Solução de transmissão de sistema de energia inteligente

Introdução.

A rede de comunicação de energia garante a operação segura e estável do sistema elétrico. A proteção de relés, o sistema de controle de segurança e estabilidade e o sistema de automação de despacho são os três pilares da segurança e estabilidade do sistema elétrico. É essencial para garantir a operação segura, estável e econômica da rede elétrica e é uma infraestrutura crítica no sistema elétrico. Desde a a rede de comunicação de energia tem requisitos rigorosos de confiabilidade, rapidez e precisão da transmissão de informações, e o setor energético tem a vantagem de recursos exclusivos para desenvolver a comunicação; a maioria dos países estabeleceu redes de comunicação dedicadas para empresas de energia.

A análise dos pontos problemáticos da comunicação inteligente de energia.

1. A interferência do sistema de energia é severa, exigindo que o equipamento de comunicação frontal tenha capacidade sólida anti-interferência. Para a maioria dos fabricantes de produtos de comunicação, a estabilidade do sinal é fraca.
2. Flutuações de tensão de entrada, a exigência de ampla entrada de tensão para equipamentos de comunicação, com altos requisitos para a capacidade anti-surto dos equipamentos de comunicação.
3. o atraso na comunicação no sistema de energia tem sido um requisito estrito; um sistema de transmissão de longo atraso para o gerenciamento eficaz do sistema de energia traz grandes inconvenientes;
4. O sistema de energia cobre uma ampla área, inconvenientes de manutenção, alto custo de solução de problemas de equipamentos e requisitos mais elevados para a estabilidade dos equipamentos de comunicação.

Soluções de comunicação para sistemas de monitoramento industrial de centrais elétricas

Requisitos do sistema de monitoramento de televisão industrial

Um sistema de monitoramento típico é composto principalmente de duas partes principais: o equipamento front-end e o equipamento back-end. O equipamento back-end pode ser dividido em equipamento de controle central e equipamento de subcontrole. Os dispositivos front e back-end possuem diversas formas de composição, e a conexão entre eles pode ser realizada por cabo, fibra óptica ou micro-ondas. 

Solução de rede em anel de fibra óptica altamente confiável

Comparada à comunicação por cabo e micro-ondas, a vantagem da comunicação por fibra óptica é a alta velocidade e a interconexão de todos os equipamentos utiliza interface de fibra óptica de 1000M. A alta confiabilidade e os protocolos de comunicação por fibra óptica não são afetados por sinais intermediários, interferência eletromagnética e outros fatores externos. Para garantir alta confiabilidade, a interruptor Ethernet industrial A HoweVision Technology suporta a tecnologia de proteção de rede em anel baseada no padrão ITU-T G.8032. Ela pode realizar a autocorreção da rede em anel rapidamente, em até 20 ms, quando a rede falha, garantindo a operação confiável da rede da usina. A distância de transmissão é longa, de até 80 km de ponto a ponto sem relé, e o tempo de atividade da rede é o fator crítico para uma rede redundante ininterrupta. Ao contrário dos dispositivos Ethernet industriais com protocolo de anel privado, o G.8032 suportado pelos switches Ethernet industriais da HoweVision Technology torna a rede e os dispositivos mais versáteis e replicáveis. É mais adequado para aplicações em ambientes hostis, como parques eólicos, turbinas eólicas e estações fotovoltaicas.

Rede redundante ininterrupta

Design padrão industrial, robusto e confiável

• IEC61000-4
• IEC60068-2
• IEC61000-6
• IEC61850-3
• IEEE1613
• CE, FCC, RoHS

Uma Grande Variedade de Produtos

Os produtos Ethernet industriais da HoweVision Technology incluem gabinete de placa, montagem em rack, camada 2/3, porta multielétrica, Gigabit completo, uplink de 10 Gigabit e outros tipos de equipamento. Mais produtos são personalizados de acordo com as características de demanda da indústria de energia para atender às diferentes necessidades dos clientes da indústria de energia.

