智能變電站交換機(jī)及組網(wǎng)方案v3ppt課件

1、胡 俊 & 周佳華 加拿大羅杰康公司 2011-12,智能變電站交換機(jī)及組網(wǎng)方案,智能變電站與以太網(wǎng)交換機(jī) 智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 工程實(shí)例 Q & A,主題,智能變電站與數(shù)字化變電站,智能化變電站與數(shù)字化變電站是智能電網(wǎng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)； 數(shù)字化變電站的特征是一次設(shè)備數(shù)字化、二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化、通信規(guī)約標(biāo)準(zhǔn)化； 智能變電站是采用先進(jìn)、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動(dòng)完成信息采集、測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量和監(jiān)測(cè)等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動(dòng)等高級(jí)功能的變電站。 基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的

2、變電站網(wǎng)絡(luò)通信是最大的共同點(diǎn)。,智能化變電站二次系統(tǒng),站控層網(wǎng)絡(luò) IEC 61850-8-1,過(guò)程層網(wǎng)絡(luò) IEC 61850-9-2,智能化變電站交換機(jī)的作用,交換CT 和VT 的采樣測(cè)量值； 保護(hù)和控制 I/O 數(shù)據(jù)的快速交換； 控制和跳閘信號(hào)； 工程和配置； 監(jiān)控和管理； 控制中心之間通信； 時(shí)間同步，依同步精度要求不同分別采用NTP和PTP時(shí)鐘同步協(xié)議； 計(jì)量； 故障記錄和網(wǎng)絡(luò)分析； 其他功能，如資產(chǎn)管理等。 以太網(wǎng)交換機(jī)所帶來(lái)的高速的數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)交換使得IEC61850變電站中的智能電子設(shè)備 (IED) 可以集成更多更高級(jí)的功能，從而使得變電站的二次系統(tǒng)成為一個(gè)智能化分布式控制系統(tǒng)。

3、,智能變電站對(duì)以太網(wǎng)交換機(jī)的要求,高可靠性 （MTBF 106 hours） 高可用性 99.999% 快速網(wǎng)絡(luò)自愈（eRSTP、MSTP、HSR） GOOSE報(bào)文要求小于3ms的網(wǎng)絡(luò)延時(shí)（包括IED的處理時(shí)間） 精確時(shí)鐘同步PTP（ 1us） 電力加強(qiáng)型的電磁兼容性：IEEE 1613，IEC 61850-3 強(qiáng)電磁干擾下實(shí)現(xiàn)零丟包Zero-packet-loss 符合IEEE 1613 Class 2標(biāo)準(zhǔn)（通過(guò)KEMA 測(cè)試） 強(qiáng)大的功能支持保護(hù)、測(cè)控、 IEC 61850應(yīng)用和其他各種高級(jí)應(yīng)用 適應(yīng)惡劣環(huán)境，寬工作溫度范圍（無(wú)風(fēng)扇散熱）：-40 to +85C，濕度達(dá)95% 網(wǎng)絡(luò)安全,更

4、高 更快 更強(qiáng) 更安全,設(shè)備工作溫度： -5+45（戶(hù)內(nèi)）/ -25+55（戶(hù)外）（所有羅杰康產(chǎn)品的工作溫度均為-40 to +85 ，無(wú)風(fēng)扇冷卻） 額定電壓：DC 220/110V。為調(diào)試方便，交換機(jī)也應(yīng)支持220VAC供電羅杰康產(chǎn)品支持88-300VDC/85-264VAC，也支持24VDC、48VDC 雙冗余電源選項(xiàng)，且支持負(fù)載均衡 冗余電源可以是不同的電壓輸入 防護(hù)等級(jí)：防護(hù)等級(jí)IP40以上 出線方式：可采用前出線或后出線方式，現(xiàn)場(chǎng)安裝的交換機(jī)宜采用后出線方式,基本技術(shù)要求,DL/T860標(biāo)準(zhǔn)對(duì)以太網(wǎng)交換機(jī)的要求,以太網(wǎng)交換機(jī)實(shí)質(zhì)上也是一個(gè)智能裝置 (IED) 在變電站EMI環(huán)境中必須

