Требования к коммутаторам для шины процесса

Page 1
background image

Page 2
background image

92

ОБОРУДОВАНИЕ

Требования к коммутаторам
для шины процесса

Смирнов

 

И

.

О

., 

менеджер по продукции «Сетевые технологии» ООО «Феникс Контакт РУС»

ОПИСАНИЕ

 

ШИНЫ

 

ПРОЦЕССА

Шина процесса — это локальная 

сеть, по которой передаются дан-

ные, сформированные в соответ-

ствии со стандартом МЭК 61850-

9-2  LE.  Эти  данные  называются 

SV-потоками.  При  помощи  SV-

потоков передаются мгновенные 

значения  тока  и  напряжения. 

Данные,  передаваемые  по  шине 

процесса,  используются  для  ло-

гики  срабатывания  терминалов 

релейной  защиты,  и  какие-либо 

нарушения в этой сети могут при-

вести  к  ложным  срабатывани-

ям  или  к  отказам  срабатывания 

в случае возникновения коротко-

го замыкания.

Функции  обычных  промыш-

ленных  коммутаторов  для  шины 

процесса  недостаточно.  Комму-

таторы  шины  процесса  должны 

иметь повышенную ЭМС и иметь 

дополнительные функции.

В состав этих функций входят:

 

– аппаратная поддержка PTPv2;

 

– высокая  скорость  передачи 

данных;

 

– управление потоками;

 

– функции безопасности.

АППАРАТНАЯ

 

ПОДДЕРЖКА

 

ПРОТОКОЛА

 

PTPV2

Протокол синхронизации време-

ни PTP позволяет добиться точ-

ности  синхронизации  —  1  мкс. 

Точность  1  мс,  которую  обеспе-

чивает  NTP,  недостаточно  для 

организации  шины  процесса. 

К  шине  процесса  подключаются 

измерительные  преобразовате-

ли либо MU, с которых передают-

ся  значения  тока  и  напряжения 

в  шину,  а  также  подключаются 

терминалы  РЗ,  которые  исполь-

зуют эти данные для реализации 

логики  защиты.  Если  использо-

вать  для  синхронизации  NTP, 

то  есть  вероятность  получить 

ложные  срабатывания,  напри-

мер,  дифференциально-фазной 

защиты  (ДФЗ)  линий.  Это  про-

изойдет  из-за  недостаточной 

точности  синхронизации  вре-

мени:  на  один  терминал  может 

прийти  одно  измерение  тока, 

а  на  второй  —  измерение  тока 

за  другой  промежуток  времени, 

что может дать разницу фаз этих 

токов  большую,  чем  в  уставке. 

Это вызовет ложное срабатыва-

ние  терминала  релейной  защи-

ты. Поэтому для шины процесса 

и  важна  высокая  точность  син-

хронизации времени.

В  свою  очередь  нельзя  ста-

вить любые коммутаторы в сеть, 

где используется синхронизация 

времени по PTP, так как каждый 

коммутатор, через который про-

ходит пакет синхронизации, дол-

жен добавить в этот пакет ту за-

держку времени, которую он дал 

при  передаче.  Коммутатор  без 

поддержки PTP этого сделать не 

может. Это скажется на точности 

синхронизации  времени,  и  до-

биться 1 мкс будет невозможно.

Коммутатор  с  поддержкой 

PTPv2 при приеме пакета синхро-

низации на порт фиксирует метку 

времени. Эта метка времени и бу-

дет использоваться для последу-

ющей  корректировки  задержки, 

которую пакет синхронизации по-

лучил на данном коммутаторе.

Коммутаторы могут иметь два 

типа поддержки PTPv2:

 

– программная;

 

– аппаратная.

При  программной  поддержке 

метка  времени  проставляется 

прошивкой  коммутатора.  Про-

грамма  прошивки  работает  в  ци-

кле.  Обработка  запроса  на  про-

ставление метки времени займет 

у  прошивки  несколько  циклов, 

а  не  произойдет  мгновенно.  По-

этому  коммутаторы  с  программ-

ной поддержкой не позволяют до-

биться точности 1 мкс.

Аппаратная 

поддержка, 

в  свою  очередь,  подразумева-

ет, что сам порт умеет простав-

лять метку времени, что как раз 

позволяет  добиться  точности 

1 мкс.

УПРАВЛЕНИЕ

 

ПОТОКАМИ

Управление  потоками  реализу-

ется технологиями VLAN и Multi-

cast.  VLAN  позволяет  сегмен-

тировать  сеть,  разделяя  ее  на 

виртуальные  подсети,  а  под-

держка 

Multicast 

позволяет 

работать  с  потоками  данных. 

Под  поддержкой  Multicast  под-

разумевается  поддержка  про-

токола  IGMP.  Данные  функции 

позволяют  ограничивать  пути 

распространения  широковеща-

тельных  пакетов.  Это  актуально 

для  передачи  большого  количе-

ства SV-потоков.

Промышленный

 

коммутатор

 Phoenix Contact FL SWITCH EP7400

(

вид

 

со

 

стороны

 LCD)


Page 3
background image

93

OOO «Феникс Контакт РУС»

119619, г. Москва,

Ново мещерский пр-д, д. 9, стр. 1

Тел.:  +7 (495) 933-85-48

Факс: +7 (495) 931-97-22

info@phoenixcontact.ru  

www.phoenixcontact.ru

Когда  могут  потребоваться 

функции  управления  потоками? 

Каждый SV-поток достаточно тя-

желый  —  он  весит  4–5  Мбит/с. 

Если  через  порт  со  скоростью 

100  Мбит/с  передается  20  по-

токов, то этот порт уже не спра-

вится  с  нагрузкой.  Для  порта  со 

скоростью  1  Гбит/с  критичным 

станет  нагрузка  в  200  потоков. 

