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Transition Networks

电力变电站

市场说明

为住宅和商业用途提供可靠电力的能力取决于由发电设施,传输电缆,变电站和本地变压器组成的广阔基础设施。这种基础设施有助于将电力从发电设施转移到消费者。

发电

多年前,利用多种不同的发电技术在大型设施中进行发电。发电厂通常位于主要河流沿岸,以利用流水的力量旋转水轮机发电。在没有主要河流的地方,发电厂使用煤炭或天然气来产生蒸汽,从而使蒸汽轮机旋转以发电。核技术的进步催生了发电厂,这些发电厂使用核材料制造蒸汽来旋转蒸汽轮机。

在对环境影响较小的可再生能源方面,最近的发展创造了各种各样的能源生产来源,包括风力发电场,太阳能发电场,甚至住宅太阳能系统。尽管这种发电来源的多样性有助于减少我们对大型发电设施的依赖,但它已极大地影响了配电基础设施。

电力分配

尽管我们已经习惯于每年365天,每天24小时都可以使用稳定的电源,但是需要正确的技术来满足这一期望。随着当今所有可用的发电资源的出现,电源线平衡已成为一个真正的挑战。需要协调发电源,以便产生足够的电力以满足需求,但不会产生盈余。风能和太阳能等较新的发电技术会根据环境条件提供可变数量的电力。例如,在晴天或刮风的日子里,可再生能源可产生丰富的能源,而在阴天,静止的日子或夜晚则不会产生大量的能源。现在必须根据可再生能源产生的功率来调整传统可预测能源产生的输出。

一旦电力进入电力系统,即“并网”,则面临的挑战便是如何将其从发电源转移到用户手中。发电产生非常高的电压功率,可以远距离传输。为此,使用带有高压电线的高塔。由于这些电缆承载的功率很大,因此控制每条电缆承载的功率以避免电缆故障很重要。平衡多条电缆上的电源以分散电源负载至关重要。

电力变电站

变电站是发电源和用户之间的设施。变电站用于转换电力并平衡多个位置的电力分配。变电站将电力从传输电压转换为可用电压。可用电压因应用而异。例如,金属铸造厂需要高压才能为大型金属加工炉供电。制造公司需要适度的电压来为制造设备供电。居民用户需要相对较低的电压。变电站提供了这些降压功能,并增加了电源线的数量,从而为大量客户提供了连接。

一些客户要求更高级别的电源稳定性。对于像医院这样的关键服务提供商来说,电源的可靠性至关重要。发生电源故障时,变电站可以切换到备用电源,以确保医院继续接收不间断电源。这要求在多个变电站同时进行切换,以断开一个电源并连接另一个电源。

变电站还用于平衡从各种发电源提供给电网的电力。当太阳能和风能等可再生能源的生产力很高时,水,煤和核能等多种能源的发电量就会减少。要做到这一点,需要在许多变电站进行协调转换,以使用户继续获得稳定的不间断电源。因此,变电站之间的通信必须是瞬时的。各种类型的通信网络都用于此目的,由于IP网络具有提供冗余通信路径的能力,非常快的通信速度,警报和通知以及高度的安全性,因此日益流行。

 

市场需求

电力行业需要联网设备,这些设备必须能够在极端环境下运行,提供最新技术并提供行业所需的可靠性,事件通知和安全性。已经针对电力公用事业专门开发了一些标准,包括IEC 61850和IEEE1613。这些标准为设备操作环境,通信标准和安全性提供了指南。美国政府还制定了法规,为公用事业行业中的设备和通信网络的实施提供了更加统一的准则。这些NERC / CIP法规旨在提高美国电力基础设施的互操作性,可靠性和安全性。

 

市场产品

随着需求的快速变化,电力公司正在向IP网络迁移以满足其通信需求。 IP网络和光纤技术的结合提供了扩展通讯网络和监视变电站与用户之间设备的能力。通过监视设备并提供预测性故障分析,此功能可提高电网的可靠性。

设备必须能够承受恶劣的变电站环境,包括极端温度,高水平的电磁干扰,功率波动以及在某些情况下的振动。使用光纤电缆进行通信的能力确保了对电磁干扰的抵抗力,并提供了将变电站和其他远程设备互连所需的通信距离。