5、能正常工作. DL/T860規(guī)定了智能裝置必須進(jìn)行的型式試驗(yàn), 以模擬各種EMI現(xiàn)象: 開(kāi)關(guān)感性負(fù)載 閃電 靜電釋放 便攜式無(wú)線通信設(shè)備產(chǎn)生的干擾 地電勢(shì)升高(變電站內(nèi)大電流故障引起的) ,IEC 61850-3 (2002) “Communications networks and systems in substations” 變電站中的通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng),DL/T860標(biāo)準(zhǔn)對(duì)以太網(wǎng)交換機(jī)的要求,工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)不可以未經(jīng)測(cè)試和認(rèn)證直接用于變電站 DL/T860標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)“一般工業(yè)環(huán)境的抗干擾要求對(duì)于變電站來(lái)說(shuō)是不足的”,IEEE 1613標(biāo)準(zhǔn)對(duì)以太網(wǎng)交換機(jī)的要求,IEEE 1613,電站中通信

6、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境和測(cè)試要求，進(jìn)一步定義了“Class 2”工作要求，即在進(jìn)行型式試驗(yàn)過(guò)程中，交換機(jī)必須符合: 無(wú)通信故障 無(wú)通信延遲 無(wú)通信中斷,IEEE 1613 (2003) “Standard Environmental and Testing Requirements for Communications Networking Devices in Electric Power Substations”,國(guó)網(wǎng)交換機(jī)技術(shù)規(guī)范,智能變電站中的以太網(wǎng)交換機(jī)不僅被用于后臺(tái)數(shù)據(jù)的采集，也是控制和保護(hù)動(dòng)作的信息通道，因此必須對(duì)以太網(wǎng)交換機(jī)的可靠性、電磁兼容性能、實(shí)時(shí)性、通信功能、安全性等方面提出

7、更高的要求。 國(guó)網(wǎng)公司2010年3月發(fā)布了智能變電站網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)技術(shù)規(guī)范（Q/GDW4292010），使得公司系統(tǒng)內(nèi)智能變電站網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)選型、設(shè)備采購(gòu)等工作有了遵循的依據(jù)。,DL/T860 標(biāo)準(zhǔn): 抗電磁干擾,變電站環(huán)境抗電磁干擾的要求 比工業(yè)環(huán)境抗電磁干擾的水平更高 按照繼電保護(hù)裝置的要求進(jìn)行測(cè)試,基于繼電保護(hù)設(shè)備的IEEE C37.90.x 標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)備運(yùn)行性能分為兩類(lèi) CLASS 1 在型式試驗(yàn)時(shí)允許通信故障 CLASS 2 - 在型式試驗(yàn)時(shí)要求“無(wú)故障” 操作 不允許用風(fēng)扇冷卻!,IEEE 1613: 抗電磁干擾,光纖 vs. 銅纜,EPRI 對(duì) UCA(用戶(hù)通訊結(jié)構(gòu))采用的銅纜的研究(1

8、997) 變電站中常見(jiàn)的EMI現(xiàn)象產(chǎn)生的瞬態(tài)過(guò)程對(duì)屏蔽和非屏蔽五類(lèi)線的影響 結(jié)果表明，出現(xiàn)很大的數(shù)據(jù)幀丟包率: 32% 1kV 66% 2kV 75% -2kV,Rockwell Automation - 銅纜的共模抑制 (2002) Induced RFI (IEC 61000-4-6) Applied to CAT5 cable to test CMR (Common Mode Rejection) 在相鄰銅纜中發(fā)生共模噪聲耦合 結(jié)果誤碼率: 22% 10Vrms (噪聲耦合)!,結(jié)論：在不允許發(fā)生通信故障的實(shí)時(shí)控制應(yīng)用中需要采用光纖,當(dāng)交換機(jī)用于傳輸SMV或GOOSE等可靠性要求較高的信

9、息時(shí)應(yīng)采用光接口；當(dāng)交換機(jī)用于傳輸MMS等信息時(shí)宜采用電接口 交換機(jī)MAC地址緩存能力 4096個(gè) 交換機(jī)學(xué)習(xí)新的MAC地址速率 1000幀/s 傳輸各種幀長(zhǎng)數(shù)據(jù)時(shí)交換機(jī)固有時(shí)延應(yīng) 10s 交換機(jī)在全線速轉(zhuǎn)發(fā)條件下丟包（幀）率為零 支持虛擬局域網(wǎng)VLAN，IEEE 802.1p 流量?jī)?yōu)先級(jí)控制標(biāo)準(zhǔn)，快速生成樹(shù)協(xié)議RSTP或多生成樹(shù)協(xié)議MSTP， 網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴抑制，GMRP組播協(xié)議，簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP，通信安全等,交換機(jī)主要網(wǎng)絡(luò)性能要求,過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)：GOOSE與SMV,IEC61850建議的MAC地址取值范圍,IEC61850標(biāo)準(zhǔn)中各種服務(wù)類(lèi)型的報(bào)文均使用組播MAC地址。 交換機(jī)在缺省情況下會(huì)

