交换机在智能变电站的应用.doc

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1、交换机在智能变电站的应用一、 工业交换机和普通交换机的区别工业以太网交换机主要是应用于复杂的工业环境中的实时以太网数据传输，利用了交换机技术以及以太网传输的技术，特别是以太网传输的速度。工业以太网交换机在工业级设计一般在设计上满足：工业宽温设计，4级电磁兼容设计，冗余交直流电源输入，另外PCB板一般做“三防”处理。工业以太网交换机与普通交换机的区别，主要体现在功能和性能上。(1)功能：工业以太网交换机与工业网络通讯更加接近，比如各种现场总线的互通互联、设备的冗余以及设备要求的实时性。(2)性能：主要体现在适用外界环境的参数不一样，工业环境除了特别恶劣的环境之外，还要求有EMI电磁兼容、温度、湿

2、度、防尘等，特别是温度对工业网络设备的影响是最广泛的。二、 虚拟局域网智能化变电站过程层网络信息数据总量十分可观，但大部份信息数据不需要横向流通，在过程层网络中采用VLAN组网技术，为100m以太网交换机在智能化变电站组网中的应用奠定了理论基础，既降低了组网成本，又满足了网络安全、可靠性。1. 虚拟局域网VLAN(Virtual Local Area Networ)技术是通过将局域网内的设备逻辑地划分成不同网段，从而实现组建虚拟工作组的技术，达到减少碰撞和广播风暴、增强网络安全性，并为802.1D协议的实现奠定了技术基础，提供了实现手段。2. VLAN划分的几种模式基于端口的VLAN、基于MA

3、C地址的VLAN、基于路由的VLAN、基于策略的VLAN。基于端口的VLAN划分模式是最简单、有效的方法，在智能化变电站网络中得到了充分有效的应用。基于端口的VLAN模式是从逻辑上把交换机按照端口划分成不同的虚拟局域网络，使其在所需用的局域网络上流通。3. 过程层网络VLAN划分原则对于采样值的处理：电流合并器和其对应的装置应该划分到一个VLAN，且全站唯一；电流合并器应和其所在母线上的全部需要电压的装置划分为一个VLAN且全站唯一。过程层网络VLAN划分方法按照间隔划分VLAN，是过程组网的基本原则，每个间隔划成一个VLAN。如110kV线路间隔、110kV分段间隔、110kVPT测控间隔、

4、主变问隔、10kV线路间隔、10kV分段间隔、10kVPT测控间隔、电容器间隔、电抗器间隔、所用变间隔等。如果10kV线路的间隔比较多(例如50多个)，而所用交换机支持的最大VLAN个数又比较有限(如RUGGEDCOM型号交换机支持64个VLAN)，可以一段母线或者多条线路间隔划为1个VLAN，以满足交换机的本身参数要求。4.1一般技术要求4.1.1装置应是模块化的、标准化的、插件式结构；大部分板卡应容易维护和更换，且允许带电插拔；任何一个模块故障或检修时，应不影响其它模块的正常工作。4.1.2装置电源模块应为满足现场运行环境的工业级产品，电源端口必须设置过电压保护或浪涌保护器件。4.1.3交

5、换机应采用自然散热（无风扇）方式。4.1.4装置的所有插件应接触可靠，并且有良好的互换性。4.1.5单个交换机平均故障间隔时间MTBF200 000小时。4.1.6双电源供电的交换机应支持电源输出报文告警功能。4.1.7网络交换机应具有完善的自诊断功能，并能以报文方式输出装置本身的自检信息，与变电站自动化系统状态监测接口。4.1.8当交换机用于传输SMV或GOOSE等可靠性要求较高的信息时应采用光接口；当交换机用于传输MMS等信息时宜采用电接口。4.1.9全光口配置的交换机的规格一般选用8口、16口或24口；全电口配置的交换机的规格一般选用16口、24口或48口；光口/电口混合配置的交换机可根

6、据工程具体需求进行选型。4.2基本性能4.2.1交换机吞吐量等于端口速率端口数量（流控关闭）。4.2.2在满负荷下，交换机可以正确转发帧的速率（端口吞吐量）应等于端口速率。4.2.3当SMV采用组网或与GOOSE共网的方式传输时，用于母线差动保护或主变差动保护的过程层交换机宜支持在任意100M网口出现持续0.25ms的1000M突发流量时不丢包，在任意1000M网口出现持续0.25ms的2000M突发流量时不丢包。4.2.4交换机MAC地址缓存能力应不低于4096个。4.2.5交换机学习新的MAC地址速率大于1000帧/s。4.2.6传输各种帧长数据时交换机固有时延应小于10s。4.2.7交换