А  такая  нагрузка  на  магистраль 

шины  процесса  крупного  объек-

та, например ТЭЦ, вполне реали-

стична.

Справиться  с  подобными  на-

грузками и распределить нагруз-

ку  по  сети  помогают  как  раз  ин-

струменты управления потоками. 

Каждый SV-поток передается как 

multicast-трафик,  и  при  помощи 

протокола  IGMP  можно  ограни-

чить  распространение  данного 

трафика только теми узлами, ко-

торым  эти  пакеты  необходимы. 

Или же потоки можно разделить 

по разным VLAN’ам, что дает воз-

можность  определить,  куда  по-

токи  могут  быть  переданы.  Обе 

технологии помогают значитель-

но разгрузить сеть.

ПЕРЕДАЧА

 

ДАННЫХ

 

СО

 

СКОРОСТЬЮ

 

ДО

 10 

ГБИТ

/

С

Как  было  изложено  выше,  SV-

потоки достаточно требователь-

ны  к  пропускной  способности 

сети  и  передача  даже  20  пото-

ков  через  коммутатор,  скорость 

портов  которого  100  Мбит/с,  яв-

ляется  проблемой.  На  крупном 

энергетическом  объекте  таких 

потоков  может  быть  достаточно 

много.  И  если  использование 

технологий  VLAN  и  IGMP  и  за-

мена  100-Мбитных  коммутато-

ров  на  гигабитные  для  шкафов 

присоединения еще может быть 

решением,  то  для  организа-

ции  магистралей  потребуют-

ся  большие  скорости,  нежели 

1 Гбит/с. Именно поэтому сейчас 

становятся  актуальными  ком-

мутаторы  с  наличием  каналов 

передачи  данных  со  скоростью

10 Гбит/с.

Более того использование ско-

рости 10 Гбит/с для организации 

магистрали  сети  позволяет  зна-

чительно  повысить  пропускную 

способность ЛВС. Это значит, что 

можно  использовать  одну  сеть 

для передачи и MMS, и GOOSE-

сообщений, и SV-потоков.

ФУНКЦИИ

 

БЕЗОПАСНОСТИ

Шина  процесса  используется 

для  передачи  важнейших  дан-

ных,  без  которых  невозможна 

релейная  защита.  Как  уже  упо-

миналось  выше,  любые  воздей-

ствия на эту сеть могут сказаться 

либо  ложными  срабатываниями, 

либо отказами срабатывания ре-

лейной защиты. Чтобы защитить 

шину  процесса  от  любых  зло-

умышленных  воздействий,  не-

обходимо использовать функции 

информационной  безопасности. 

На  коммутаторе  для  этого  мож-

но настроить MAC-based Security. 

Данная  функция  позволяет  на 

каждый  порт  определить  список 

MAC-адресов,  которые  могут 

иметь доступ к нему. Также мож-

но  использовать  функцию  ACL. 

Данная  функция  позволяет  соз-

давать  более  сложные  правила 

доступа  к  коммутатору  и  опре-

делять  списки  параметров  для 

доступа. То есть определять, кто 

и что могут делать с данными.

КАКИЕ

 

КОММУТАТОРЫ

 

МОЖНО

 

ИСПОЛЬЗОВАТЬ

 

ДЛЯ

 

ОРГАНИЗАЦИИ

 

ШИНЫ

 

ПРОЦЕССА

?

Phoenix Contact выпускает новую 

линейку  модульных  коммута-

торов  для  шины  процесса  —  FL 

SWITCH  EP7400.  Данные  комму-

таторы  поддерживают  все  необ-

ходимые функции:

 

– PTP v2 (IEEE 1518);

 

– возможность 

конфигури-

рования  и  диагностики  по 

SNMP,  CLI,  Web-интерфейса, 

Syslog’а;

 

– горячая  замена  модулей  рас-

ширения;

 

– горячая замена модулей пита-

ния;

 

– RSTP/MSTP/PVRST+;

 

– BPDU Guard, Root Guard, Loop 

Guard, BPDU Filter;

 

– VLAN;

 

– IGMP;

 

– VRRP v2/v3;

 

– Access Control List (L2/L3);

 

– MAC-based Security;

 

– ЭМС,  соответствующая  IEEE 

1613 и IEC 61850-3.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

К коммутаторам, которые исполь-

зуются  для  создания  ЛВС  ЦПС, 

предъявляются серьезные требо-

вания, и необходимо, чтобы дан-

ные  коммутаторы  поддерживали 

специфичные  IT-функции.  Как 

мы  увидели,  данные  требования 

являются  не  безосновательны-

ми  и  более  того,  эти  требования 

растут и в будущем потребуются 

еще более сложные коммутаторы 

для создания полнофункциональ-

ной ЦПС. Phoenix Contact предла-

гает Вам широкий выбор сетево-

го  оборудования,  которое  может 

быть  использовано  и  в  текущих 

проектах, и обеспечит полностью 

весь  необходимый  функционал 

для  Ваших  будущих  проектов 

ЦПС.  

Р

Промышленный

 

коммутатор

 Phoenix Contact FL SWITCH EP7400

(

вид

 

со

 

стороны

 TB)

 6 (57) 2019


Читать онлайн

Шина процесса — это локальная сеть, по которой передаются данные, сформированные в соответствии со стандартом МЭК 61850-9-2 LE. Эти данные называются SV-потоками. При помощи SV-потоков передаются мгновенные значения тока и напряжения. Данные, передаваемые по шине процесса, используются для логики срабатывания терминалов релейной защиты, и какие-либо нарушения в этой сети могут привести к ложным срабатываниям или к отказам срабатывания в случае возникновения короткого замыкания.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»