10、將組播報(bào)文全網(wǎng)廣播，這雖然能保證報(bào)文傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性，但是這也造成裝置收到大量與自身無(wú)關(guān)的報(bào)文，特別是網(wǎng)絡(luò)中有SMV報(bào)文時(shí)，往往會(huì)造成裝置過(guò)載。,以每周波80點(diǎn)采樣為例，按照IEC61850-9-1傳輸方式，將采樣值（SV）信號(hào)和開(kāi)入開(kāi)出信號(hào)并為一幀發(fā)送，其占用的網(wǎng)絡(luò)帶寬為： SR TL nMU 其中SR為采樣速率（Hz） TL為最大報(bào)文長(zhǎng)度，即26個(gè)字節(jié)以太網(wǎng)報(bào)頭 +4個(gè)字節(jié)優(yōu)先級(jí)標(biāo)簽 +8個(gè)字節(jié)以太網(wǎng)型PDU +2個(gè)字節(jié)ASN.1標(biāo)記/長(zhǎng)度+2個(gè)字節(jié)塊的數(shù)目+46個(gè)字節(jié)通用數(shù)據(jù)集+23個(gè)字節(jié)狀態(tài)量=111個(gè)字節(jié)，111字節(jié)8位=888位，888位+96位幀間隔=984位 nMU為所連接的合并單

11、元（MU）的數(shù)目 所以SRTLnMU=(8050Hz)984BitnMU = 3.936 nMU Mbps 對(duì)于一個(gè)100M的以太網(wǎng)絡(luò)，一臺(tái)MU做占用網(wǎng)帶寬以達(dá)到4左右，而通常母差和變壓器等保護(hù)裝置需要多個(gè)MU，所占用的帶寬往往需要會(huì)成倍增加。,過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷,組播與MAC地址,報(bào)文的目的地址分為： 單播：一對(duì)一 廣播：一對(duì)全部 組播：一對(duì)多,MAC地址第一個(gè)字節(jié)的最后一位如果是“1”，即表示組播 交換機(jī)缺省情況下會(huì)將組播報(bào)文廣播到同一局域網(wǎng)的所有端口,VLAN 1,VLAN 2,T,T,R,R,什么可以限制組播?,VLAN可以限制組播，但裝置可能還會(huì)收到無(wú)用的組播 靜態(tài)組播過(guò)濾 GMRP 或

12、 IGMP 組播過(guò)濾,IED,IED,IED,IED,IED,MU,GOOSE,SMV,VLAN標(biāo)簽,Data Variable Length 46-1500 Bytes,Type 2 Bytes,Source MAC 6 Bytes,Dest. MAC 6 Bytes,Preamble 8 Byes,FCS 4 Bytes,Type 4 Bytes,TPID,TCI,User Priority 3bit,Tag Protocol ID 0 x8100 16bit,CFI 1bit,VLAN ID 12bit,TPID = Tag Protocol Identifier TCI = Tag C

13、ontrol Information CFI = Canonical Format Indicator,帶優(yōu)先級(jí)的以太網(wǎng)幀 最大幀長(zhǎng)度 - 1522 字節(jié)（增加了4 個(gè)字節(jié)）,為報(bào)文指定VLAN ID的方式有兩種： 設(shè)置交換機(jī)端口的PVID，使裝置發(fā)出的VLAN ID=0的報(bào)文關(guān)聯(lián)上PVID 在裝置中設(shè)置報(bào)文的VLAN ID，即裝置發(fā)出的報(bào)文中已經(jīng)包含了一個(gè)非零的VLAN ID，而交換機(jī)所有端口的PVID一般保留缺省值1； 隨后通過(guò)在交換機(jī)中設(shè)置靜態(tài)VLAN的FORBIDDEN規(guī)則，實(shí)現(xiàn)組播報(bào)文的隔離。 以上兩種方法通常可以達(dá)到相同的組播報(bào)文隔離效果。第一種方法實(shí)施簡(jiǎn)單，因?yàn)闊o(wú)需對(duì)裝置做VLA

