǒng)變電站中交換機(jī)用量較少，智能變電站用量非常大：110kV 約需20 臺(tái)，220kV 需4050 臺(tái)，500kV 需7080 臺(tái)，750kV約需100臺(tái).市場需求光口宜采用ST型站