7、机在全线速转发条件下，丢包（帧）率为零。4.2.8虚拟局域网VLAN交换机应支持IEEE 802.1Q定义的VLAN标准；交换机应支持通过VLAN技术实现VPN，至少应支持基于端口或MAC地址的VLAN；应支持同一VLAN内不同端口间的隔离功能；单端口应支持多个VLAN划分；交换机应支持在转发的帧中插入标记头，删除标记头，修改标记头；其它具体要求参见YD/T 1099中7.6规定。4.2.9交换机应支持IEEE 802.1p流量优先级控制标准，提供流量优先级和动态组播过滤服务，应至少支持4个优先级队列，具有绝对优先级功能，应能够确保关键应用和时延要求高的信息流优先进行传输。4.2.10当交换机

8、采用环形网络时，为实现变电站通信网络设备一致性，网络恢复宜采用快速生成树协议RSTP或多生成树协议MSTP，并符合IEEE 802.1w，且与IEEE802.1d的兼容。环形网络RSTP、MSTP最长恢复时间通过每个交换机不超过50ms。4.2.11时钟传输性能交换机作为IED连接的汇集点，应具备实现对于所连接的IED时间同步的功能。a）交换机应支持简单网络时钟（SNTP）时钟传输协议，传输精度小于1ms；b）当过程层采用IEC 61588网络对时方式时，交换机应支持精密同步时钟传输协议，并可以作为边界时钟、透明时钟、普通时钟等角色。1）边界时钟传输精度小于200ns；2）EtoE透明时钟单级

9、传输精度小于200ns；3）PtoP透明时钟单级传输精度小于200ns。4.3.12宜支持IPV6协议，同时兼容IPV4协议。4.2.13以太网接口交换机的接口类型及技术要求符合IEEE 802.3要求。a）光接口性能指标多模光器件单模光器件发光器件接收器件发光器件接收器件波长850nm/1310nm1310nm/1550nm发光功率-14dBm-8dBm接收灵敏度-25dBm-25dBm注：智能变电站宜统一采用多模光器件，发光器件采用1310nm波长，接口选用ST型。b）电接口性能指标采用五类双绞线传输距离不小于100m，传输速率不小于端口的线速，接口统一选用RJ45接口。4.3功能要求4.

10、3.1数据帧转发交换机应支持电力相关协议数据的转发功能，如IEC 60870-5-104、DL/T 860相关协议的数据帧转发。4.3.2数据帧过滤交换机应实现基于IP或MAC地址的数据帧过滤功能。4.3.3网络风暴抑制功能支持广播风暴抑制；支持组播风暴抑制；支持未知单播风暴抑制。4.3.4组播功能网络交换机支持包括GMRP二层动态MAC地址的配置组播功能、静态MAC地址的配置组播功能以及动态IP映射（IGMP-SNOOPING）组播功能。4.3.5镜像以太网交换机应支持镜像功能，包括一对一端口镜像、多对一端口镜像。使用该功能可以将交换机的流量拷贝以用于进行详细的分析利用。在保证镜像端口吞吐量

11、的情况下，镜像端口不应当丢失数据。4.3.6多链路聚合支持逻辑上多条单独的链路作为一条独立链路使用，支持不少于4个端口的链路聚合；链路聚合功能开启过程中不应数据丢失。4.3.7组网功能可以按照智能变电站自动化系统的需求进行组网，组网方式可为以下方式之一：星形环形双星形双环形4.3.8管理功能支持网络管理协议（SNMPv2、V3）；提供安全WEB界面管理；提供密码管理；支持端口断线报警和端口状态实时监测提供异常告警提示4.3.9通信安全交换机支持用户密码保护、加密认证和访问安全、基于MAC地址的端口安全等。交换机可具有抵御拒绝服务攻击和防止常见病毒传播的能力。4.3.10其它其它功能参见YD/T 10992005和YD/T 16272007。5安装要求5.1安装地点适用于户内柜或户外柜等封闭空间内安装。5.2防护等级装置应采用密闭壳体，当安装在户外柜内时，防护等级应达到IP42，安装在户内柜时，防护等级IP40。5.3出线方式网络交换机可采用前出线或后出线方式，现场安装的交换机宜采用后出线方式。6