智能变电站中工业以太网交换机要求
智能变电站对工业以太网交换机相关性能要求
智能变电站对工业以太网交换机相关性能要求深圳万博智电科技有限公司供稿2017/11、引言智能变电站主要包括智能高压设备和变电站统一信息平台两部分，在智能变电站中，传统的电缆接线不再被工程所应用，取而代之的是光纤电缆，智能变电站要求采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能，实现与相邻变电站、电网调度等互动的变电站。
在智能变电站普遍采用合并单元进行过程层数字化采样值数据传输、依靠GOOSE报文传输一次设备状态和控制命令的背景下，工业以太网交换机除承载传统的站级通信服务外，开始逐渐替代传统电缆成为维系一、二次设备关联的中枢设备。
这种角色和重要性的改变对工业以太网交换机的功能、性能和可靠性都提出了非常高的要求。
2、智能变电站对工业以太网交换机相关性能要求如何衡量和考核工业以太网交换机的相关指标是电力用户比较关心的问题。
所谓工业以太网交换机是指其在技术上与商用以太网交换机IEEE802.3标准兼容，但在材质的选用、产品的强度和适用性方面应能满足工业现场的需要，即在环境适应性、可靠性、安全性和安装使用方面满足工业现场的需要。
目前国内对于工业以太网交换机的功能并未出台相关标准，因此其功能测试通常以国内通信行业标准要求和IEEE相关标准为准。
电力行业而对于环境和电磁兼容要求目前主要的参考标准有IEC61850-3 《变电站通信网络和系统》第3部分总体要求和IEEEStd1613《变电站通信网络装置的环境和测试要求》。
3、工业以太网交换机的功能要求根据国家电网《智能变电站技术导则》的定义，智能变电站具有全站信息数字化、通信平台网络化等基本要求，而这些要求则对承载通信网络的工业以太网交换机提出了以下需求3.1基本需求(1)信息传输保证高优先级的用户数据优先传送(2)网络流量控制冗余网络(3)网络工况监视和故障诊断(4)高精度网络对时协议。
PSW 618A工业以太网交换机说明书V1.0
-40℃~+70℃ 5％～95％（产品内部既不应凝露，也不应结冰）
2.3 环境条件 2.3.1 温度
2
工作：-40℃～＋70℃。 贮存：-40℃～+85℃,相对湿度不大于 80%,不施加激励量,交换机不出现不可逆的变化，温度恢复 后,交换机能正常工作。 2.3.2 相对湿度 5％～95％（产品内部既不应凝露，也不应结冰）。 2.3.3 大气压力 66kPa～110kPa
2.1.1 直流电源 a)额定电压：220V、110V； b)允许偏差：-20％～+10％； c)纹波系数：不大于 5％
2.1.2 交流电源 PSW618A 工业以太网交换机支持交流 220V/50Hz 的电源工作。
2.1.3 功率消耗 额定负载下，交换机消耗功率不大于 20W。
2.1.4 接点容量 告警信号空接点容量： a) 允许长期通过电流：DC220V 1A； b) 切断电流：3A；
国电南自技术部监制
目录
安全声明 版本声明
1 概述.................................................................................. 1 1.1 适用范围 ......................................................................... 1 1.2 功能配置及型号 ................................................................... 1 1.3 性能特点 ......................................................................... 1
智能变电站对网络交换机主要有什么要求？
智能变电站网络交换机用于变电站自动化系统的信息传输。
智能变电站对网络交换机的主要性能要求有：当交换机用于传输SV或GOOSE等可靠性要求较高的信息时应采用光接口；当交换机用于传输制造报文规范(MMS)等信息时宜采用电接口。
传输各种帧长的数据时交换机固有延时应小于10μs。
全线速转发条件下，丢包（帧）率为零。
交换机应支持VLAN标准和流量优先级控制标准，提供动态组播过滤服务。
