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1.4通信安全性要求
随着网络通信技术的不断发展,网络信息安全已经成为智能配电网通信建设关注的问题。配电自动化通信网络中入网的设备必须进行安全认证,通过密匙的交互提高配电自动化系统的安全性,拒绝非法用户的接入。
2工业以太网的技术特点
以太网是当今局域网领域采用的居于主导地位的通信协议标准。以太网遵循IEEE802.3标准,采用CSMA/CD(载波监听多路访问及冲突检测)技术,传输介质可以为光纤和双绞线,支持星型、环型、总线型及混合型网络拓扑结构,传输速率为10Mb/s、100Mb/s、1000Mb/s或者更高[6]。光纤以太网是以太网和光纤网络技术的融合。以太网应用普遍、组网灵活、管理简单。光纤网络可靠性高、通信容量大。光纤以太网集中了以太网和光网络的优点,以高速率、大容量消除了存在于局域网和广域网之间的带宽瓶颈[6]。
2.1工业以太网的实时性
为了对工业以太网系统实时性进行验证,采用了30台百兆工业以太网交换机级联,分别对128B、256B、512B、1024B、1518B的数据进行实时性测试,在实时报文50%带宽和非实时报文为100%的状态下,对系统传输的实时性进行评估,测试结果如表2。
从上表看出,数据转发的实时性与报文的长度是密切相关的,在网络100%的符合状态下,30台交换机对1518B的报文,最大转发延迟不大于5ms,完全满足配电自动化系统实时性的需求。
2.2工业以太网的快速冗余特性
智能配电网最关键的特点之一是故障自愈,所以配电自动化通信系统更应该有自愈的功能。2010年4月颁布实施的IEC62439标准不仅描述了单环网冗余的技术特点,而且描述了多环网耦合自愈的特点,该标准的颁布为智能电网的通信系统发展提供了技术保障[6]。工业以太网技术遵循国际标准,可以实现环网状态下的快速冗余,其自愈时间小于100ms。
2.3工业以太网的可靠性
工业以太网可以对传输端口和本地端口的有效数据进行线速转发,支持多个优先级队列实现QoS的业务区分,支持VLAN划分,支持端口速率限制和流量控制;针对工业应用的设计,电磁兼容性、工作温度、防震等指标符合工业现场的要求[7]。
2.4工业以太网的安全性
通用的以太网技术存在着诸多的网络安全问题,将会导致网络的不可用,已有的一些保障网络安全和可用性的策略对工业网络未必完全适应。工业以太网在设计时,根据自身的特点全面地考虑可用性和安全性问题,不仅考虑了网络的基本可用性,更着重考虑网络的安全性,如“探测MAC地址活跃性”、端口安全、广播风暴抑制等,以保障工业测量和控制网络具有其高可用性[7-8]。
2.5工业以太网的管理特性
在配电自动化系统中,所有的通信网络节点都必须具有其可管理性。工业以太网交换机不仅支持WEB的浏览器网络管理模式,而且可以通过SNMP协议、IEC61850管理模型、OPC协议等进行远程通信,实现网络的智能化管理,其管理深度可以到达网络中某个端口、某个MAC地址的数据类型。
2.6网络拓扑设计
网络拓扑结构如图1所示。其组成如下:
(1)通信网采用核心层、汇聚层和接入层三层结构设计,光纤工业以太网技术组网。
(2)核心层:由SDH通信承载网和2台核心交换机构建。
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