Podstacje elekt.

Koncepcja budowy sieci teletransmisyjnych Ethernet
w podstacjach energetycznych...
W dobie innowacyjnych technologii i nieustannie rosnącego zapotrzebowania
na szybką, niezawodną transmisję danych nowoczesne modele komunikacji
wymagają
perspektywicznie
zorientowanych
koncepcji
sieciowych.
Współczesne tendencje wskazują na światłowód, jako na medium będące
podstawą teletransmisyjnej sieci przyszłości oraz na Ethernet, jako na
powszechnie stosowany standard w sieciach przemysłowych.
Sieci Ethernet zdominowały obecnie rynek rozwiązań przemysłowych i wypierają
szeroko stosowane do tej pory rozwiązania. Jest to standard, który od lat doskonale
sprawdza się w sieciach biurowych. Oczywiście urządzenia przemysłowe muszą
spełniać pewne dodatkowe wymogi związane z pracą w trudnych warunkach,
niezawodnością transmisji, odpornością na uszkodzenia, automatyczną konfiguracją
połączeń nadmiarowych, a także prostotą instalacji, lecz w dalszym ciągu bazują one
na standardzie doskonale znanym od wielu lat – standardzie Ethernet.
Rozwiązania Ethernet są stosowane obecnie w różnych branżach: górnictwo,
przemysł chemiczny, transport, kolej, przemysł spożywczy, wojsko, a także
w sektorze energetycznym.
Opis koncepcji sieci Ethernet w podstacjach energetycznych
Dzięki zastosowaniu światłowodu, jako podstawowego medium transmisyjnego
możliwa jest transmisja danych na znacznie większe odległości w porównaniu do
zwykłego okablowania miedzianego. Pozwala to na łatwe połączenia pomiędzy
podstacjami energetycznymi.
Zastosowanie sieci światłowodowych w obrębie podstacji energetycznej eliminuje
problemy związane z wysokim poziomem zakłóceń elektromagnetycznych, który
panuje w obrębie podstacji.
Istniejące obecnie urządzenia systemów sterowania, kontroli i telemechaniki
umożliwają łagodną i łatwą migrację do sieci Ethernet. Zazwyczaj sygnały te
charakteryzują się niewielkim zapotrzebowaniem na pasmo, więc przepustowość
1 Gbps jest w zupełności wystarczająca do realizacji połączeń w obrębie podstacji
energetycznych.
Zastosowanie
przełączników
wieloportowych
umożliwia
wykorzystanie tylko jednej pary włókien do transmisji danych dla wszystkich
wymienionych systemów.
Rozwiązania monitoringu obiektów, które stają się elementem niezbędnym
w nowoczesnych podstacjach energetycznych, także działają w oparciu o protokół IP.
1|Strona
Wszystkie powyższe cechy systemów teletransmisyjnych sektora energetycznego
w połączeniu ze specjalną linią produktów dedykowanych dla energetyki uzasadniają
słuszność stosowania koncepcji przemysłowego Ethernetu w tym obszarze.
Rys. 1. Przykładowa aplikacja wykorzystująca przełączniki Ethernet działające
w pierścieniu.
Szczególne wymagania dla sieci Ethernet w podstacjach energetycznych:
 Wysoki poziom zakłóceń elektromagnetycznych;
 Duże odległości pomiędzy lokalizacjami;
 Szeroki zakres temperaturowy pracy;
 Integracja różnych usług;
 Redundancja, wydajność, niezawodność;
 Niskie koszty oraz łatwa modernizacja;
 Nowoczesne rozwiązanie;
 Zaawansowane zarządzanie;
2|Strona
Wymagane standardy:
 IEC 61850: standard dla komunikacji
w środowiskach podstacji energetycznych;
 IEC 61850-3: określa stopień odporności na
zakłócenia środowiskowe i elektromagnetyczne
dla sieci oraz systemów energetycznych;
 IEEE 1613: zawiera wymagania odnośnie
środowiska pracy i testów dla urządzeń;
Urządzenia
Rys 2. Przełącznik przemysłowy.
Przełączniki MICROSENS, zostały zbudowane specjalnie pod kątem ich
zastosowania w teletransmisyjnych sieciach podstacji eneregtycznych, a co za tym
idzie spełniają wymogi stawiane przed tymi, bardzo wymagającymi aplikacjami.
3|Strona
Przełączniki MICROSENS są technologicznie zaawansowanymi urządzeniami
warstwy drugiej z zaimplementowanymi mechanizmami nadawania priorytetów
(w warstwie pierwszej, drugiej i trzeciej) oraz mechanizmem Voice VLAN ID dla
aplikacji VoIP. Urządzenia obsługują sieci VLAN zgodnie z IEEE 802.1Q (istnieje
możliwość zdefiniowania do 64 podsieci VLAN) oraz IGMP Snooping dla strumieni
multicast. Przełączniki wspierają również zasilanie urządzeń końcowych przez
skrętkę PoE (Power over Ethernet) zgodnie z IEEE 802.3af.
Wspierany jest także standard 802.1x przeznaczony do kontrolowania dostępu do
sieci. Uniemożliwia on dostęp do sieci w sytuacji, gdy uwierzytelnienie za
pośrednictwem serwera Radius nie powiedzie się. W celu umożliwienia
uwierzytelniania urządzeń końcowych zaimplementowano mechanizm Radius MAC
Authentication. Istnieje także metoda blokowania dostępu do sieci określonym
adresom MAC (MAC locking). W tym przypadku adresy można przypisać ręcznie, jak
również, określona liczba adresów może być wykryta automatycznie. Dodatkowo
wspomnieć należy o funkcjonalnościach takich jak: Port Monitoring oraz MAC Table
Monitoring.
Komunikacja z urządzeniami odbywa się przez SNMP, WWW, Telnet lub Network
Management Platform. Zaimplementowano wsparcie dla SYSLOG oraz SNMP traps
dla efektywnego raportowania zdarzeń. Nadmiarowe struktury sieciowe realizowane
mogą być z wykorzystaniem protokołów STP/RSTP. Dodatkowo istnieje możliwość
przypisania instancji STP/RSTP do określonej podsieci VLAN. Dla komunikacji
pomiędzy urządzeniami wdrożono obsługę CDP.
Dodatkowo oferowane jest oprogramowanie umożliwiające administrowanie sieciami
przemysłowymi w efektywny sposób. Jest to platforma zarządzająca NMP - Network
Management Platform (również dostępna w wersji Server - NMPS), która zapewnia:






