服务于IEC61850的网络通信技术

北京东土科技股份有限公司技术部经理:易明高Mobile:18602523566服务于IEC61850的网络通信技术东土交换机智能变电站组网技术及实践目录智能变电站网络组网分析智能变电站工业以太网关键技术分析东土科技智能变电站案例分享智能变电站发展概述•智能变电站发展的演变传统变电站典型结构图智能变电站发展概述智能变电站三层两网结构智能变电站发展概述•智能变电站过程层数据流传输特点分析220kVPT合并单元1220kV线路1合并单元1220kV线路1保护测控1故障录波220kV母差1220kV线路2保护测控1220kV线路3保护测控1220kV线路4保护测控1220kV线路220kV线路2计量220kV线路1计量220kV线路2合并单元1220kV线路3合并单元1220kV线路4合并单元1智能变电站网络特点分析•智能变电站过程层数据流传输特点分析母差端口数据流=SV+GOOSE=（128×8×80×50）×5+1M×4=4.1M×5+1M×4=24.5M录波端口数据流=SV+GOOSE=（128×8×80×50）×5+1M×4=4.1M×5+1M×4=24.5M计量端口数据流=SV=（128×8×192×50）×1=9.8M线路端口数据流=SV+GOOSE=（128×8×80×50）×1+1M×1=4.1M×1+1M×1=5.1M智能变电站网络特点分析过程层网络的特点：采样数据流量大，GOOSE数据实时性高•过程层组网：采样点对点，GOOSE组网智能变电站网络组网分析GOOSE间隔层过程层数字式CT/PT主变保护主变测控数字式CT/PTMUMU常规开关智能终端常规开关智能终端母线保护分段间隔主变间隔线路测控常规开关数字式CT/PT线路间隔MU智能终端线路保护分段测控分段保护•过程层组网：SV组网，GOOSE组网智能变电站网络组网分析GOOSE间隔层过程层数字式CT/PT主变保护主变测控数字式CT/PTMUSVMU常规开关智能终端常规开关智能终端母线保护分段间隔主变间隔线路测控常规开关数字式CT/PT线路间隔MU智能终端线路保护分段测控分段保护•过程层组网：SV、GOOSE、1588合一智能变电站网络组网分析间隔层过程层数字式CT/PT主变保护主变测控数字式CT/PTMUMU常规开关智能终端常规开关智能终端母线保护分段间隔主变间隔采样同步时钟源线路测控常规开关数字式CT/PT线路间隔MU智能终端线路保护分段测控分段保护•过程层组网优缺点分析智能变电站网络组网分析网络架构优点缺点和问题采样点对点，GOOSE独立组网数据根据类型和特点分类组网；数据采样可靠性高，不依赖外部；可扩展性好网络架构复杂；工程实施维护复杂；不利于采样数据的共享；保护装置、智能终端网络接口多，功耗大GOOSE/SV各自独立组网数据根据类型和特点分类组网，兼顾了网络架构和数据共享SV网上的设备（MU）状态与告警信息需要接口至GOOSE网；SV/GOOSE合一网络架构较简化；实时数据通过网络共享；可直接采用网络对时SV数据影响GOOSE报文的实时性；较依赖交换机性能；330KV（IEC61588）智能变电站智能变电站网络应用220KV（IEC61588）智能变电站智能变电站网络应用220KV交换机组网配置图智能变电站网络应用辅助监控系统智能变电站网络应用视频、火灾、环境监控状态在线监测B网各级调度中心远动操作员站各级调度中心远动ECVTSW/CB合并单元1GOOSESMVIEEE1588B网A网220kV一次设备ECVTSW/CB110kV一次设备智能终端1合并单元2智能终端2MMSSNTP合并单元智能终端ECVTSW/CB110kV一次设备合并单元智能终端GPS/北斗主机AGPS/北斗主机B服务器至过程层过程层站控层间隔层主变监测主IED断路器监测主IED避雷器监测主IED监测后台服务器MMS220kV保护屏1数字化录波屏线路保护110kV保护屏1110