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西门子工业以太网交换机在智能电网数字化变电站中的应用案例详解
智能电网也被称为“电网2.0”，它是以物理电网为基础(中国的智能电网是以特高压电网为骨干网架、各电压等级电网协调发展的坚强电网为基础)，将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。工业交换机、网络交换机、以太网交换机作为信息传输的核心节点，对数字化变电站的性能至关重要。
数字化变电站作为智能电网智能配网、智能变电的重要环节，是智能电网的核心研究内容，而数字化变电站是应用IEC61850进行建模和通信的变电站，是由智能化一次设备（电子式互感器、智能化开关等）和网络化二次设备分层（过程层、间隔层、站控层）构建，建立在IEC61850通信规范基础上，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。
其一般分为如下几个部分：(一)智能化的一次设备一次设备被检测的信号回路和被控制的操作驱动回路采用微处理器和光电技术设计，简化了常规机电式继电器及控制回路的结构，数字程控器及数字公共信号网络取代传统的导线连接。换言之，变电站二次回路中常规的继电器及其逻辑回路被可编程序代替，常规的强电模拟信号和控制电缆被光电数字和光纤代替。(二)网络化的二次设备变电站内常规的二次设备，如继电保护装置、防误闭锁装置、测量控制装置、远动装置、故障录波装置、电压无功控制、同期操作装置以及正在发展中的在线状态检测装置等全部基于标准化、模块化的微处理机设计制造，设备之间的连接全部采用高速的网络通信，二次设备不再出现常规功能装置重复的I／O现场接口，通过网络真正实现数据共享、资源其享，常规的功能装置在这里变成了逻辑的功能模块。(三)自动化的运行管理系统变电站运行管理自动化系统应包括电力生产运行数据、状态记录统计无纸化；数据信息分层、分流交换自动化；变电站运行发生故障时能及时提供故障分析报告，指出故障原因，提出故障处理意见；系统能自动发出变电站设备检修报告，即常规的变电站设备“定期检修”改变为“状态检修”。数字化变电站的组网结构对以太网交换机的要求IEC61850标准将变电站自动化系统从网络通信角度分为三层：站控层、间隔层和过程层。系统的结构和通信上采用IEC61850标准体系，自动化系统、继电保护等二次智能设备均采用以太网接口通信，通过面向通用对象变电站事件（GOOSE）的报文实现间隔层I/O测控装置之间联闭锁功能，与继电保护设备统一建模、统一组网，共享统一的信息平台。数字化变电站对西门子以太网交换机的要求（1）性能方面(Performance)电磁兼容性与可靠性需达到或高于保护装置的要求符合 IEC 61850-3, IEEE 1613 CLASS 2 标准提供型式试验报告（2）交换功能方面(Switching Functions)保证GOOSE报文传输，零丢包保证网络实时性，支持优先级支持VLAN支持RSTP网络冗余具有足够的安全性支持链路聚合带端口镜像功能支持组播管理西门子解决方案SCALANCE XR324-4M EEC----专用于 IEC 61850变电站以太网的西门子工业交换机SCALANCE XR324-4M EEC产品系列包括八个产品类型： 供电电源可以选择DC 24 V 和 AC 230 V，端口分别配有正面或背面出线。若为背面出线，则将线束向后敷设，同时可以在正面通过 LED 对设备进行诊断。SCALANCE XR324-4M EEC 采用模块化端口技术，适用于光纤、电气 端口介质模块。机架式交换机 SCALANCE XR324-4M EEC 适合安装于 19 英寸机柜中，具有 16 个内置RJ45 端口以及 4 个介质模块插槽。SCALANCE XR-300EEC 是一款性能强大、适合工业用途的 19 英寸工业以太网交换机，除了具有工业应用功能之外，还具有源自 IT 领域的功能。这些交换机可在恶劣环境条件下使用，其工作温度范围较大，并且具有很高的电磁兼容性（EEC = Enhanced Environmental Conditions）。这些交换机均满足 IEC 61850-3 以及 IEEE 1613 标准的要求。该产品主要应用于具有不同连接介质、网络组件端口密度较高且包括企业网络接口的大型网络。具有充分的冗余功能（STP/RSTP/MRP，链路聚集），可作为冗余管理器使用，并且具有丰富多样的管理/诊断选项（VLAN, Quality of Service, IGMP, RMON），因此可实现较高的设备可用性和可配置性。SCALANCE XR324-4M EEC 的优势 :--西门子XR324-4M ECC业已通过IEC61850-3标准认证，完全符合数字化变电站通讯要求，是变电站通讯安全的重要保障。鉴于未来数字化变电站已经是确定的发展方向，当前普通变电站采用IEC61850-3标准认证产品，可以保障将来变电站升级时，无需再次重新投资购买交换机，节省投资成本。--西门子XR324-4M ECC支持国家工业以太网标准Profinet(GB/Z 20541-2006 )支持TCP/IP和IT标准；--西门子XR324-4M ECC为金属外壳--西门子XR324-4M ECC具备高可靠性，设备平均无故障时间（MTBF）达到43万8000小时（50年），在保障高可靠通讯的同时，设备终身免维护，可节省大量维护成本。--西门子SCALANCE X系列专门针对恶劣的工业应用环境设计制造，可以在高温（＋70°C）(16个小时以内, 可允许85°C)，高湿度（相对湿度95%）环境工作，并且采用自然通风方式散热，达到IP20防护等级。--西门子SCALANCE XR324－4M ECC采用模块化设计，多可带有24个端口，其中有16个集成的RJ45电气端口，以及4个介质插槽，每个插槽可插入一个2 端口光纤或电气介质模块。--三种类型的电源输入:1. DC 24V~48V (冗余)2. DC 60V~250V (冗余或非冗余)3. AC 100V~240V (冗余或非冗余)SCALANCE XR324-4M EEC 所获得的认证--美国舰艇协会--英国劳氏船级社--挪威船级社--德国劳氏船级社--日本海事协会--法国船级社通过包括IEC61850－3的国际标准认证噪声辐射EN 61000-6-4 (Class A)抗干扰性EN 61000-6-2CuL listingUL 60950, CSA C22.2 Nr. 60950,UL 508, CSA C22.2 Nr. 14-M91UL 1604 und 2279 (Hazardous Location)FMFM 3611, FM Hazardous LocationATEX Zone 2EN 50021C-TickAS/NZS 2064 (Class A)CEEN 61000-6-2, EN 61000-6-4变电站认证IEC 61850, IEEE 1613校时IEEE1588 V2
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