交换机作为智能电子设备(IED)连接的汇集点，还具备实现所连接的IED时间同步的功能。
智能变电站对网络交换机的主要功能要求有数据帧转发、数据帧过滤、网络风暴抑制、组播、镜像、多链路聚合功能；星型、环型、双星型、双环型方式之一的组网功能；具备网络管理和通信安全控制能力等。
工业交换机产品简介
工业交换机产品简介一工业交换机概述 (3)1.1 工业交换机简介 (3)1.2 工业交换机与传统交换机机能比较 (4)1.3 工业交换机应用行业 (5)1.4工业交换机应用处合 (6)1.4.1 应用解决筹划-电力 (6)1.4.2 应用解决筹划-交通 (9)1.4.3 应用解决筹划-能源冶金 (16)二名词说明 (18)2.1 IP防护等级概念 (19)2.2 M12连接器介绍 (20)2.3 过载爱护 (22)2.4 反接爱护电路 (23)2.5 电磁兼容性EMC (24)2.6 MTBF (25)三重要厂商工业交换机分析 (26)3.1 博达（bdcom） (26)3.1.1 公司简介 (26)3.1.2 工业产品概述 (27)3.1.3 工业产品特点 (30)3.2 赫斯曼（hirschmann） (30)3.2.1公司简介 (30)3.2.2 产品概述 (31)3.2.3 技巧特点 (31)3.3 莫沙（moxa） (33)3.3.1 公司简介 (33)3.3.2 产品概述 (34)3.3.3 技巧特点 (34)3.4 东土（kyland） (34)3.4.1 公司简介 (34)3.4.2 产品简介 (35)3.4.3 技巧特点 (35)3.5 罗杰康（ruggedcom） (37)3.5.1 公司简介 (37)3.5.2 产品介绍 (37)3.5.3 技巧特点 (38)3.6 西门子（siemens） (38)3.6.1 公司简介 (38)3.6.2 产品介绍 (39)3.6.3 技巧特点 (39)四工业交换机比较表 (39)一工业交换机概述1.1 工业交换机简介工业以太网交换机(Industrial Ethernet Switches)是能够知足工业现场须要，技巧上与贸易以太网交换机兼容，而及时通信、靠得住性、稳固性、安稳性、情形适应性等各方面要求高于贸易以太网交换机的一种以太网设备。
智能变电站以太网交换机讲解
变电站综合自动化
智能变电站以太网交换机
1、特点：
采用存储-转发机制， 消除冲突 MAC 地址学习、优先级和VLAN技术可以优化数据流 双绞线端口支持自动协商和自动交叉功能
即插即用，易于实现 采用RSTP支持各种拓扑结构 (总线, 星形, 环形, 网状)
Hub采用的CSMA/CD链路访问机制已经过时
2 2
◆多个出口数据队列，较高优先 级的数据可以先被发送
◆对实时数据（如声音/GOOSE）
减少抖动和网络延迟
◆与802.1Q VLAN共享标签字节
重庆电力高等专科学校
变电站综合自动化
智能变电站以太网交换机
4、组播处理
重要性
过程层通信(GOOSE和采样值)均依赖组播！
装置组播过滤方案
A B
●普通交换机把组播向所有端口转发（当广播处理） ●以太网卡硬件依靠Hash算法进行过滤 ●很可能误收！
智能变电站以太网交换机
6、组播运作步骤
-要接收某个组数 据的设备需发送 Declaration A B -组播数据发送 者、转发者需 Register
组播运 作步骤
-转发者重新 组织发送 Declaration
C
D
-长时间无 Declaration时会 终止组播的发送
重庆电力高等专科学校
变电站综合自动化
重庆电力高等专科学校
变电站综合自动化
智能变电站以太网交换机
2、IEC 61850交换机的网络管理功能
重要
不重 要
●IGMP Snooping ●链接聚合 (IEEE 802.3ad) ●三层交换
可选 ●网络状态显示, 统计, 故障分析 功能(SNMP) ●Rapid Spanning Tree (IEEE802.1w专科学校
智能变电站网络交换机技术规范讲解