kV保护屏2录波器主变保护220kV保护屏2线路保护主变保护线路保护母联保护分段保护母线保护报文记录分析A网智能变电站组网需要考虑的内容•网络带宽考虑–组播–适当划分VLAN–选择合适的采样点数–按主变保护、母线保护组网•网络延时考虑–高优先级–减低网络负载率（70％）–高性能的工业级交换机（极短延时）•采样同步考虑–全网同步精度＜±200ns•智能变电站过程层组网需要考虑的内容关键技术-VLAN划分通用原则根据数据流的逻辑关系划分VLAN合并单元、智能终端、保护和测控的逻辑关系线路间隔之间的逻辑关系（联闭锁、失灵启动）线路间隔与母线和主变的的逻辑关系VLAN划分应满足远期扩容的需求关键技术-VLAN划分原则VLAN划分实例-SV网间隔层过程层数字式CT/PTMU主变高、中、低SMV数字式CT/PT线路1~线路nMU主变保护主变测控母线保护线路测控线路保护故障录波、网络分析仪故障录波网络分析仪数字式CT/PTMU数字式CT/PTMUvlanX1~nvlanY1~nvlanZ1vlanZ2关键技术-VLAN划分原则VLAN划分实例-GOOSE网间隔层过程层GOOSE常规开关主变高、中、低侧间隔常规开关线路间隔1~线路间隔n智能终端智能终端主变保护主变测控母线保护线路测控线路保护故障录波、网络分析仪故障录波网络分析仪常规开关智能终端常规开关智能终端vlanA1~nvlanB1~nvlanC1vlanC2•GMRP组播功能与VLAN功能的对比智能变电站组网关键技术MUMUMAC:01----MAC:03----IED1IEDN母线、故录、网络分析仪switch建议：组网以VLAN为主，GMRP为辅GMRP能够减轻维护人员网络配置的工作量所有装置在一个广播域中，网络安全性低协议报文需要交换机CPU处理，加大交换机压力•3/2接线串数据流分析--线线串SV部分3/2接线串内设备多，数据流量大需要产品支持多千兆接口智能变电站组网关键技术线路1MU线路2MU边断路器MU中断路器边断路器MU母线PTMU线路测控故障录波网络分析仪智能模组化平台解决方案-2012年推出SICOM6028GPTSICOM6028GSICOM6424P三层二层SICOM6424PTSICOM3028GPTSICOM3028GSICOM3424PSICOM3424PT一体化平台全千兆接口选择，支持GPS，PPS，B码时钟接口支持IEEE1588v2+同步以太网技术，同步精度可达±10ns支持IEC61850建模管理智能变电站组网关键技术•时钟同步（IEEE1588v2）智能变电站组网关键技术同步以太网+IEEE1588V2=单台精度＜±10ns•网络安全性保障---广播风暴抑制智能变电站组网关键技术区分正常数据和无效数据，保证正常数据的有效传输和无效数据的隔离CollectedDataMgt.MessageControlMessageTopPriorityHighPriorityLowPriorityDatacollectedMgt.MessageControlMessageTopPriorityQoS功能可以确保您最重要的信息先行传输QOS优先级保障（IEEE802.1P）智能变电站组网关键技术•启用环路检测功能避免调试过程中误接线导致网络风暴现象智能变电站组网关键技术交换机CPU端口安全策略智能变电站组网技术特点区分业务VLAN和管理VLAN，减轻交换机CPU处理压力•Link-Check（链路状态检测）检测各种链路故障引起的通信异常情况，便于故障及时准确定位智能变电站组网技术特点单线断点BFFBFCPUBFFBCPUBBFBFCPUBFFBFCPUBFFBCPUBFFBFCPU网桥故障BFFCPUFBCPUBBFCPU枝节点CPU故障BFFBFCPUBFFCPU•关闭未使用的端口避免非法终端/用户进入网络，影响网络/更改网络配置智能变电站组网技术特点•工业以太网交换机告警方式智能变电站组网技术特点•运行日志记录与查询服务智能变电站组网技术特点•工业以太网交换机管理方式智能变电站组网技术特点•基于IEC61850的管理模式/交换机=IED智能变电站组网技术特点智能变电站应用案例及产品推荐智能变电站应用案例及产品推荐延安330KV（IEC61588）智能变电站智能变电站案例延安330KV智能站为国网试点工程，延安330kV变电站智能化改造工程是国家电网公司智能化电网建设的试点项目，该变电站也是国内首座330kV变电站智能化改造项目。