一、智能變電站工業(yè)以太網(wǎng)通訊解決方案

1.1 項目介紹

數字/智能變電站是由智能化一次設備和網(wǎng)絡(luò )化二次設備在IEC61850通訊協(xié)議基礎上構建的，IEC61850標準將變電站通信體系分為3層：過(guò)程層、間隔層和站控層，各層內部及各層之間采用高速網(wǎng)絡(luò )通信。整個(gè)系統的通訊網(wǎng)絡(luò )可以分為：站控層和間隔層之間的站控層通訊網(wǎng)、以及間隔層和過(guò)程層之間的過(guò)程層通訊網(wǎng)。實(shí)現變電站智能電氣設備間信息共享和互操作的現代化變電站。

可靠的和智能的通信網(wǎng)絡(luò )是變電站在為大面積地區傳輸和配送電力時(shí)成功的關(guān)鍵因素。

由于變電站的特殊環(huán)境和自動(dòng)化系統的要求，變電站自動(dòng)化系統內的通訊網(wǎng)絡(luò )必須具備快速的實(shí)時(shí)相應能力，極高的可靠性，優(yōu)良的電磁兼容性以及很高的安全性。

本方案為解決智能變電站自動(dòng)化系統監控站點(diǎn)多、信息量大，可能造成的信息瓶頸效應，在網(wǎng)絡(luò )的接入層選用高性能的工業(yè)以太網(wǎng)交換機。

1.2 技術(shù)方案

由于電力生產(chǎn)的延續性和重要性，站內通訊網(wǎng)絡(luò )的可靠性是第一位的，避免因為某個(gè)裝置或交換機故障而導致站內通訊中斷，因此智能變電站的站控層和過(guò)程層的設備，推薦采用符合IEC61850標準的工業(yè)以太網(wǎng)交換機進(jìn)行組網(wǎng)。以本智能變電站為例，過(guò)層次網(wǎng)絡(luò )實(shí)現三網(wǎng)合一，即“GOOSE”網(wǎng)絡(luò )、SMV網(wǎng)絡(luò )、時(shí)鐘同步共網(wǎng)。

過(guò)層次部署支持IEC 61850的WITNET IAS3028工業(yè)以太網(wǎng)交換機，提供同步精度，并為合并單元，智能接口和PCL抄表系統單元提供雙網(wǎng)、雙冗余網(wǎng)絡(luò )連接模式，過(guò)程層主干網(wǎng)絡(luò )全部采用光纖接入方式，同樣為冗余網(wǎng)絡(luò )連接，當網(wǎng)絡(luò )鏈路故障時(shí)快速自愈，提高網(wǎng)絡(luò )的可靠性。

站控層與間隔層之間安裝支持SNMP協(xié)議的WITNET IAS3028工業(yè)以太網(wǎng)交換機，提供納秒級同步精確，采用雙網(wǎng)冗余連接模式，保證網(wǎng)絡(luò )暢通，實(shí)現實(shí)時(shí)監控。 

1.3 網(wǎng)絡(luò )拓撲結構圖

1.4 方案優(yōu)勢

A、采用雙星型工業(yè)級冗余網(wǎng)絡(luò )，即保障了數據傳輸的實(shí)時(shí)性，又保障了數據傳輸的可靠性。

B、采用工業(yè)級芯片、工業(yè)級電源模塊、低功耗設計的工業(yè)以太網(wǎng)交換機保障了系統的高可靠性。

C、工業(yè)以太網(wǎng)交換機通過(guò)工業(yè)四級電磁兼容檢測，具備良好的抗電磁干擾能力。

D、工業(yè)以太網(wǎng)交換機與合并單元、智能接口單元之間全部采用光纖互聯(lián)，無(wú)電磁干擾，數據通信可靠。

二、設備參數及功能特點(diǎn)

2.1 產(chǎn)品特點(diǎn)

