Kyland工业交换机在淇县220KV数字化变电站IEEE1588对时系统的应用

摘要：文章阐述了淇县220KV数字化变电站投运的意义，分析了IEEE1588在淇县220KV数字化变电站应用的主要技术优势，重点介绍了淇县220KV数字化变电站网络对时系统的具体方案，最后简述了东土科技工业交换机同步以太网的技术特点。

关键词：工业交换机 IEEE1588 同步以太网数字化变电站 B码对时

1、淇县220KV数字化变电站建设的意义

　　淇县220kV数字化变电站是国家电网公司智能电网建设的试点项目，该变电站也是河南省首座220kV等级的数字化站，过程层网络通过工业以太网组建GOOSE和SV网络，全站通讯成功应用IEEE1588精密时钟对时技术。淇县220kV数字化变电站于2010年12月25日全面投产送电，该站的成功投运将为我国智能电网建设提供更多的参考选择，为智能变电站建设提供更多的参考依据。

2、IEEE1588在淇县220kV数字化变电站应用的主要技术优势

　　IEEE1588对时系统是网络测量和对时系统的精密时钟同步协议标准，其同步精度可以达到亚微秒级，相对于传统的B码对时方式，IEEE1588不但实现了更高的对时精度，而且节省了大量的人力物力，保证了变电站内各个节点的时钟同步。传统的B码对时需要给对时设备提供点到点的线缆铺设，对时网络需要大量的光缆，光纤熔接等工程实施需要耗费大笔的资金，占用大量人力，同时也给后期的检测和维修带来了一定困难，由于对时设备与时钟的距离不同，对时产生的路径延迟也各不相同，而采用IEEE1588对时，只需要将对时设备与IEEE1588工业交换机用少量的光缆连接，通过IEEE1588工业交换机实现对时网络的全覆盖，即可实现全站对时系统的时钟同步，由于工业以太网对时接线简单，占用资源达到了最小化，而且采用了独特的网络延迟请求算法，将网络延时误差消除到最小，因此能够保证对时系统内各个节点的时钟同步。

3、淇县220kV数字化变电站网络方案具体说明：

3.1系统概述:

　　淇县220kV数字化变电站过程层按照不同的电压等级组建SV网和GOOSE网，其中220KV和110KV均采用双母线接线，220KV母线设备、母联间隔、线路间隔以及主变间隔均采用双网结构，GOOSE网、SV网、IEEE1588对时网三网合一，110KV母线设备、母联间隔、线路间隔采用单网结构，35KV部分采用分段接线，按间隔配置交换机。网络对时采用IEEE1588精密对时协议，网络拓扑结构如图1所示。

图1.

3.2 IEEE1588对时方案具体描述:

　　淇县220kV数字化变电站自动化系统设备涉及到多个装置厂家，网络对时需要各厂家装置支持IEEE1588协议。整个过程层网络根据高、中、低三个电压等级分为三个部分，每一部分网络均采用星型的网络结构，中心交换机与分支交换机采用千兆光口互联，分支交换机与终端设备之间采用百兆光口互联。由于工业交换机是构建网络的基本单元，因此在整个对时系统中工业交换机起着传输时钟信息的神经纽带作用，整体网络采用透明时钟P2P的对时模式，网络对时系统具有如下技术特点：
 采用IEEE1588 V2透明时钟P2P对时模式
 以太网光电口、PPS、B码一体化的接口平台
 时钟信息透传VLAN的同步方式
 全千兆PTP接口选择
 简洁的中文配置界面

图2.

　　东土交换机PTP配置界面如图2所示，根据淇县220kV数字化变电站对时系统的配置要求，只需要将对应的版本选择、时钟类型、网络类型和延时测量机制设置配置为对应模式，将交换机需要对时的接口配置为使能，就能够实现全网的时钟同步。

5、同步以太网技术特点简介

　　东土IEEE1588交换机支持G.8261同步以太网协议，通过同时启用同步以太网协议和IEEE1588V2的精密同步时钟传输协议，可以使网络的对时精度更高。

　　同步以太网是一种采用以太网链路码流恢复时钟的技术,由于以太网的物理层编码是4B/5B（FE）和8B/10B（GE），平均每4个BIT就要插入一个附加比特，因此此种编码方式绝对不会出现连续4个1或者4个0，更加便于提取时钟。本地时钟根据同步以太网时钟线路码流中恢复出的时钟信息，调整本地时钟，实现与上级节点频率同步，通过IEEE1588协议的延时测量算法计算相位偏移，从而实现高精度的时钟同步。采用同步以太网技术与IEEE1588技术相结合的技术方案，其结果可以使单级PTP精密时钟精度达到±10ns。

6、结束语：

　　淇县220kV数字化变电站的全面投产送电，不仅标志着IEEE1588对时系统在国内首次成功应用到220KV数字化变电站中，也将为我国智能电网的发展提供更多的选择。东土公司将继续发挥本土企业的优势，为中国智能电网建设提供丰富、更加符合实际应用的工业网络通信产品，同时东土公司希望通过与著名学府、智能电网组织、研究机构、电力企业等机构加强交流和合作，共同创造中国坚强的智能电网，希望通过我们的努力，为智能电网建设贡献中国民族企业的力量。