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Transition Networks 由 Lantronix, Inc. 全資擁有。

Transition Networks

電力變電站

市場說明

為住宅和商業用途提供可靠電力的能力取決於由發電設施,傳輸電纜,變電站和本地變壓器組成的廣闊基礎設施。這種基礎設施有助於將電力從發電設施轉移到消費者。

發電

多年前,利用多種不同的發電技術在大型設施中進行發電。發電廠通常位於主要河流沿岸,以利用流水的力量旋轉水輪機發電。在沒有主要河流的地方,發電廠使用煤炭或天然氣來產生蒸汽,從而使蒸汽輪機旋轉以發電。核技術的進步催生了發電廠,這些發電廠使用核材料製造蒸汽來旋轉蒸汽輪機。

在對環境影響較小的可再生能源方面,最近的發展創造了各種各樣的能源生產來源,包括風力發電場,太陽能發電場,甚至住宅太陽能係統。儘管這種發電來源的多樣性有助於減少我們對大型發電設施的依賴,但它已極大地影響了配電基礎設施。

電力分配

儘管我們已經習慣於每年365天,每天24小時都可以使用穩定的電源,但是需要正確的技術來滿足這一期望。隨著當今所有可用的發電資源的出現,電源線平衡已成為一個真正的挑戰。需要協調發電源,以便產生足夠的電力以滿足需求,但不會產生盈餘。風能和太陽能等較新的發電技術會根據環境條件提供可變數量的電力。例如,在晴天或刮風的日子裡,可再生能源可產生豐富的能源,而在陰天,靜止的日子或夜晚則不會產生大量的能源。現在必鬚根據可再生能源產生的功率來調整傳統可預測能源產生的輸出。

一旦電力進入電力系統,即“並網”,則面臨的挑戰便是如何將其從發電源轉移到用戶手中。發電產生非常高的電壓功率,可以遠距離傳輸。為此,使用帶有高壓電線的高塔。由於這些電纜承載的功率很大,因此控制每條電纜承載的功率以避免電纜故障很重要。平衡多條電纜上的電源以分散電源負載至關重要。

電力變電站

變電站是發電源和用戶之間的設施。變電站用於轉換電力並平衡多個位置的電力分配。變電站將電力從傳輸電壓轉換為可用電壓。可用電壓因應用而異。例如,金屬鑄造廠需要高壓才能為大型金屬加工爐供電。製造公司需要適度的電壓來為製造設備供電。居民用戶需要相對較低的電壓。變電站提供了這些降壓功能,並增加了電源線的數量,從而為大量客戶提供了連接。

一些客戶要求更高級別的電源穩定性。對於像醫院這樣的關鍵服務提供商來說,電源的可靠性至關重要。發生電源故障時,變電站可以切換到備用電源,以確保醫院繼續接收不間斷電源。這要求在多個變電站同時進行切換,以斷開一個電源並連接另一個電源。

變電站還用於平衡從各種發電源提供給電網的電力。當太陽能和風能等可再生能源的生產力很高時,水,煤和核能等多種能源的發電量就會減少。要做到這一點,需要在許多變電站進行協調轉換,以使用戶繼續獲得穩定的不間斷電源。因此,變電站之間的通信必須是瞬時的。各種類型的通信網絡都用於此目的,由於IP網絡具有提供冗餘通信路徑的能力,非常快的通信速度,警報和通知以及高度的安全性,因此日益流行。

 

市場需求

電力行業需要聯網設備,這些設備必須能夠在極端環境下運行,提供最新技術並提供行業所需的可靠性,事件通知和安全性。已經針對電力公用事業專門開發了一些標準,包括IEC 61850和IEEE1613。這些標準為設備操作環境,通信標準和安全性提供了指南。美國政府還制定了法規,為公用事業行業中的設備和通信網絡的實施提供了更加統一的準則。這些NERC / CIP法規旨在提高美國電力基礎設施的互操作性,可靠性和安全性。

 

市場產品

隨著需求的快速變化,電力公司正在向IP網絡遷移以滿足其通信需求。 IP網絡和光纖技術的結合提供了擴展通訊網絡和監視變電站與用戶之間設備的能力。通過監視設備並提供預測性故障分析,此功能可提高電網的可靠性。

設備必須能夠承受惡劣的變電站環境,包括極端溫度,高水平的電磁干擾,功率波動以及在某些情況下的振動。使用光纖電纜進行通信的能力確保了對電磁干擾的抵抗力,並提供了將變電站和其他遠程設備互連所需的通信距離。