Solução ECMS para central elétrica

Com a aplicação de dispositivos de proteção integrados por microcomputadores em sistemas de usinas de energia e vários outros dispositivos inteligentes, os sistemas de energia de usinas de energia tornaram-se mais informativos. Para operar e manter o pessoal pode obter informações mais oportunas, abrangentes e precisas sobre a energia da usina; e para monitorar e gerenciar todos os equipamentos de energia da usina, agora o sistema de monitoramento e gerenciamento da usina (ECMS) está sendo cada vez mais utilizado.

O sistema ECMS é dividido em três camadas de rede: controle de estação, gerenciamento de comunicação e intervalo. A camada de controle de estação inclui estações de operadores, estações de engenharia, etc., e unidades de comunicação opcionais para comunicação com outros sistemas; a camada de gerenciamento de comunicação é um Switch Ethernet. A camada de intervalo contém todos os dispositivos de proteção, medição, controle e outros dispositivos inteligentes. Dispositivos de proteção integrados de fonte de alimentação de alta tensão conectam-se à camada de controle da estação por meio de Ethernet dupla de 1000M. Outros dispositivos são convertidos para Ethernet 100M por meio da camada de gerenciamento de comunicação.

Monitora e controla equipamentos do sistema de energia e transmite informações para outros sistemas de monitoramento de rede e sistemas DCS; ele completa aquisição e processamento de dados, monitoramento e alarme, controle e operação, comutação de controle, interface homem-máquina e funções de gerenciamento.

Rede padronizada para comunicação de vários sistemas de usinas de energia

A rede de equipamentos industriais em conformidade com IEC61850-3 (subestação), IEEE1613 (subestação de energia), padrões KEMA e certificações pode suportar operação estável em ambientes de interferência eletromagnética sólida de usinas de energia. A rede do sistema é uma parte essencial do sistema SIS, a ponte entre todas as subestações e subsistemas do sistema. A rede de sistemas baseada nos equipamentos industriais da HoweVision Technology pode garantir a operação estável e eficiente do SIS da usina e de outros sistemas. O equipamento de nível de campo pode acessar efetivamente os dispositivos de fibra óptica com base na interface serial.

Sincronização de relógio IEEE 1588

Perda zero de pacotes

O switch industrial da HoweVision Technology adota um conceito de design de nível industrial e um chip de nível industrial para garantir o desempenho de transmissão do switch e aumentar a estabilidade de sua operação. Ao mesmo tempo, possui forte adaptabilidade ao meio ambiente, com temperatura de trabalho (-40°C-85°C), temperatura de armazenamento (-45°C-85°C), umidade relativa (5-95% sem condensação) e industrial requisitos de compatibilidade eletromagnética de nível 4 pela especificação IEC61850. Em um ambiente hostil, os switches industriais HoweVision ainda podem funcionar de forma estável. Com os recursos avançados acima (VLAN, QoS, GMRP, supressão de tempestades de transmissão), a transmissão de rede é mais estável e confiável com base nos recursos de software e hardware acima. Com base no software mencionado acima e nos componentes de hardware, os switches HoweVision podem atingir zero perda de pacotes na transmissão da rede, garantindo assim alta confiabilidade e tempo real na transmissão da rede.

Controle de largura de banda

O switch Ethernet industrial da HoweVision suporta a função de controle de largura de banda da porta. Ele pode controlar o fluxo de cada porta nas direções de entrada e saída. Os métodos realizados são 1000M, 800M, 600M, 400M, 200M, 100M, 50M, 20M, 10M, 5M, etc., e outras taxas introdutórias. De acordo com a largura de banda ocupada por cada serviço do sistema de automação da subestação urbana em seu estado de pico, a alocação de largura de banda feita para cada porta de serviço (as mesmas configurações feitas em ambos os sentidos).

