智能变电站网络测试真型平台实施方案

智能变电站网络测试真型平台实施方案

中国电力科学研究院

2013年2月

目 录

目 录 ........................................................................................................................................... 2 1． 背景介绍 ........................................................................................................................... 3 2． 工作介绍 ........................................................................................................................... 3 3． 智能变电站组网应用方案测试 ....................................................................................... 3

3.1 智能变电站仿真测试系统 ........................................................................................... 3

3.1.1 模拟一次系统 ................................................................................................... 3 3.1.2 二次设备配置 ................................................................................................... 5 3.2 装置信息流 ................................................................................................................... 7

3.2.1 主变间隔内信息交换 ....................................................................................... 7 3.2.2 110kV线路间隔内信息交换 ............................................................................ 8 3.2.3 110kV母联间隔内信息交换 ............................................................................ 8 3.2.4 110kV间隔间信息交换 .................................................................................... 9 3.3 网络配置方案 ............................................................................................................... 9

3.3.1 整体思路 ........................................................................................................... 9 3.3.2 三网合一组网方案如下 ................................................................................. 10 3.3.3 “三层两网”组网方案如下 ......................................................................... 13 3.4 试验项目 ..................................................................................................................... 17

3.4.1 交换机 ............................................................................................................. 17 3.4.2 保护功能测试 ................................................................................................. 25 3.4.3 测控及监控主机功能测试 ............................................................................. 26 3.4.4 网络负载测试 ................................................................................................. 26

4． 时间计划 ......................................................................................................................... 27

1． 背景介绍

2． 工作介绍

3． 智能变电站组网应用方案测试

智能网络结构的选取与设备运行性能、经济型、易维护性及可扩展性等多种因素相关，而设备运行性能则是其中最重要的决定因素。智能变电站网络的选择与网络应用设备的技术发展水平密切相关。因此，要分析现阶段智能变电站采用“三层一网”及“三层两网”网络结构的合理性，需要针对不同网络结构进行网络性能、设备性能的测试研究，为网络技术的应用提供参考依据。

3.1 智能变电站仿真测试系统 3.1.1

模拟一次系统

根据110kV电压等级新一代智能变电站网络应用方案研究需求，本期模拟系统按新一代智能变电站110kV变电站考虑，如图3.1-1所示。

10kV

图3.1-1 网络测试平台110kV新一代智能变电站一次系统接线图

110kV

3.1.2 二次设备配置

测试所需二次设备配置如表3所示，其中“三层一网”方式中采用站控层与过程层信息分口处理方式，过程层网络对时、SV、GOOSE共口处理；装置条件具备时采用站控层与过程层信息共口处理方式；“三层两网” 方式中过程层网络对时、SV、GOOSE共口处理。下表列出的仅是保护、测控、监视相关的必要配置，实际测试考虑最大化信息流配置原则，同时考虑不同设备厂家测试设备代表性及差异性等因素，保护及测控装置考虑三个厂家；交换机考虑采用针对“三层一网”技术开发的专用交换机及常规交换机。

表3.1 二次设备配置表（南瑞继保）

表3.2 二次设备配置表（许继电气）

表3.3 二次设备配置表（南瑞科技）

3.2 装置信息流 3.2.1

主变间隔内信息交换

电电电电电

SVMU

图3.2-1 主变间隔内信息交换

3.2.2 110kV线路间隔内信息交换

电电电电电电电电电电电电电

图3.2-2 110kV线路间隔内信息交换

3.2.3 110kV母联间隔内信息交换

电电电电电电电电电电电电电

图3.2-3 110kV母联间隔内信息交换

3.2.4 110kV间隔间信息交换

SV电电

图3.2-4 110kV间隔间信息交换

3.3 网络配置方案 3.3.1

整体思路

1、保护测控装置均考虑配置三个厂家设备，合并单元、智能终端单套配置。

2、“三层一网”采用的交换机配置与“三层两网”过程层网络交

换机完全相同，只不过“三层两网”增加站控层交换机。两种组网方式切换非常简单。

3、全站主要采用静态组播的配置方法进行划分，最大限度的优化网络流量。对未定义组播采用丢弃策略。【那交换机得支持ICD才可以】

4、全站采用VLAN进行大的方向区分，通过填写SCD文件VID选项=101使所有GOOSE、SV携带VID=101进入交换机，第一套装置都为101，第二套为201，第三套为301；一网时，MMS报文通过交换机的PVID获取VID=102，并在出交换机进入装置或后台时去掉VLAN tag，但需要注意级联端口仍保留此VLAN tag。

5、全站SV优先级为7，GOOSE优先级为4,即SV优先级高于GOOSE优先级。

6、开启交换机风暴抑制功能，初步设定交换机流量限制标准：广播报文600K，MMS协议限制20M,SV/GOOSE通过组播地址来限制（SV<10M,GOOSE<2M）。