14、N配置。但在實(shí)際應(yīng)用中，第二種方法是適應(yīng)性更好。因?yàn)橹悄茏冸娬局性絹?lái)越多地使用IEC61588對(duì)時(shí)技術(shù)，而根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，要求對(duì)時(shí)裝置間發(fā)出的PTP報(bào)文應(yīng)在一個(gè)同一個(gè)VLAN中。如果采用上述方案二，即端口的PVID不同，會(huì)使PTP報(bào)文不能正常交互。另外在實(shí)際應(yīng)用中也發(fā)現(xiàn)，方法一會(huì)增加交換機(jī)的CPU負(fù)載，對(duì)PTP對(duì)時(shí)精度稍有影響。,VLAN ID,什么是VLAN？ Virtual LAN: 一個(gè)獨(dú)立的以太網(wǎng)，它與其它網(wǎng)絡(luò)共用相同的硬件 允許不同位置的多個(gè)設(shè)備同時(shí)工作，就象在不同的局域網(wǎng)上一樣 每個(gè)VLAN作為一個(gè)獨(dú)立的廣播域 IEEE 802.1Q 標(biāo)準(zhǔn)定義了 tagged 幀格式，允許多個(gè)VLAN在

15、一個(gè)主干上傳輸 VLAN之間的數(shù)據(jù)通信需要采用路由器,為什么需要VLAN？ 大量的廣播數(shù)據(jù)浪費(fèi)了大量帶寬 VLAN減少了廣播流量 隔離帶有關(guān)鍵實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的IEDs 這些設(shè)備不需要處理無(wú)關(guān)的數(shù)據(jù)包 隔離產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)輸出的設(shè)備 61850-9-2過(guò)程總線和視頻監(jiān)控設(shè)備可能產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)流 VLAN將他們隔離 安全 VLANs將數(shù)據(jù)流限制在需要它的工作站上 不能被監(jiān)聽(tīng) 一般來(lái)講，每個(gè)VLAN有自己的IP子網(wǎng),VLAN (802.1Q),VLAN 舉例,1,2,3,4,5,13,14,15,16,1,2,3,4,5,13,14,15,16,VLAN 1,VLAN 2,VLAN 3,VLAN 2,VLAN

16、 3,VLAN 1,VLAN TRUNK,VLAN TRUNK,靜態(tài)組播過(guò)濾,靜態(tài)地址表是通用性最好的隔離組播的方法，但填寫(xiě)MAC地址是很繁瑣事情，一般只在智能裝置不支持VLAN時(shí)使用。,動(dòng)態(tài)組播過(guò)濾GMRP,GMRP是GARP Multicast Registration Protocol（GARP組播注冊(cè)協(xié)議）的縮寫(xiě)，是一種數(shù)據(jù)鏈路層的組播過(guò)濾協(xié)議，非常適合變電站過(guò)程層GOOSE和SV等組播報(bào)文的過(guò)濾 在支持GMRP的交換機(jī)和裝置間傳輸組播注冊(cè)信息，動(dòng)態(tài)維護(hù)組播地址表 GMRP可以大大簡(jiǎn)化智能變電站內(nèi)交換機(jī)配置,動(dòng)態(tài)組播過(guò)濾GMRP,為了適應(yīng)智能變電站故障錄波、報(bào)文記錄儀等設(shè)備，需要對(duì)GM

17、RP協(xié)議做以下的優(yōu)化： 交換機(jī)的全局GMRP = off - 組播被廣播到交換機(jī)的所有端口 交換機(jī)的全局GMRP = on，且端口的GMRP = on - 組播只發(fā)送到“member”端口 交換機(jī)的全局GMRP = on，且端口的GMRP = off - 組播也會(huì)被廣播到該端口,MC,A,B,C,GMRP=off,GMRP=on,GMRP=on,Port GMRP=onregistered,IED,MU,IED,IED,IED,Port GMRP=offregistered,DL / T 860.5一2006 13.4 傳輸時(shí)間定義：時(shí)間計(jì)時(shí)從發(fā)送方把數(shù)據(jù)內(nèi)容置于其傳輸棧頂時(shí)刻開(kāi)始，直到接受方