Q/GDW 429 — 2010ICS 29.240国家电网公司企业标准Q / GDW 429 — 2010智能变电站网络交换机技术规范The technical specification for Ethernet LAN switch in Smart Substation2010-××-××发布2010-××-××实施国家电网公司发布Q/GDWQ/GDW 429 — 2010I目次前言 ······························································································································ II 1 范围··························································································································· 1 2 引用标准 ····················································································································· 1 3 基本技术条件 ··············································································································· 1 4 主要性能要求 ··············································································································· 3 5 安装要求 ····················································································································· 6 6 技术服务 ····················································································································· 6 编制说明 (7)Q/GDW 429 — 2010II前言由于现行国家标准、行业标准、企业标准和IEC 标准等未统一智能变电站网络交换机技术要求等内容，为使智能变电站网络交换机选型、设备采购等工作有所遵循，特编制本标准。
2024年工业以太网交换机市场需求分析
2024年工业以太网交换机市场需求分析1. 市场概述随着工业自动化的发展和智能制造的兴起，工业以太网交换机作为连接和传输工业网络数据的关键设备，在市场上逐渐得到广泛应用。
工业以太网交换机具有高效稳定、实时性强、可靠性高等特点，适用于工业环境中复杂的数据通信需求。
本文将对工业以太网交换机市场的需求进行分析。
2. 市场需求分析2.1 工业自动化需求驱动市场增长随着工业自动化程度的不断提高，对数据通信的需求也越来越高。
工业以太网交换机具备高带宽、低延迟和高可靠性等特点，能够满足工业自动化环境中大量数据的传输需求。
工业以太网交换机以其优异的性能，成为工业自动化领域中不可或缺的设备，推动了市场需求的增长。
2.2 智能制造加速工业以太网交换机市场发展智能制造作为当前工业领域的重要发展方向，对数据通信的需求更加迫切。
工业以太网交换机在工业互联网中起到连接和传输数据的关键作用，为实现智能制造提供了坚实的基础设施。
智能制造的推动下，工业以太网交换机市场迎来了快速的发展。
2.3 工业互联网安全需求促进市场增长随着工业互联网的兴起，工业网络的安全问题日益凸显。
工业以太网交换机通过支持网络安全功能，能有效保护工业网络的数据和设备免受网络攻击。
企业对工业互联网安全的重视，推动了工业以太网交换机市场的增长。
2.4 新兴应用领域需求拉动市场发展除了传统的工业自动化应用外，新兴应用领域也对工业以太网交换机提出了需求。
例如智慧城市、智能交通、物联网等领域的发展，都需要大量的数据通信和网络连接。
工业以太网交换机的高效稳定性和可靠性，使其成为这些新兴应用领域的重要设备，带动了市场的增长。
3. 市场前景展望随着工业自动化和智能制造的进一步发展，工业以太网交换机市场有望持续增长。
未来，工业以太网交换机将继续向高带宽、低延迟、高安全性和可靠性的方向发展，以满足不断增长的工业网络数据传输需求。