3.3.2

三网合一组网方案如下

网络配置原则：

1、SV、GOOSE、MMS端口合一；或SV、GOOSE端口合一，MMS端口独立；

2、SV不配置在交换机级联口；

3、在SCD中为第一套装置配置VID=101，第二套装置配置VID=201，第三套装置VID=301，合并单元、智能终端配置VID=101；

4、在交换机上为MMS配置PVID=102；

5、在交换机上根据过程层连线需求完成静态组播配置。

图3.3-1 交换机布局全览

110kV电电电电B

电电电A

110kV电电1电电3电电A电电C

电电电A

图3.3-2“三层一网”组网方案（过程层、站控层信息分口处理）

电电1电电3电电A电电C

电电电A

电电电A

图3.3-3“三层一网”组网方案（过程层、站控层信息共口处理）

3.3.3 “三层两网”组网方案如下

网络配置原则：

1、SV、GOOSE端口合一； 2、SV不上级联口；

3、在SCD中为第一套装置配置VID=101，第二套装置配置VID=201 4、在交换机上为MMS配置PVID=102；

5、在交换机上根据过程层连线需求完成静态组播配置。

电电电电电电电电电电电110kV电110kV电110kV电电电电电电电电A电电电B电电电C电电电电A电电电电电电电电B电电电电电电电电C

电电3电电A电电C

A

A

图3.3-4 “三层两网”过程层组网方案

110kV110kV110kV

110kV电电电1电电2电电2

电电电B电电B电电A电电C

10kV

10kV电10kV电10kV电

电电

电电电电电电电电电

电电

电电2电电电电电C电电电A电B电电CA

图3.3-5 “三层两网”站控层网组网方案

3.4 试验项目 3.4.1

交换机

1、吞吐量测试

测试目的：测试交换机吞吐量。 测试方法：

1）将交换机单业务版上所有端口与流量发生器相连（也可根据实际需要配置，或采用蛇形配置端口的链接）；

2）配置流量发生器，测试帧长度分别为（64、128、256、512、1024、1280、1518）字节；

3）选择测试吞吐量，测试时间30s。 2、转发速率测试

测试目的：在不同帧长度下均能以线速转发数据帧。 测试方法：

1）将交换机所有端口与流量发生器相连；

2）从一端口以最大负荷，不同帧长度（64、128、256、512、1024、1280、1518）发送数据； 3）记录帧转发速率。 3、交换机时延测试

测试目的：测试交换机重载情况下时延。 测试方法：

1）将交换机所有端口与流量发生器相连； 2）以端口能力100%发送数据；

3）计算时延。 4、丢帧率测试

测试目的：测试吞吐量下的丢帧率。 测试方法：

1）将交换机任意两个端口与测试仪相连接； 2）两个端口同时以端口吞吐量互相发送数据；

3）测试帧长度分别为(64、128、256、512、1024、1280、1518)字节，记录不同帧长的帧丢失率。 5、MAC地址表容量测试

测试目的：测试MAC地址表的最大容量。 测试方法：

1）将交换机三个端口与测试仪连接，分别为Port1（测试端口），Port2（学习端口），Port3（监视端口）；

2）配制数据质量分析仪由Port1端口向Port2端口发送带有不同MAC地址的数据帧，Port2端口接收数据帧，帧长64字节； 3）增大Port1端口向Port2端口发送带有不同MAC地址的数据帧，直到Port3接收到数据帧；

4）使Port3刚好收不到数据帧时，Port1发送的数据帧数即为地址缓存能力。 6、优先级队列测试

测试目的：测试优先级数目。 测试方法：

1）从交换机任意选取三个端口与测试仪相连接，分别定为Port1、Port2和Port3；

2）Port1和Port2同时以最大负荷向Port3发送数据； 3）在Port1和Port2分别构造4个不同优先级的数据流； 4）记录不同数据流的帧丢失率，判断优先级是否设置成功。 7、VLAN功能测试

测试目的：交换机VLAN功能测试。 测试方法：

1）将两台交换机通过电口或光口连接；

2）分别从两台交换机任意选取一个端口与测试仪相连接； 3）其中一个端口向另一个端口以最大负荷发送数据； 4）在发送端口构造4个数据流测试VLAN， Stream1：典型GOOSE报文，VID为0； Stream2：普通IP报文，VID缺省设置；

Stream3 、stream4：普通IP报文，VID为不同，但不缺省； 5）记录不同数据流的帧丢失率，判断VLAN是否划分成功。 8、环网恢复时间

测试目的：测试交换机环网恢复时间。 测试方法：

将4台交换机按照图3.4-1连接，在整个试验过程中在Port1、Port2发送等比例的数据流（数据流1为GOOSE报文，优先级为4；数据流2为普通TCP数据流，优先级为1），在Port3、Port4发送

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