18、從其傳輸棧中取走數(shù)據(jù)時(shí)結(jié)束。 13.7 報(bào)文類(lèi)型和性能類(lèi)：跳閘是變電站中最重要的快速報(bào)文?？倐鬏敃r(shí)間應(yīng)小于1/4周期，規(guī)定3ms。,網(wǎng)絡(luò)延時(shí)傳輸時(shí)間定義,網(wǎng)絡(luò)延時(shí)交換機(jī)的延時(shí)計(jì)算,交換機(jī)以太網(wǎng)的延時(shí)由以下4部分組成 幀收發(fā)延時(shí)（LSF） 交換延時(shí)（LSW） 線路傳輸延時(shí)（LWL） 幀隊(duì)列延時(shí)（LQ） 總的網(wǎng)絡(luò)延時(shí) = LSF + LSW + LWL + LQ 通常，提高幀收發(fā)速度和降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)載（幀排隊(duì)時(shí)間），是減小網(wǎng)絡(luò)延時(shí)的主要手段,網(wǎng)絡(luò)延時(shí)幀收發(fā)延時(shí) LSF,10 Mbit/s以太網(wǎng)幀收發(fā)延時(shí): 64 字節(jié)數(shù)據(jù)包 = 51.2 s 1522字節(jié)數(shù)據(jù)包 = 1217.6 s 100 Mbit/

19、s以太網(wǎng)幀收發(fā)延時(shí): 64字節(jié)數(shù)據(jù)包 = 5.12 s 1522字節(jié)數(shù)據(jù)包 = 121.76 s 1000 Mbit/s以太網(wǎng)幀收發(fā)延時(shí): 64字節(jié)數(shù)據(jù)包 = 0.512 s 1522字節(jié)數(shù)據(jù)包 = 12.176 s,網(wǎng)絡(luò)延時(shí)交換延時(shí) LSW,RuggedCom交換機(jī)的交換延時(shí)小于 7s,網(wǎng)絡(luò)延時(shí)線路傳輸延時(shí)LWL,數(shù)據(jù)在線路上的傳輸?shù)乃俣劝?/3的光速計(jì)算,如果傳輸距離較長(zhǎng)，比如說(shuō)100KM，延時(shí)LWL計(jì)算如下 LWL = 1x105 m / (0.66 3108 m/s) 500 s,平均幀隊(duì)列延時(shí)可以按以下公式估算：LQ = (網(wǎng)絡(luò)負(fù)載) LSF(max) 網(wǎng)絡(luò)負(fù)載是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)負(fù)載占網(wǎng)絡(luò)帶

20、寬的百分比 LSF(max) 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)最大數(shù)據(jù)幀 (1500 byte)的收發(fā)時(shí)間 網(wǎng)絡(luò)負(fù)載在25% 的情況下平均幀排隊(duì)延時(shí)為：LQ = 0.25 12000 bits / 100Mbps = 30s,網(wǎng)絡(luò)延時(shí)幀隊(duì)列延時(shí)LQ,網(wǎng)絡(luò)延時(shí)實(shí)際案例,對(duì)于采樣值網(wǎng)絡(luò)，線路上的時(shí)延可以忽略不計(jì)，排隊(duì)時(shí)延按上述平均排隊(duì)時(shí)延考慮。則總時(shí)延等于報(bào)文通過(guò)每臺(tái)交換機(jī)的時(shí)延的總和。 總時(shí)延（L_Total）(us)=LSF1+LSW1+LQ1+LSF2+LSW2+LQ2+LSF3+LSW3+LQ3+LSF4 對(duì)于大侶110KV變電站的網(wǎng)絡(luò)延時(shí)，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載分別為38%和45%，即38M和45M。 對(duì)132個(gè)字節(jié)的采樣值