同时，新兴应用领域的发展也将进一步拉动市场需求的增长。
智能变电站网络通讯调试注意问题的探讨
智能变电站网络通讯调试注意问题的探讨摘要：针对智能变电站网络通讯调试注意事项，阐述了智能变电站的网络构架，介绍了智能变电站VLAN技术原理，分析了智能变电站交换机的原理与应用,为智能化变电站网络通讯稳定性运行提供保障。
关键词：智能化变电站；网络架构；交换机；1、智能变电站网架结构过程层组网的设计目标主要明确以下两点：第一、该网络是取代原来的二次接线，对实时性、安全性和可靠性要求很高；第二、一个交换机的故障要尽可能减少影响保护的套数。
基于上述两点，总线型网络的可靠性不能满足过程层网络的要求，因为一台交换机故障有可能导致失去多串设备保护。
环形网络,其一有产生网络风暴的可能,其二环网中普遍采用快速生成树技术实现网络的冗余,其网络故障恢复的时间是秒级的,在此期间电网发生故障,将延缓电网切除时间,对电网极为不利。
2、智能变电站VLAN技术原理2.1争用冲突——以太网的性质所决定。
影响：用户数量增加导致通信“变慢”2.2网络广播——TCP/IP协议的性质所决定（如ARP通过广播从IP地址中解析MAC地址）影响：产生大量目标地址为广播地址的无用网络流量2.3解决方案使用路由器分割成小网——组网成本太高3、智能变电站交换机标准网络系统是连接站内各种智能电子设备（IED）的纽带，是数字化变电站自动化系统的命脉。
3.1在功能方面：(1) 支持QoS 服务质量和快速存储转发方式，以保证网络中重要的GOOSE报文得到实时传输；(2) 支持VLAN 实现网段隔离，保证重要数据实时、可靠传输并抑制网络广播风暴；(3) 支持冗余网络拓扑结构，以提高网络的可靠性；(4) 支持RSTP 快速生成树协议，提高网络故障时的收敛速度，避免网络环回和抑制网络广播风暴等。
3.2在电磁兼容方面：要求能在强电磁干扰、电击、雷击等环境下正常工作。
3.3在环境温度方面：满足宽温范围，能在极端恶劣的温度条件下可靠运行。
3.4在机械结构方面：满足特定的防尘、防潮、防水要求；具备良好的散热条件；能承受强振动、大冲击的外力等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
智能变电站中工业以太网交换机要求在智能变电站普遍采用合并单元进行过程层数字化采样值数据传输、依靠GOOSE报文传输一次设备状态和控制命令的背景下，工业以太网交换机除承载传统的站级通信服务外，开始逐渐替代传统电缆，成为维系一、二次设备关联的中枢设备。
这样对工业以太网交换机的功能、性能和可靠性都提出了非常高的要求。
在IEC 61850标准中，IEC 61850-3《变电站通信网络和系统》第3部分：总体要求，提出了针对工业以太网交换机的环境和电磁兼容要求，具体涉及环境及安全要求（温度、湿度、大气压力、机械和振动、污染和腐蚀），电磁兼容要求（振荡波、辐射电磁场骚扰、快速瞬变、浪涌、工频磁场）和供电要求（电压范围、电压容差、电压中断、电压质量）。
而对于工业以太网交换机的功能要求，IEC 61850并未对其给出相关的标准，因此，其功能测试通常以国内通信行业标准要求和IEEE相关标准为准。
1 工业以太网交换机的功能要求根据国家电网《智能变电站技术导则》的定义，智能变电站具有全站信息数字化、通信平台网络化等基本要求，而这些要求则对承载通信网络的工业以太网交换机提出了以下基本需求：①高性能的信息传输，保证高优先级的用户数据优先传送；②网络流量控制；③冗余网络；④网络工况监视和故障诊断；⑤高精度网络对时协议。
通过IEC61850-3及IEEE 1613《变电站通信网络装置的环境和测试要求》的MOXA交换机（功能特点见附录1）均具有以下功能满足变电站自动化系统的需求：(1)支持IEEE802．3x全双工以太网协议。
全双工数据传输模式能同时支持两个方向的数据发送和接收，在交换机端口上不会发生信息“碰撞”，因此舍弃了半双工以太网的CSMA／CD机制，从而大大降低了数据传输时延。
(2)根据IEEE 802．1P标准，可通过以太网报文头部增加优先级序号进行QOS服务质量标识，由交换机按照流量分配原则或权重设置进行优先转发。
(3)虚拟局域网(VLAN)技术和多播过滤技术可进行通信区域的划分，有效防止广播风暴并实现安全隔离。