330KV侧采用3/2接线，按串配置交换机，110KV侧采用双母线接线，按间隔配置交换机，全站保护跳闸采用直采直跳，330KV保护设备双重化配置。SV、GOOSE单独组网，过程层使用了32台交换机，全站使用了54台交换机采用1588V2精确对时，对时精度小于±200ns延安330KV（IEC61588）智能变电站智能变电站案例承德市区南220KV（IEC61588）智能变电站智能变电站案例220kV规划出线6回，本期出线4回，至袁庄2回，至营子、遵化各1回110kV规划出线10回，本期出线3回，至新区、上板城、下板各1回220kV主接线：终期双母线接线，本期建成双母线接线110kV主接线：终期双母线单分段接线，本期建成双母线接线GOOSE、SV、1588合一组网承德市区南220KV（IEC61588）智能变电站智能变电站案例国网智能变电站设计竞赛依托工程-通辽220KV舍伯吐站智能变电站案例国网智能小区中新天津生态城110KV和畅路智能变电站智能变电站案例•河南淇县220KV（IEC61588）智能变电站智能变电站案例河南省首座220KVIEC61588智能站智能变电站应用案例•绵阳南塔变GOOSE网的应用智能变电站应用案例•绵阳南塔变电站间隔层和站控层的应用智能变电站应用案例国网试点业绩清单编号工程项目名称应用规模合同签订日期产品型号供货数量投运时间1四川绵阳南塔110KV数字化变电站过程层网络、站控层网络2008-7SICOM3024P10台2008-122鹤壁淇县小马庄220KV智能变电站过程层网络、站控层网络2010-5SICOM3024PT32台(IEEE1588)2010-83洛阳金谷园110KV智能变电站过程层网络、站控层网络2010-6SICOM3024P10台2010-124湖州洵北110KV智能变电站过程层网络、站控层网络2010-7SICOM3024P8台2010-125云南景东普尔110KV智能变电站过程层网络、站控层网络2010-3SICOM3024PT6台(IEEE1588)2010-76新疆安宁渠110KV智能变电站过程层网络、站控层网络2010-9SICOM3024P11台2011-27济源500KV数字化变电站监控过程层网络、站控层网络2009-6-26SICOM3024P30台2009-98潍坊怡明220KV智能变电站过程层网络、站控层网络2011-4SICOM3024P30台调试阶段9兰州三塬110KV智能变电站过程层网络、站控层网络2011-4SICOM3024PT6台(IEEE1588)调试阶段智能变电站应用案例国网试点业绩清单编号工程项目名称应用规模合同签订日期产品型号供货数量投运时间10陕西延安330KV智能变电站过程层网络、站控层网络2010-12SICOM3024PT54台(IEEE1588)2011-711宁夏掌政220KV智能变电站过程层网络、站控层网络2011-2SICOM3024PT29台(IEEE1588)调试阶段12重庆双桥220KV智能变电站过程层网络、站控层网络2010-11SICOM3024PT46台(IEEE1588)调试阶段13河北承德市南区220KV智能变电站过程层网络、站控层网络2011-4SICOM3024PT50台(IEEE1588)调试阶段14辽宁朝阳马山220KV过程层网络、站控层网络2011-4SICOM3024PT34台(IEE