21、數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)3臺(tái)交換機(jī)的總延時(shí)，理論分析57.82us，實(shí)驗(yàn)測(cè)得58us。,IEC61588時(shí)鐘同步,PTP的基本構(gòu)思是通過(guò)硬件和軟件將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（客戶(hù)機(jī)）的內(nèi)部時(shí)鐘與主控機(jī)的主時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)同步，提供同步建立時(shí)間小于10s的運(yùn)用，與未執(zhí)行IEEC61588協(xié)議的以太網(wǎng)延遲時(shí)間1ms相比，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的定時(shí)同步指標(biāo)有顯著的改善 PTP對(duì)時(shí)三個(gè)主要環(huán)節(jié)： 最佳主時(shí)鐘算法BMC 主從時(shí)鐘偏差計(jì)算 主從時(shí)鐘傳輸延時(shí)計(jì)算,兩步法PTP對(duì)時(shí)原理,主時(shí)鐘和從時(shí)鐘的時(shí)間偏差,主時(shí)鐘和從時(shí)鐘的傳輸延時(shí),透明時(shí)鐘（TC）工作原理,透明時(shí)鐘（TC）工作原理,P2P延時(shí)計(jì)算,TC的傳輸延時(shí)計(jì)算,P2P延時(shí)計(jì)算,TC的傳輸延時(shí)計(jì)算

22、,P2P中TC依次累計(jì)前端的傳輸延時(shí)，作為其下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的修正時(shí)間（correction),T1(t4-t1)-(t3-t2)/2,IEEE1588時(shí)鐘同步,IEEE 1588v2 測(cè)試,經(jīng)過(guò)三臺(tái)RSG2288交換機(jī)測(cè)得主鐘與從鐘之間的偏差 100ns,智能變電站與以太網(wǎng)交換機(jī) 智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 工程實(shí)例 Q & A,總線分布式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),多臺(tái)交換機(jī)的簡(jiǎn)單串接 易于布線 就象RS485一樣 沒(méi)有冗余 任一電纜/交換機(jī)的故障可能導(dǎo)致多個(gè)IED與站控級(jí)斷開(kāi),星形分布式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),最小延遲 從IED到IED之間只有三跳 全部連接到中心交換機(jī)通常成本高且不易實(shí)現(xiàn) 冗余能力與總線形一樣,環(huán)形分布式

23、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),N+1 網(wǎng)絡(luò)冗余容錯(cuò)能力 采用RSTP自動(dòng)重新組態(tài) 多環(huán)連接可以組成網(wǎng)格形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),需要采用RSTP 實(shí)現(xiàn)備用連接,IED冗余接線增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)彈性,雙星形集中式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),雙星形分布式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),雙倍的設(shè)備和線路,雙環(huán)形分布式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),案例：青島午山220KV變電站,相切環(huán)形分布式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),案例：浙江外陳220KV變電站,網(wǎng)狀分布式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),SV,GOOSE,案例：唐山郭家屯220KV變電站,智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò),直采直跳的組網(wǎng)方式,網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)原則,站控層/間隔層網(wǎng)絡(luò) 可傳輸MMS報(bào)文和GOOSE 報(bào)文； 220kV及以上變電站站控層/間隔層網(wǎng)絡(luò)宜采用雙重化星形以太網(wǎng)絡(luò)，110kV（66k

24、V）變電站站控層/間隔層網(wǎng)絡(luò)宜采用單星形以太網(wǎng)絡(luò)。 過(guò)程層網(wǎng)絡(luò) 可傳輸GOOSE 報(bào)文和SV報(bào)文； 雙重化配置的保護(hù)裝置應(yīng)分別接入各自GOOSE 和SV 網(wǎng)絡(luò)，單套配置的測(cè)控裝置；等宜通過(guò)獨(dú)立的數(shù)據(jù)接口控制器接入雙重化網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于相量測(cè)量裝置、電度表等僅需接入SV采樣值單網(wǎng)。 介質(zhì)與傳輸距離限制 過(guò)程層交換機(jī)與交換機(jī)之間，交換機(jī)與裝置之間采用多模光纖（MMF）； 如果1000M傳輸距離超過(guò)275米時(shí)，應(yīng)采用50/125um多模光纖或者單模光纖； 站控層交換機(jī)與交換機(jī)之間采用光纖級(jí)聯(lián)，交換機(jī)與裝置之間（如果無(wú)GOOSE等關(guān)鍵任務(wù)）可采用雙絞線，注意雙絞線的傳輸距離一般不宜超過(guò)1020米。,站控層及