VLAN技术分别基于端口、基于MAC地址和基于协议等，主流标准为IEEE802．1q。
通用的多播技术分静态和动态2种，静态多播主要基于多播MAC地址表；动态多播主要有GMRP和IGMP snooping 2种协议。
(4)基于交换机的标准网络冗余技术主要是IEEE 802．1D生成树STP协议和IEEE 802．1W快速生成树RSTP协议。
IEEE 802．1D协议下生成树的收敛时间约为60 s，而IEEE 802．1W对其进行了改进，收敛时间约为l一10 s(目前正普遍达到100 ms)。
(5)目前较开放的SNMP协议能够支持监控交换机端口、划分VLAN、设置Trunk端口等管理功能。
(6)PTP精确时钟协议(IEEE 1588)使用硬件和软件配合的方式，能达到亚微秒级的时间同步精度。
工业以太网交换机需特别支持E2E (End-to-End)和P2P(Peer-to-Peer)透明时钟技术。
数字化变电站自动化系统组网采用变电站总线加过程总线的组网方案，并且变电站总线采用环网而过程总线采用面向间隔的星状网结构时，构成变电站总线的以太网交换机就需要选择支持IEEE802．3x （全双工以太网协议）、IEEE802．1p（QoS）、IEEE802．1q（VLAN）、IEEE802．1w（RSTP）和IGMP Snooping五种协议的交换机，而构成过程总线的以太网交换机则只需要支持IEEE8O2．3x（全双工以太网协议）即可。
如果系统组网采用变电站总线与过程总线合并为一个物理网的方案，则系统中的以太网交换机都应该支持IEEE802．1p优先级排队协议，以确保对实时性要求高的信息流优先进行传输。
如果这个合并的物理网络是一个环网或者安排有冗余路径，那么系统中的交换机还应该支持IEEE802．1w快速生成树协议或者其他网络冗余协议。
2 工业以太网交换机的环境及安全要求(1)环境温湿度要求IEC61850-3规定，在变电站中运行的通信设备(如工业以太网交换机)应能满足IEC 60870-2-2推荐的环境温度要求。
该标准将设备的工作场所分为以下4类：①A类，空调场所；②B类，封闭的加热或制冷场所；③C类，遮蔽场所；④D类，室外场所。
在变电站中运行的工业以太网交换机大多数都处于C类环境(遮蔽场所)。
对环境类型c的工作和贮存环境温湿度，该标准又细分为4种：①Cl，温度-5℃～+45℃，湿度5％～95％；②C2，温度-25℃～+55℃，湿度10％～100％；③C3，温度-40℃～+70℃，湿度10％～100％；④Cx，特定。
对智能变电站中的工业以太网交换机应根据实际情况。
要求其满足C2、C3或者Cx(如温度-25℃～+85℃，湿度95％)规定的工作环境温、湿度范围，如安装在变电站控制室内的交换机，可要求其满足C2标准；安装在开关场的交换机，可要求其满足C3或Cx标准。
(2) 绝缘性能要求a）绝缘电阻在试验的标准大气条件下，装置的外引带电回路部分和外露非带电金属部分及外壳之间，以及电气上无联系的各回路之间，用1000V 的直流兆欧表测量其绝缘电阻值，应不小于20MΩ。
b）介质强度1）在试验的标准大气条件下，装置应能承受频率为50Hz，历时1min的工频耐压试验而无击穿闪络及元器件损坏现象；2）工频试验电压值按表1选择。
也可以采用直流试验电压，其值应为规定的工频试验电压值的1.4倍；3）试验过程中，任一被试回路施加电压时其余回路等电位互联接地。
表1工频试验电压值被测回路额定绝缘电压（V）试验电压AC（V）整机引出端子和背板线——地＞60～250 2000 直流输入回路——地＞60～250 2000信号输出触点——地＞60～250 2000无电气联系的各回路之间＞60～250 2000以太网（电）接口——地≤60 500(3) 低气压要求需要测试交换机在低气压，特别是高温、低气压条件下的性能，主要包括绝缘性能和产品性能，如测试条件为70 kPa(对应于海拔3000 m)、环境温度为+55℃。
(4) 机械性能要求一般变电站环境都有轻度的振动和冲击，其场所属于Bm级(见IEC 60870-2-2中的规定)，该级别也适用于良好的运输条件(如具有减震装置)。
因此，在机械结构要求方面，工业以太网交换机需要通过振动和冲击耐久度检验，等级为Bm级。
(5) 电源影响要求1）额定电压：DC 220/110V。
