交换机在变电站的应用11月南自.pptx

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1、交换机在变电站的应用2ConfidentialAgendan变电站网络结构变电站网络结构n对交换机的要求对交换机的要求基本要求精准校时1588n交换机的具体应用交换机的具体应用3Confidential变电站的网络结构变电站的网络结构4ConfidentialIEC-61850构建的变电站模型构建的变电站模型三层两网结构三层两网结构变电站过程层数据流变电站过程层数据流Confidential56lEMCEMC 4 4级以上级以上l宽宽温温l时延时延对交换机的要求对交换机的要求u可靠性可靠性u网络管理网络管理u高稳定性高稳定性u网络安全网络安全l无风扇设计无风扇设计l两路电源输入两路电源输入lS

2、TP/RSTPSTP/RSTPl端口安全设定端口安全设定l流量控制流量控制lVLANVLANl多端口镜像多端口镜像lGMRP/IGMP SnoopingGMRP/IGMP Snooping7高稳定性高稳定性 EMCEMC标准标准标准标准 操作标准操作标准操作标准操作标准 浪涌、静电、工频磁场浪涌、静电、工频磁场浪涌、静电、工频磁场浪涌、静电、工频磁场、电快速瞬变、电快速瞬变、电快速瞬变、电快速瞬变 温度、湿度温度、湿度温度、湿度温度、湿度 振动、跌落振动、跌落振动、跌落振动、跌落8一般一般工业环境工业环境智能变电站智能变电站过程层要求过程层要求EMC挑战挑战9智能变电站报文传输时延要求智能变电

3、站报文传输时延要求（IEC61850IEC61850）n跳闸是变电站中最重要的快速报文。跳闸是变电站中最重要的快速报文。a）对性能类对性能类P1，总传输时间应在半个周期内，即定义，总传输时间应在半个周期内，即定义10ms；b）对性能类对性能类P2/3，总传输时间应小于，总传输时间应小于1/4 周期，定义周期，定义3ms。性能类性能类P1 典型应用于配电线间隔或其它要求较低的间隔。典型应用于配电线间隔或其它要求较低的间隔。性能类性能类P2 典型应用于输电线间隔或用户未另外规定的地方。典型应用于输电线间隔或用户未另外规定的地方。性能类性能类P3 典型用于输电线间隔，具备满足同步和断路器分合时间差的

4、最好性能。典型用于输电线间隔，具备满足同步和断路器分合时间差的最好性能。实时性实时性n采样值采样值计算相同采样点的采样值传输延时要求很小nGOOSE报文报文直采直跳网采网跳小于小于3msConfidential1011Goose報文報文i.e.1KM FiberTWL=5us总网络延时总网络延时Transmit Latency i.e.100MBit,64ByteTTL=5.12 us 网络负载率网络负载率TQL交换机内时延交换机内时延TSF12范例范例n某通信系统有某通信系统有2个交换机节点，采用个交换机节点，采用100M光纤连接，光纤线路光纤连接，光纤线路总长总长500米，网络流量米，网络

5、流量15%,计算计算256byte的数据帧从源节点传送的数据帧从源节点传送至目的节点所需的时间：至目的节点所需的时间：=5s*2+15%*121.76s 20.48 s*+0.5km1 00000km/s*2=89.988 s13GMRP 组播注册协议组播注册协议标准定义：nIEEE 802.1D-1998nIEEE 802.1D-2004 功能：n管理数据组,隔离组播流量 14Group 3 Group 2 Group 1GMRP join&GMRP leaveGMRP join GMRP leaveMU3MU2MU1保护装置保护装置保护装置保护装置保护装置保护装置15220KV 间隔交换机

6、间隔交换机GMRP规划规划通过设置交换机通过设置交换机GMRP功能实现：功能实现：线路线路1的合并单元，智能单元，测保装置，电能表互通。的合并单元，智能单元，测保装置，电能表互通。线路线路2的合并单元，智能单元，测保装置，电能表互通。的合并单元，智能单元，测保装置，电能表互通。线路线路3的合并单元，智能单元，测保装置，电能表互通。的合并单元，智能单元，测保装置，电能表互通。各线路之间流量不通各线路之间流量不通PMU只接收各线路的合并单元流量只接收各线路的合并单元流量16GMRP设置设置17VLAN简介简介 标准定义：标准定义：n IEEE 802.1Q 功能功能n将局域网（LAN）设备从逻辑上

7、划分成一个个网段，从而实现虚拟工作组（单元）的数据交换。18Vlan的不同模式区别的不同模式区别nAccess 模式模式将不带Vlan标签的数据，由交换机来写上Vlan号带有Vlan的数据如果和端口设置一样，交换机会去掉Vlan号带Vlan的数据如果和端口设置不同，Moxa阻止数据通过Access 模式下，端口只能设置一个Vlan号nTrunk 模式模式数据不带Vlan，则由会被交换机写上Vlan号数据带有Vlan，并且与PVID一样，则交换机去掉Vlan号数据带有Vlan，与端口一样，交换机放通数据数据带有Vlan，与端口设置不同，交换机阻止通过Trunk模式下端口可以设置多个VlanCon