25、間隔層網(wǎng)絡(luò)配置示意,過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)配置示意圖,網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)建議,220kV變電站 當(dāng)保護(hù)、測(cè)控裝置下放布置時(shí)，SV報(bào)文宜統(tǒng)一采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式，除保護(hù)跳閘外GOOSE 報(bào)文宜采用網(wǎng)絡(luò)方式，220kV、110kV應(yīng)按電壓等級(jí)配置過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)。220kV 過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)宜采用星形雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)。110kV過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)宜采用星形雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，也可采用星型單網(wǎng)結(jié)構(gòu)。當(dāng)間隔數(shù)量較多時(shí)，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后110kV可不設(shè)置間隔內(nèi)過(guò)程層交換機(jī)，間隔內(nèi)同一智能控制柜中的過(guò)程層、間隔層設(shè)備間SV、GOOSE 報(bào)文采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式連接，跨間隔間GOOSE通信通過(guò)過(guò)程層中心交換機(jī)完成。,網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)建議,220kV變電站 當(dāng)間隔層保護(hù)、測(cè)控裝置集中布置

26、時(shí)，除保護(hù)裝置外SV 報(bào)文、除保護(hù)跳閘外GOOSE 報(bào)文宜統(tǒng)一采用網(wǎng)絡(luò)方式、共網(wǎng)傳輸（SV 報(bào)文也可統(tǒng)一采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式），220kV、110kV應(yīng)按電壓等級(jí)配置過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)。220kV 過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)宜采用星形雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，110kV過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)宜采用星形雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，也可采用星型單網(wǎng)結(jié)構(gòu)。,網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)建議,220kV變電站 220kV、110kV宜按照電壓等級(jí)配置過(guò)程層中心交換機(jī)，用于同一電壓等級(jí)過(guò)程層跨間隔數(shù)據(jù)的匯總與通信。母線保護(hù)、故障錄波及網(wǎng)絡(luò)記錄分析一體化裝置等裝置宜通過(guò)中心交換機(jī)收發(fā)過(guò)程層數(shù)據(jù)。當(dāng)220kV采用線變組或擴(kuò)大內(nèi)橋接線時(shí)，可不配置過(guò)程層中心交換機(jī)。中心交換機(jī)端口總數(shù)量應(yīng)與之相級(jí)聯(lián)的間隔過(guò)

27、程層交換機(jī)端口數(shù)量相匹配，并保留一定備用端口。當(dāng)過(guò)程層采用雙網(wǎng)時(shí)，中心交換機(jī)也應(yīng)按雙網(wǎng)配置。,網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)建議,220kV變電站 35kV及以下電壓等級(jí)不配置獨(dú)立過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)，SV報(bào)文可采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式傳輸，GOOSE 報(bào)文可利用站控層網(wǎng)絡(luò)傳輸。 主變不配置獨(dú)立過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)，主變保護(hù)、測(cè)控等裝置宜接入高、中壓側(cè)過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)，主變低壓側(cè)過(guò)程層SV報(bào)文、GOOSE 報(bào)文可接入中壓側(cè)過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)。變壓保護(hù)、測(cè)控等裝置接入不同電壓等級(jí)的過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)時(shí)，應(yīng)采用相互獨(dú)立的數(shù)據(jù)接口控制器。,網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)建議,110kV變電站 對(duì)于單母線或雙母線接線，當(dāng)間隔層保護(hù)、測(cè)控裝置集中布置時(shí)，110kV 過(guò)程層宜設(shè)置單星形以太網(wǎng)絡(luò)，GO

28、OSE 及SV 報(bào)文宜采用網(wǎng)絡(luò)方式傳輸，GOOSE 網(wǎng)與SV 網(wǎng)共網(wǎng)設(shè)置；當(dāng)保護(hù)、測(cè)控裝置下放布置時(shí)，GOOSE 及SV均不組網(wǎng)，采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式傳輸。 對(duì)于橋式接線、線變組接線，110kV GOOSE 報(bào)文及SV報(bào)文宜采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式傳輸，不宜組建過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)。 35kV、10kV不宜設(shè)置過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)，GOOSE 報(bào)文通過(guò)站控層傳輸。,智能變電站與以太網(wǎng)交換機(jī) 智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 工程實(shí)例 Q & A,上海南橋變電站,Source: Siemens Presentation,浙江外陳220KV數(shù)字化變電站,浙江蘭溪500KV變電站,大侶110KV智能化變電站,220kV紀(jì)南變電站-220kV SV網(wǎng),A網(wǎng)3臺(tái)RSG2100全光口交換機(jī)，并留有相應(yīng)的冗余端口，B網(wǎng)結(jié)構(gòu)與上圖類(lèi)似； RSG2100交換機(jī)之間通過(guò)1