konfigurację, zarządzanie oraz administrację urządzeniami
przyjazny graficzny interfejs
graficzny podgląd urządzeń
graficzną wizualizację sieci (Network Topology Manager)
możliwość grupowania urządzeń, a przez to łatwiejszą ich kontrolę
natychmiastową informację o błędach, która może być wysyłana na maila
administratora
Przemysłowy przełącznik GBE MICROSENS:
 wysokowydajny mechanizm Ringu przeznaczony dla sieci odpornych na
zakłócenia
 zgodność z: IEC 61850-3 2002, IEEE 1613:2003, IEC 60870-2-2:1
 szeroki zakres temperaturowy -40 °C do +75 °C
 bardzo szybka rekonfiguracja
 1x 10/100/1000Base-T
 7x 10/100Base-TX
4|Strona






3 uplinki SFP
24 VDC, redundancja
opcjonalnie PoE IEEE802.3af (48 VDC)
integracja z telefonią IP
możliwość uwierzytelniania
efektywny, scentralizowany system zarządzania
Odporny na błędy mechanizm Ringu – jak działa?





Włączyć mechanizm Ringu na wszystkich urządzeniach
Wybrać ten sam numer Ringu
Zdefiniować wszystkie urządzenia jako Slave
Wybrać urządzenie Master
Fizycznie zamknąć pierścień
Rys 3. Mechanizm Ringu.
5|Strona