8、fidential19220KV 间隔交换机间隔交换机VLAN规划规划通过设置交换机通过设置交换机VLAN功能实现：功能实现：线路线路1的合并单元，智能单元，测保装置，电能表互通。的合并单元，智能单元，测保装置，电能表互通。线路线路2的合并单元，智能单元，测保装置，电能表互通。的合并单元，智能单元，测保装置，电能表互通。线路线路3的合并单元，智能单元，测保装置，电能表互通。的合并单元，智能单元，测保装置，电能表互通。各线路之间流量不通各线路之间流量不通PMU只接收各线路的合并单元流量只接收各线路的合并单元流量20VLAN设置设置交换机端口端口业务TypePVIDFixed VlanForbid

9、den Vlan1线2电能表Trunk1025，6，7，81，2，3，4，9，10，11，122线3电能表Trunk1039，10，11，121，2，3，4，5，6，7，83线1电能表Trunk1011，2，3，45，6，7，8，9，10，11，124线3合单2Trunk1039，10，11，121，2，3，4，5，6，7，85线3智单2Trunk1039，10，11，121，2，3，4，5，6，7，86线3测保2Trunk1039，10，11，121，2，3，4，5，6，7，87线2合单2Trunk1025，6，7，81，2，3，4，9，10，11，128线2测保2Trunk1025，6，7

10、，81，2，3，4，9，10，11，129线2智单2Trunk1025，6，7，81，2，3，4，9，10，11，1210线1合单2Trunk1011，2，3，45，6，7，8，9，10，11，1211线1智单2Trunk1011，2，3，45，6，7，8，9，10，11，1212线1测保2Trunk1011，2，3，45，6，7，8，9，10，11，1213PMUTrunk1041，5，92，3，4，6，7，8，10，11，1214级联口Trunk100121GMRP&VLAN比较比较GMRP对网络进行动态划分，对网络进行动态划分，VLAN对网络进行静态划分。对网络进行静态划分。GMRP使用

11、的是报文使用的是报文MAC目的地址，目的地址，VLAN使用的是报文使用的是报文VID。GMRP相关配置仅在装置中，相关配置仅在装置中，VLAN配置在装置和交换机中配置在装置和交换机中均有。均有。GMRP在正常运行时需要发送查询报文，在正常运行时需要发送查询报文，VLAN在正常运行在正常运行时无额外报文。时无额外报文。在交换机配置了在交换机配置了VLAN的条件下，的条件下，GMRP 报文在其对应的报文在其对应的VLAN内传播。内传播。22GMRP VS VLAN 工程施工对比工程施工对比优点优点缺点缺点GMRP设置简单设置简单新增设备即插即用新增设备即插即用设备需支持设备需支持GMRP协议协议V

12、LAN规划设置复杂规划设置复杂新增设备需重新设置交换机新增设备需重新设置交换机对设备无要求对设备无要求23单端口镜像监测过程单端口镜像监测过程网络报文分析仪网络报文分析仪TXABCLAN合并单元合并单元HA口数据口数据TXTX保护测控单保护测控单元元RX24网络报文分析仪网络报文分析仪TXABCLAN合并单元合并单元HAH口数据口数据TXTX保护测控单保护测控单元元RX多端口镜像监测过程多端口镜像监测过程 25n功能功能 端口镜像把交换机某一个或多个端口接收(Rx)及发送(Tx)的数据帧完全复制给另一个端口n用途用途 1.故障排查 2.实时监控 3.数据备份 多端口镜像监测技术多端口镜像监测技

13、术网络报文分析仪网络报文分析仪/故障故障录录波波 最佳最佳应用应用!26Confidential交换机流量控制和安全设置交换机流量控制和安全设置27广播风暴抑制广播风暴抑制n广播风暴通常由于设备网卡故障、网络拓扑、病毒广播风暴通常由于设备网卡故障、网络拓扑、病毒引起引起n全消耗掉交换机资源，使数据传输出现中断全消耗掉交换机资源，使数据传输出现中断n严重时会使整个变电站瘫痪严重时会使整个变电站瘫痪n交换机需要具备广播风暴抑制功能交换机需要具备广播风暴抑制功能Confidential28广播风暴抑制配置广播风暴抑制配置Confidential29端口限速端口限速Confidential30过滤未知

