基于lEC61850的工业以太网交换机技术应用.pdf

高新技术 基于 lEC61850的工业以太网交换机技术应用 李晓辉 (唐钢自动化公司) 【摘 要 】在现代 自动化变电站通信中，IEC61850是一种新的 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 国际标准模式，基于此，对于工业以太网的交换机也提 出了更高的 变电站 自动化系统的命脉。工业以太网交换机作为数字化变电站通 要求。要求对于现代数字化变电站的主体设备，也就是工业以太网 信网络的重要设备，IEC61850．3对其提出了更严格的要求。在功 的交换机必须良好的工作 以达到为网络通信服务的 目的。本文基于 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 IEC61850的光纤工业以太网交换机为主要研究对象，在对数字化变 重要的GOOSE／GSSE报文得到实时传输：(2)支持VLAN实现网段隔 电站进行设计和研究的基础上探讨如何推动变电站 自动化水平更快 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 的向前发展 。 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 【关键词 】IEC61850；网络通信；工业以太网；新技术开发 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 1引言 风暴等。在电磁兼容方面：要求能在强电磁干扰、电击、雷击等环 根据近几年的通信系统资料统计显示，目前全球85％的网络采 境下正常工作。在环境温度方面：满足宽温范围。在机械结构方面： 用以太网技术。尤其是上世纪九十年代初，随着计算机性能的不断 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 提高以及通信量的急剧增加，传统局域网逐渐超出了自身负荷，交 强振动、大冲击的外力等。 换式以太网技术应运而生，大大提高了局域网性能。为了顺应技术 伴随国内数字化变电站的建设，符合 IEC61850标准的工业以太 发展的潮流，各个芯片公司也推出了适用于工业要求的产品．当前 网交换机得到了国内外通信设备供应商的高度重视。严格按照 IEC 电力系统 中，对变电站 自动化 的要求越来越高 ，为方便变 电 61850标准，自主研发了IETH9000系列智能型光纤工业以太网交换 站中各种 IED 的管理以及设备间的互联，就需要一种通用的 机，图l是9000系列结构框图。 通信方式来实现 IEC61850通过对设备的一系列规范化，使其 I盯 H9ODOV ．1 形成一个规范的输出，实现系统的无缝连接。IEC61850标准 是变电站 自动化系统结构和数据通信的国际标准，主要 目的是使不 同厂家的智能电子设备 (IED)通过相同标准实现互操作和信息共享。 IEC61850标准将变电站通信体系分为变电站层、间隔层和过程层。 各层内部和各层之间通过高速以太网实现信息共享。 2 以太两交换机功能原理 2．1交换机主要功能 学习：以太 网交换机了解每一端 口相连设备 的MAC地址 ， 并将地址 同相应的端 口映射起来存放在交换机缓存中的 MAC 地 址表 中 。 转发 ／过滤：当一个数据帧的 目的地址在 MAC地址表中有 映射时，它被转发到连接 目的节点的端 口而不是所有端 口 (如 该数据帧为广播 ／组播帧则转发至所有端 口)。 图 1IETH9000系列结构框 图 消除回路：当交换机包括一个冗余回路时， 以太网交换 3．2方案设计 机通过生成树协议避免回路的产生，同时允许存在后备路径 。 3．2．1硬件部分 2．2交换机 的工作特性 IETHgO00系列交换机均采用工业级、