为调试方便，交换机也应支持220V AC交流供电2）允许偏差： 20％～+15％3）纹波系数：不大于5％采用交流电源供电时，进行交流电源谐波、交流电源电压和频率变化检验；采用直流电源供电时，进行电源电压中断直流电源电压变化、直流电源输入纹波检验。
3 工业以太网交换机电磁兼容要求在IEC 61850-3标准中，较为全面地规定了通信设备需满足17626系列的电磁兼容要求，包括振荡波、辐射电磁场、快速瞬变、浪涌、射频场感应的传导骚扰、工频磁场、阻尼振荡磁场、共模传导干扰等项目。
除此之外，该标准还规定了通信设备在正常运行时去消其电磁发射值不应超出规定的要求，以免干扰其他设备的正常运行。
4 EPA 交换机测试结果对比 （1）功能对比EPA 工业以太网交换机全双工以太网协议 支持 IEEE802．1p （QoS ） 不支持 IEEE802．1q （VLAN ）不支持 环网冗余协议 DRP IGMP Snooping 不支持 IEEE 1588 不支持 端口镜像不支持（2）环境及安全要求测试对比 1）温湿度测试EPA 工业以太网交换机 户内规定使用温湿度户外规定使用温湿度 操作温度 10c -︒~c ︒60-5℃～+45℃ -25℃～+55℃ 相对湿度 0%~100%（无凝露） 0%~95％ 0%~95％ 工作状态正常测试结果：EPA 工业以太网交换机符合户内规定使用温度，但不符合户外规定使用温度。
2）绝缘性能要求 未测试 3）低气压要求 未测试4) 机械性能要求 未测试5) 电源影响要求 未测试（3）电磁兼容测试对比抗干扰性能要求和试验试验参考标准严酷等级EPA交换机达到等级静电放电抗扰度GB/T 17626.2 4级未测试射频电磁场辐射抗扰GB/T 17626.3 3级3级度电快速瞬变脉冲群抗GB/T 17626.4 4级4级扰度浪涌（冲击）抗扰度GB/T 17626.5 3级3级射频场感应的传导骚GB/T 17626.6 3级未测试扰抗扰度工频磁场抗扰度GB/T 17626.8 5级未测试脉冲磁场抗扰度GB/T 17626.9 5级未测试阻尼振荡磁场抗扰度GB/T 17626-10 3级未测试振荡波抗扰度GB/T 17626.12 2级未测试直流电源暂降、暂时GB/T 17626.29 0％0%中断抗扰度测试结果：EPA交换机在射频电磁场辐射抗扰度，电快速瞬变脉冲群抗扰度，浪涌（冲击）抗扰度，直流电源暂降、暂时中断抗扰度测试中达到要求；工频磁场抗扰度，静电放电抗扰度，射频场感应的传导骚扰抗扰度，脉冲磁场抗扰度，阻尼振荡磁场抗扰度，振荡波抗扰度因无检测设备未检测附件1符合IEC61850-3和IEEE6163标准的MOXA交换机介绍MOXA PT-7728是一款高性能的交换机。
MOXA PT-7728 满足变电站自动化系统（IEC 61850-3，IEEE 1613）、交通控制系统（NEMA TS2）和轨道交通系统（EN50121-4）的需求。
PT-7728可组建高性能的千兆以太网骨干网络、冗余环网，它具备24/48 VDC或110/220 VDC/VAC冗余电源输入的功能，在提高网络通信稳定性的同时还可以节省布线。
MOXA PT-7728 模块化的设计为用户提供更加轻松的组网方式，4个千兆端口和24个以太网口让您在组建网络时更加灵活。
MOXA PT-7728 还可以选择前/后出线的方式，非常适合您的各种应用。
特点：- 支持Turbo Ring和RSTP/STP（IEEE802.1W/D）- IGMP Snooping和GMRP过滤多播封包- 支持基于端口的VLAN、IEEE 802.1Q VLAN和GVRP协议，轻松实现网络管理- 通过QoS--IEEE 802.1p/1Q和TOS/DiffServ提升决策机制- 采用802.3ad，LACP优化网络带宽- 支持IEEE 802.1X和https/SSL，增强网络安全性- SNMP V1/V2c/V3用于不同级别的网络管理- 采用RMON提升网络监控能力- ABC-01自动备份配置器- 带宽管理可以阻止不可预料的网络状态，端口锁定只允许授权的MAC地址访问- 端口镜像用于在线调试- 异常事件通过E-mail和继电器自动输出报警- 自动恢复连接设备的IP地址- Line-swap快速恢复- 可通过web浏览器、Telnet/Serial console，Windows Utility 和ABC-01配置。