• Dados em tempo real: 20M
• Aquisição de medição e controle: 20M
• Serviços estendidos: 20M

Para garantir a transmissão suave dos dados de serviço. A largura de banda de cada porta de serviço é limitada para evitar que dados inválidos entrem no backbone da rede. Além disso, uma certa quantidade de redundância de largura de banda é reservada para cada serviço ao fazer o controle de tráfego. Evite que serviços regulares sejam descartados quando seus dados excederem instantaneamente o pico de largura de banda.

Supressão de Tempestades

Tempestade de transmissão refere-se a pacotes de transmissão excessivos que consomem grande largura de banda da rede, fazendo com que pacotes de dados regulares não sejam transmitidos corretamente. Normalmente, um pacote de transmissão provoca múltiplas respostas, e cada resposta provoca diversas reações. Assim como uma bola de neve, toda a largura de banda da rede é consumida. Este fenômeno é causado por loops de rede, NICs defeituosos, vírus, etc.

Os switches da série industrial HoweVision podem propor pacotes de transmissão de acordo com o número de pacotes de transmissão na rede. Transmissão de supressão de tempestade seis opções:

1. Desativar, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16, 1/32.
2. Quando os pacotes de transmissão ocupam 1/2, 1/4, 1/8, 1/16 e 1/32 da largura de banda, os pacotes de transmissão que excedem a largura de banda definida são descartados.
3. O estado desabilitado não é suprimido, pois o estado desabilitado não suprime mensagens de difusão.

Design padrão de nível industrial, robusto e confiável

• IEC61000-4
• IEC60068-2
• IEC61000-6
• IEC61850-3
• IEEE1613
• CE, FCC, RoHS

Tipos de produtos avançados

Os produtos Ethernet industriais da HoweVision Technology incluem gabinete de placas, montagem em rack, camada 2/3, porta multielétrica, Gigabit completo, uplink de 10 Gigabit e muitos outros tipos de equipamentos. Mais produtos são personalizados de acordo com as características de demanda da indústria de energia para atender às diferentes necessidades dos clientes da indústria de energia.

Produtos relacionados à solução

Switch Ethernet gerenciado Gigabit L14+ industrial de 2 portas

• Modelo: IS50824GFM
• Switch Gigabit Ethernet industrial gerenciado L2+,
• Suporta VLAN 802.1Q, espelhamento, isolamento de porta, IGMP, DHCP, LLDP, DDM.
• Suporta spanning tree STP (802.1D) e RSTP (802.1W). MSTP(802.1S).
• Gerenciamento de suporte através de WEB, CLI, TELNET, SSH e SNMP (V1, V2, V3).
• 5 anos de garantia.
• OEM/ODM está disponível
• MOQ pequeno é bem-vindo

Switch Gigabit Ethernet industrial PoE, 4 portas PoE+, 1 uplink SFP

• Modelo: IPS4G1GF
• Switch PoE Industrial Gigabit Ethernet não gerenciado
• Alimentação redundante de 9-56 Vcc com proteção contra inversão de polaridade
• -40 a 75 graus C de temperatura operacional
• Caixa de alumínio IP40 sem ventilador
• 5 anos de garantia.
• OEM/ODM está disponível
• MOQ pequeno é bem-vindo

Soluções de comunicação para sistemas de monitoramento de usinas hidrelétricas

 Esquema de rede Double Star

Esquema de rede de loop duplo

Apresentação do Projeto

Sistema de monitoramento de usinas hidrelétricas utilizando distribuição hierárquica, estrutura de sistema de rede aberta. Com uma estrutura típica de três camadas: a camada de controle central, a camada de comunicação e a camada local.

