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关键字：MOXA 以太网 数字化变电站
0引言
高压变电站是大区域电力能源管理的基本节点,其数字化通信是现代电力系统管理运行的基础，通常面临强电磁干扰和室外恶劣环境，属于自动化设备安全性要求极高的应用领域。因此，建立一个高可靠、坚固的变电站自动化数字通信网络是保证电力输送与配电过程顺利进行的关键环节。这类环境中的网络设备必须满足最高的电磁干扰EMI防护要求，工业可靠性要求以及环境适应性要求。
1大型变电站以太网架构
1.1系统通信任务
大型变电站自动化系统对电网和输电线路的电流量进行实时监视，因此，要求保证变电站与远程控制室之间的无间断优先数据通信的可靠性外，还应满足变电站中多个标准与专有协议的要求。作为标准变电站通信协议，IEC61850规定了网络设备的通信规范，从而满足基于以太网技术的可扩展性与兼容性要求。
1.2系统通信要求
大型变电站自动化系统通信要求如下：
（1）对恶劣电磁干扰EMI环境的防护能力，网络设备符合IEC61850-3变电站环境认证或IEEE1613电力配电站中通信网络设备的环境和测试要求，提供最佳的EMI屏蔽能力和无故障通信能力；
（2）网络的高可用性，冗余以太网结构实现安全的数据通信；
（3）坚固的光线连接，光线电缆连接具备无噪声、远距离传输特点，带宽的可扩展能力满足未来升级要求；
（4）能够承受极端环境变化，变电站环境的温度边界条件变化非常大，变电站局域网LAN必须能够在宽温条件下可靠运行；
（5）大型变电站3层路由功能，路由能力可以提升大规模变电站网络的整体网络性能。
2MOXA数字化变电站解决方案
基于MOXA3层以太网架构的大型数字化变电站解决方案如图1所示。
图1MOXA数字化变电站解决方案
2.1总体网络架构
整个变电站监控体系采用双星型网络连接，站控层采用MOXAPT7728电力交换机搭建，过程层则采用PT7324电力交换机搭建。当系统网络出现故障时，既可通过现场交换机的继电器输出报警信息，也可通过E-mail、SNMPTrap方式把故障点及原因报告给站控层管理员，便于及时做出判断和维护。过程层采用传统互感器，通过MU合并单元将其同步采集信号转化为数字帧送出，并将此信息透过交换机向间隔层传递，从而在对一次设备、二次设备的监控过程中完全实现了数字化操作。
2.2方案的优势
MOXA数字化变电站解决方案的优势有:
（1）双星型连接有效的规避了单一网络出故障时系统失效的风险，使数字化通信在网络间得到双向备份；
（2）当监控分站的支干网络出现故障时，不会影响到主干网络的通信；
（3）系统扩展时，规避了环网的解环风险，借助MU设备和交换机设备可以迅速实现系统的数字化扩展，提高了变电站的监控效率。
2.3核心技术
MOXA以太网架构的核心技术有：
（1）站控层采用的PT7728高性能电力交换机满足变电站自动化系统（IEC61850-3，IEEE1613）的工业级别性能需求。PT-7728可组建高性能的千兆以太网骨干网络、冗余环网，具备24/48VDC或110/220VDC/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节省布线，模块化的设计为用户提供更加轻松，灵活的组网方式。
（2）网站顶层交换机PT7728支持TurboRing和RSTP/STP（IEEE802.1W/D）；IGMPSnooping和GMRP过滤多播封包；支持基于端口的VLAN、IEEE802.1QVLAN和GVRP协议，可轻松实现网络管理；通过Q0S-IEEE802.1p/1Q和TOS/DiffServ提升决策机制；采用802.3ad，LACP优化网络带宽；支持IEEE802.1X和https/SSL，增强网络安全性；SNMPV1/V2/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或继电器自动输出报警信息；自动恢复连接设备的IP地址；Line-swap快速恢复。
3MOXA数字化变电站应用案例
3.1数字化变电站网络实施方案（鞍山）
鞍山数字化变电站网络方案如图2所示。
图2MOXA数字化变电站解决方案
鞍山数字化变电站网络方案介绍如下：
（1）架构设计。IEC61850后台软件、测控和保护装置、远动工作站装置、接入其它智能设备的规约转换设备，组成基于IEC61850的变电站自动化系统。在间隔层和站控层实现IEC61850，采用MOXAPT7728系列交换机实现数字化通信和GOOSE报文的传递。过程层设备仍然采用传统的TA、TV和开关设备，间隔层设备与过程层设备间通过MU装置相连。测控装置按照间隔进行配置，实现对一次设备的监视与控制。测控和保护装置采用IEC61850规约与监控后台、远动机通信，同时为完成间隔层的联锁功能，测控装置之间需以IEC61850规约相互通信。
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