公用事业公司需要诸如IEEE 1588(精确时间协议)和IEC 62439(媒体冗余协议)之类的标准。 PTP提供了非常准确的通信时间戳,以确保事件的精确排序以及过去事件的准确报告和评估。 NERC / CIP法规的要素之一是能够提供事件的准确记录。 MRP是用于在关键任务设备之间提供冗余网络连接的标准技术。由于电力公司使用来自众多供应商的设备,因此非专有网络冗余至关重要。

 

产品应用

虽然一个变电站的设备数量和类型可能有所不同,但基本相同 网络设备 元素是必需的。某些设备可能会根据变电站中的电源控制设备而有所不同。较旧的设备可能具有基于串行的数据通信,而较新的设备可能会具有网络连接。

对于基于串行的通信设备,通常选择串行设备服务器。串行设备服务器使用串行电缆连接到电源控制设备。可以将串行设备服务器配置为与电源控制设备的串行通信协议匹配。串行设备服务器上的网络连接可以连接到交换机或服务器。许多公用事业公司都希望此网络连接为光纤连接,因为通信可能会受到电磁干扰的干扰。

这些设备的安全性也很关键,因此具有加密功能的串行设备服务器是首选。串行通信和网络通信都需要加密。一些串行设备服务器,例如 Transition Networks的SDS系列,还具有同时与多台服务器通信的能力,在服务器发生故障时提供冗余。串行设备服务器用于通过串行接口自动化旧式电力设备。正在设计具有网络端口的较新设备,这些端口允许直接连接到本地网络进行通信。

虽然可能存在一些铜质网络连接,但是变电站内的大多数网络连接都使用光纤布线,以最大程度地减少电磁干扰的影响。在有铜连接的地方, 硬化开关 具有IEC 61850认证的设备用于聚合连接,并为服务器或主网络交换机提供光纤上行链路。网络具有冗余设计,即使在网段出现故障时也可确保可靠的通信。 开关 支持IEC 62439媒体冗余协议和ITU-T G.8032冗余的协议,例如 过渡网的INDURA首选,因为这些冗余技术基于各种设备供应商支持的标准。

变电站网络的规模和复杂性不断增长。物理安全是这一增长的主要因素。安全摄像机,入侵检测设备和访问控制都已连接到网络。视频监视用于监视变电站的运行并提供安全监视。入侵检测设备会在发生未经授权的访问时提醒安全人员,从而提供进一步的保护。物理访问控制设备提供了监视和记录授权访问和未授权访问尝试的能力。报告这些事件的日志是NERC / CIP法规的要素之一。

所有这些设备及其提供的数据都需要连接到变电站,其他变电站和控制设施内的数据记录服务器。为此,使用了IEC 61850认证的汇聚交换机。这些交换机包含管理功能,这些功能允许按重要性顺序对网络流量进行优先级排序。可以将网络划分为多个虚拟LAN(VLAN),以分隔网络流量。可以对电源控制设备的关键网络通信进行优先级排序,以确保其具有最高的网络传输优先级。诸如记录事件之类的时间敏感性较低的流量可以降低优先级,从而为关键信息提供网络带宽。使用IEE 1588(精确时间协议)可确保所有网络通信都带有正确的时间戳,以便无论优先级如何,通信和事件都可以正确排序和记录。受管交换机包含用于优化本地变电站网络的管理功能以及变电站外围进行通信所需的安全功能。

为了更好地保护电力基础设施免受恶意活动的侵害,NERC / CIP法规要求通过状态防火墙传输所有外部变电站网络通信。与防火墙集成的第3层路由器提供了所需的安全访问。路由器/防火墙在本地变电站网络和外部广域网(WAN)之间提供了隔离。这样可以确保对变电站内设备的访问仅限于通过防火墙的授权通信。

 

概括

电力公司和它们共享的电网包含一组复杂的电源控制和通信设备。这些应用中使用的产品是关键任务设备,需要在扩展的温度下可靠地运行,并且能够承受振动,电磁干扰和功率波动。数据通信对于电网的可靠运行至关重要,需要通过限制仅授权人员访问,加密敏感数据以及提供冗余网络通信路径以确保通信交付的方式来保护数据通信。这些要求记录在IEC 61850和NERC / CIP法规等标准中。使用供应商提供的支持这些标准和法规的设备将确保电网的完整性和安全性。

 

多年来,我已经在客户安装中使用Transition Networks的产品。我一直发现他们的产品,客户服务,销售和技术支持是一流的。我什至不会考虑使用其他品牌。

IT解决方案提供商的高级项目经理

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