Q／GDW-429-2010《智能變電站網(wǎng)絡換機技術(shù)規(guī)范》及概要

1、Q/GDW 429 2010ICS 29.240Q/GDW國家電網(wǎng)公司企業(yè)標準Q / GDW 429 2010智能變電站網(wǎng)絡交換機技術(shù)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Q/GDW 429 2010目 次前言 I I 1 范圍 1 2 引用標準 1 3 基本技術(shù)條件 1 4 主要性能要求 3 5 安裝要求 6 6 技術(shù)服務 6 編制說明 7IQ/GDW 429 2010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

2、電站網(wǎng)絡交換機技術(shù)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(shù)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(shù)導則及設計技術(shù)規(guī)范而提出。由于智能變電站技術(shù)仍處于發(fā)展階段，本規(guī)范的相關技術(shù)原則將隨著技術(shù)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

3、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。IIQ/GDW 429 2010智能變電站網(wǎng)絡交換機技術(shù)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(shù)要求、安裝要求以及技術(shù)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 4208199

4、3 外殼防護等級（IP 代碼）GB 92542008 信息技術(shù)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(shù)YD/T 10992005 以太網(wǎng)交換機技術(shù)要求YD/T 16272007 以太網(wǎng)交換機設備安全技術(shù)要求YD/T 16932007 基于光纖通道的IP 存儲交換機技術(shù)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(shù)導則Q/GDW 3932009 110（66）220kV 智能變電站設計技術(shù)規(guī)范Q/GDW 3942009 330750kV 智能變電站設計技術(shù)規(guī)范IEC 62351 Power systems manageme

5、nt 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 61588 Precision 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 802.3 Information Technology 信息技術(shù)3 基本技術(shù)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+

6、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：86kPa 106kPa 。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(shù)指標3.2.1 電源1Q/GDW 429 2010a ） 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+15 3） 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)

7、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

8、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 c ） 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1.2/50s 、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1.2/50s 、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(shù)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

9、 。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1.5M ；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。2Q/GDW 429 2010表3.2-2 抗干擾性能要求和試驗 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(shù)設備的無線電騷擾限制和量測方法。表3.2-3 交換

10、機在10m 測量距離處的輻射騷擾限制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

11、要性能要求4.1 一般技術(shù)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3Q/GDW 429 2010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MTBF 200 000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

12、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

13、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(shù)實現(xiàn)VPN ，至少應支持基于端口或MAC 地址的

14、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

15、。 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I

16、PV4協(xié)議。4Q/GDW 429 20104.2.13 以太網(wǎng)接口交換機的接口類型及技術(shù)要求符合IEEE 802.3要求。 a ） 光接口性能指標 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

17、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

18、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；5Q/GDW 429 2010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

19、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(shù)服務6.1 應提供的技術(shù)文件6.1.1 產(chǎn)品的鑒定證書和滿足本規(guī)范技術(shù)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

20、MIB 管理庫文件和技術(shù)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(shù)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 ）

21、 提供設備的現(xiàn)場驗收、測試方案和技術(shù)指標。 d ） 其它約定配合工作。6Q/GDW 429 2010 智能變電站網(wǎng)絡交換機技術(shù)規(guī)范 編 制 說 明 7 Q/GDW 429 2010 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 8 Q/GDW 429 2010 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(shù)、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

22、）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(shù)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(shù)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(shù)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(shù)要求等

23、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(shù)標準管理辦法 的通知 （國家電網(wǎng)科 （2007） 號 電力企業(yè)標準編制規(guī)則 211 和 （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(shù)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、設備采購等工作有所遵循。 三、與其他標準的關系 1本規(guī)范引用了智能變電站技術(shù)導則 （Q/GDW 3832009）110（66）kV220kV 智能變電 、 站設計規(guī)范 （Q/GDW 3