1、良好的設備特性&安裝方式靈活，寬溫、防塵、防潮設計；

工作溫度：-40～85 ℃，存儲溫度：-45～85 ℃，工作濕度：0 ～ 95 % (無(wú)凝露)；金屬外殼無(wú)風(fēng)扇散熱技術(shù)，IP40以上等級防護；可定制機架、導軌、壁掛安裝；

2、在嚴酷電磁環(huán)境下可靠穩定工作；

通過(guò)工業(yè)四級電磁兼容性檢測，有效防御工業(yè)干擾：高壓交流電場(chǎng)、靜電場(chǎng)、電弧、可控硅等；自然界干擾;雷電沖擊、各種靜電放電、磁暴等；

3、設備平均無(wú)故障時(shí)間超過(guò)30萬(wàn)小時(shí)，常年提供備品備件；

4、 快速冗余：

支持IEC62439 MRP 國際標準環(huán)網(wǎng)冗余協(xié)議，冗余保護時(shí)間小于20ms支持相切耦合環(huán)環(huán)網(wǎng)組；

支持RSTP/STP（IEEE802.1w/d）冗余協(xié)議，具有先進(jìn)的回環(huán)閉鎖功能，有效避免環(huán)網(wǎng)風(fēng)暴；

5、安全優(yōu)勢；

1）支持VLAN（虛擬局域網(wǎng)）技術(shù)；

VLAN是安全交換機必不可少的功能，VLAN可以跨越一個(gè)或多個(gè)交換機，與它們的物理位置無(wú)關(guān)，設備之間好像在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò )間通信一樣。VLAN可以在交換機上實(shí)現廣播域的隔離，它可以把網(wǎng)絡(luò )分成一個(gè)一個(gè)獨立的區域，可以控制這些區域是否可以通訊。

2）流量控制功能(traffic control)；

交換機的流量控制可以預防因為廣播數據包、組播數據包及因目的地址錯誤的單播數據包數據流量過(guò)大造成交換機帶寬的異常負荷，并可提高系統的整體效能，保持網(wǎng)絡(luò )安全穩定的運行。

3）支持端口聚合；

多個(gè)端口聚合即可以提高鏈路傳輸的帶寬，又為傳輸鏈路提供了冗余保護；同時(shí)起到帶寬平均分布的作用；

4）IEEE802.1x身份驗證機制；

IEEE 802協(xié)議集的局域網(wǎng)接入控制協(xié)議，是基于端口的訪(fǎng)問(wèn)控制協(xié)議。它能夠在利用IEEE 802局域網(wǎng)優(yōu)勢的基礎上提供一種對連接到局域網(wǎng)的用戶(hù)進(jìn)行認證和授權的手段，達到了接受合法用戶(hù)接入，拒絕非授權用戶(hù)的訪(fǎng)問(wèn)，保護網(wǎng)絡(luò )安全的目的。

5）Qos機制；

博維亞訊工業(yè)以太網(wǎng)交換機采用了IEEE802.p QoS CoS/TOS/DSCP優(yōu)先級策略，保障了數據關(guān)鍵數據的實(shí)時(shí)可靠傳輸。

6）支持廣播風(fēng)暴抑制、IGMP-Snooping組播協(xié)議，提高網(wǎng)絡(luò )傳輸效率

7）系統日志；

交換機的日志功能可以將系統錯誤、系統配置、狀態(tài)變化、狀態(tài)定期報告等信息傳送給日志服務(wù)器，網(wǎng)管人員依據這些信息掌握設備的運行狀況，及早發(fā)現問(wèn)題，及時(shí)進(jìn)行配置設定和排障，保障網(wǎng)絡(luò )安全穩定地運行。

8）統一網(wǎng)管；

除了提供WEB等訪(fǎng)問(wèn)外，還支持CLI、TELNET、SNMP V1/V2、OPC等多種網(wǎng)管方式；

    9）電源輸入等級靈活配置選擇，雙電源冗余功能；