14、单播过滤未知单播n协议类型未知，可能存在安全隐患协议类型未知，可能存在安全隐患n可能需要交换机解析数据报文，消耗交换机资源可能需要交换机解析数据报文，消耗交换机资源Confidential31自动告警自动告警n将交换机检测的异常告警表达将交换机检测的异常告警表达n告警类型可定义告警类型可定义n邮件告警和继电器告警邮件告警和继电器告警n告警同时反映在告警同时反映在LED灯灯Confidential32邮件报警邮件报警Confidential33Confidential34MAC地址列表地址列表nMAC地址，网卡的物理地址地址，网卡的物理地址nMAC地址列表可显示端口下连接的装置地址列表可显示端口

15、下连接的装置Confidential35日志查看日志查看nMoxa交换机支持日志在线查看交换机支持日志在线查看n同样支持将日志主动发送到服务器上的同样支持将日志主动发送到服务器上的Syslog方式方式Confidential36Confidential37通通过过GOOSE验证验证-Z丟包丟包变变电站电站严重的电磁干扰环境严重的电磁干扰环境SV，Goose网络网络流量流量38MOXA交换机中国电力科学研究院检测报告交换机中国电力科学研究院检测报告39中国电力科学研究院检测结论中国电力科学研究院检测结论测试项目测试项目测试结论测试结论电磁兼容电磁兼容合格合格机械性能机械性能合格合格管理性能管理性

16、能合格合格绝缘性能绝缘性能合格合格A级：该设备可用于智能变电站过程层级：该设备可用于智能变电站过程层40同步挑战同步挑战同步挑战同步挑战41同步要求IEC 61850IEC 61850标准对智能电子设备的时钟精度功能要求划分为标准对智能电子设备的时钟精度功能要求划分为5 5个等个等级级(Tl(TlT5)T5)，其中用于计量的，其中用于计量的T5T5等级精度达到等级精度达到lsls。时间性能类精度用途T11 ms事件时标事件时标T20.1 ms用于分布同期的过零和数据时标，支持波形定点用于分布同期的过零和数据时标，支持波形定点分和时标分和时标T325 s用于配电线路间隔用于配电线路间隔T44 s

17、用于输电线路间隔用于输电线路间隔T51 s用于输电线间隔，具备满足同步和断路器分合时用于输电线间隔，具备满足同步和断路器分合时间差的最好性能；用于电能质量计量间差的最好性能；用于电能质量计量42SNTPGoose网采用网采用PTP对时对时精度等级精度等级nsMMS网采用网采用SNTP对时对时精度等级精度等级ms智能变电站以太网对时系统智能变电站以太网对时系统 SNTP+PTP43nIEEE 1588 v2 发布于发布于2008年年 nV2版版 对时精度对时精度nsn定义了定义了Grandmaster Clock,Boundary Clock,Transparent clock，Ordinary

18、 Clock在多层级联时在多层级联时,TC的应用提高了对时精度的应用提高了对时精度n报文类型：报文类型：End to End:announce,sync,follow up,delay request,delay response Peer to Peer:sync,follow up,Pdelay request,Pdelay response,Pdelay response follow up IEEE 1588 V244Confidential算法原理算法原理Clock A=12:00从从Room A走到走到Room B用时用时2分钟分钟Room ARoom BOffset=(12:00

19、-11:52)+2=10分钟分钟Clock B=12:02Clock B=11:5245Confidential算法原理算法原理PTPMAC/PHYMaster PortMAC/PHYPTPSlave Port预估发出时间预估发出时间(te)Sync(te)Follow_Up(t1)Delay_ReqDelay_Resp(t4)t1t2 精确接收时间精确接收时间(t2)精确发出时间精确发出时间(t1)偏移计算（偏移计算（Offset)Offset=t2-t1-Dt3 精确发出时间精确发出时间(t3)t4精确接收时间精确接收时间(t4)传输延迟计算传输延迟计算 D=(t2-t1)+(t4-t3)

20、/246IEEE 1588 V2 BC VS TCBC:每个slave port和上层master port对时。每个master port和其下层slave port 对时。TC:从钟和主钟对时,交换机负责修正follow up包中的correction field.Boundary clocksTransparent clocksmastermasterslaveslave47IEEE 1588 V2 TCPeer to Peer:交换机需要发出Pdelay request,Pdelay response,Pdelay response follow up包，计算各节点与上一节点之间的线路

21、延迟和数据包在本机中的延迟，累加到follow up包的correction field中，从钟将根据该correction filed来做校时。End to End:交换机只转发1588报文,同时将数据包在本机中的延迟累加到follow up 包的correction field.End to EndPeer to Peermastermasterslaveslave48MOXA交换机全面支持IEEE1588nV2 Transparent Clock End-to-End支持支持一步法一步法和和二步法二步法nV2 Transparent Clock Peer-to-PeernV2 Boundary Clockn对时精度 100ns PT-772849ConfidentialQ&A