• A camada de controle principal, também conhecida como camada de gerenciamento superior ou camada de controle de estação, geralmente usa uma estrutura de comunicação Ethernet. Estação do operador, estação do engenheiro, servidor de dados históricos, servidor de comunicação intra-planta, impressora, relógio de satélite, etc., podem ser configurados conforme necessário para formar o centro de monitoramento e gerenciamento do sistema elétrico. 
• A unidade de controle local (LCU) possui todas as funções de proteção, medição e controle.  A unidade de controle local é composta por um controlador, unidade de medição e controle, unidade de proteção e outros dispositivos, como dispositivos automáticos quase simultâneos. Tem as funções de aquisição e processamento de dados, monitoramento de segurança, controle e regulação, conexão simultânea à rede, medição, controle de sequência, comunicação de dados, autodiagnóstico, etc. A camada local se conecta à camada de controle central através da camada de comunicação Ethernet.
• A camada de comunicação também é chamada de camada de rede de comunicação. A camada de rede de comunicação é um pilar essencial do sistema de monitoramento computacional da usina hidrelétrica, que geralmente adota estrutura Ethernet de 1000Mbps tipo estrela dupla ou Ethernet de 1000Mbps tipo anel duplo. Dois switches Ethernet industriais centrais são instalados na sala de controle, e cada estação de trabalho e servidor, e cada LCU se conectam ao comutador de rede hospedeiro de uma forma irradiada por estrelas. A taxa de transmissão da rede da camada de controle da planta é adaptativa de 100 Mbps/1000 Mbps. O protocolo de comunicação adota o protocolo TCP/IP e toda a rede pode mudar automaticamente para o link de backup quando o link falhar.  As unidades de controle local são equipadas com switches de nível industrial e cada nó da unidade de controle local fornece dois conjuntos de switches Ethernet industriais. O software de controle de rede realiza a coordenação entre os nós do sistema. As unidades de controle locais são configuradas de acordo com os objetos controlados, como unidade LCU, LCU de equipamento de utilidade, LCU de equipamento de energia da usina, LCU de estação de comutação, LCU de área de barragem e outras unidades de controle local.

Rede Ethernet Industrial em Anel de Alta Confiabilidade

O switch industrial HoweVision suporta proteção de rede em anel Ethernet em uma topologia em anel com tempo de comutação do protetor inferior a 20 ms e pode realizar anel único, anel de interseção, anel de corte de fase, anel de acoplamento e outros métodos de rede.

Ao construir uma rede em anel, os switches Ethernet industriais são fisicamente formados em anéis e encadeados logicamente para evitar a geração de tempestades de anéis.

O HoweVision Industrial Ethernet Switch descobre se o anel está fechado pela coleta de topologia e então realiza a eleição do nó primário. Depois que o nó primário é determinado, ele bloqueia uma porta em anel para evitar que a rede se torne um anel. Quando ocorre uma falha no link, o nó primário obtém as informações da falha de duas maneiras: 

1) o nó primário envia mensagens Hello em intervalos de nível ms para obter informações de status do nó; 

2) todos os nós relacionados à falha do link enviam mensagens de mudança para o nó primário para relatar informações de status do nó. Depois de obter as informações de falha, o nó primário alterna a porta bloqueada para um estado de encaminhamento para obter uma rápida autocura da rede.

O único switch Ethernet industrial que suporta o protocolo Ethernet Ring Protection Switching G.8032, o grupo de trabalho SG15 da ITU-T definiu o G.8032 para definir o mecanismo de comutação de proteção automática da Ethernet em uma topologia em anel. Ele resolve os problemas de proteção multianel, topologia arbitrária, proteção multidomínio e interoperabilidade multiprotocolo.

Casos de sucesso de transmissão inteligente de energia

• Projeto de monitoramento da usina Guizhou Dongfeng
• Sistema de monitoramento de segurança do Hub Three Gorges
• canal do Panamá
• Estação Hidrelétrica Sichuan Ertan
• Projeto da Estação Hidrelétrica do Camboja
• Base de Pesquisa e Indústria de Smart Grid (Nanjing) da State Grid Corporation
• Os switches Ethernet industriais são amplamente utilizados na comunicação de automação de redes de distribuição da Southern Power Grid.