公用事業公司需要諸如IEEE 1588(精確時間協議)和IEC 62439(媒體冗餘協議)之類的標準。 PTP提供了非常準確的通信時間戳,以確保事件的精確排序以及過去事件的準確報告和評估。 NERC / CIP法規的要素之一是能夠提供事件的準確記錄。 MRP是用於在關鍵任務設備之間提供冗餘網絡連接的標準技術。由於電力公司使用來自眾多供應商的設備,因此非專有網絡冗餘至關重要。

 

產品應用

雖然一個變電站的設備數量和類型可能有所不同,但基本相同 網絡設備 元素是必需的。某些設備可能會根據變電站中的電源控制設備而有所不同。較舊的設備可能具有基於串行的數據通信,而較新的設備可能會具有網絡連接。

對於基於串行的通信設備,通常選擇串行設備服務器。串行設備服務器使用串行電纜連接到電源控制設備。可以將串行設備服務器配置為與電源控制設備的串行通信協議匹配。串行設備服務器上的網絡連接可以連接到交換機或服務器。許多公用事業公司都希望此網絡連接為光纖連接,因為通信可能會受到電磁干擾的干擾。

這些設備的安全性也很關鍵,因此具有加密功能的串行設備服務器是首選。串行通信和網絡通信都需要加密。一些串行設備服務器,例如 Transition Networks的SDS系列,還具有同時與多台服務器通信的能力,在服務器發生故障時提供冗餘。串行設備服務器用於通過串行接口自動化舊式電力設備。正在設計具有網絡端口的較新設備,這些端口允許直接連接到本地網絡進行通信。

雖然可能存在一些銅質網絡連接,但是變電站內的大多數網絡連接都使用光纖佈線,以最大程度地減少電磁干擾的影響。在有銅連接的地方, 硬化開關 具有IEC 61850認證的設備用於聚合連接,並為服務器或主網絡交換機提供光纖上行鏈路。網絡具有冗餘設計,即使在網段出現故障時也可確保可靠的通信。 開關 支持IEC 62439媒體冗餘協議和ITU-T G.8032冗餘的協議,例如 過渡網的INDURA首選,因為這些冗餘技術基於各種設備供應商支持的標準。

變電站網絡的規模和復雜性不斷增長。物理安全是這一增長的主要因素。安全攝像機,入侵檢測設備和訪問控制都已連接到網絡。視頻監視用於監視變電站的運行並提供安全監視。入侵檢測設備會在發生未經授權的訪問時提醒安全人員,從而提供進一步的保護。物理訪問控制設備提供了監視和記錄授權訪問和未授權訪問嘗試的能力。報告這些事件的日誌是NERC / CIP法規的要素之一。

所有這些設備及其提供的數據都需要連接到變電站,其他變電站和控制設施內的數據記錄服務器。為此,使用了IEC 61850認證的匯聚交換機。這些交換機包含管理功能,這些功能允許按重要性順序對網絡流量進行優先級排序。可以將網絡劃分為多個虛擬LAN(VLAN),以分隔網絡流量。可以對電源控制設備的關鍵網絡通信進行優先級排序,以確保其具有最高的網絡傳輸優先級。諸如記錄事件之類的時間敏感性較低的流量可以降低優先級,從而為關鍵信息提供網絡帶寬。使用IEE 1588(精確時間協議)可確保所有網絡通信都帶有正確的時間戳,以便可以對通信和事件進行正確的排序和記錄,而無需考慮其優先級。受管交換機包含用於優化本地變電站網絡的管理功能以及變電站外圍進行通信所需的安全功能。

為了更好地保護電力基礎設施免受惡意活動的侵害,NERC / CIP法規要求通過狀態防火牆傳輸所有外部變電站網絡通信。與防火牆集成的第3層路由器提供了所需的安全訪問。路由器/防火牆在本地變電站網絡和外部廣域網(WAN)之間提供了隔離。這樣可以確保對變電站內設備的訪問僅限於通過防火牆的授權通信。

 

概括

電力公司和它們共享的電網包含一組複雜的電源控制和通信設備。這些應用中使用的產品是關鍵任務設備,需要在擴展的溫度下可靠地運行,並且能夠承受振動,電磁干擾和功率波動。數據通信對於電網的可靠運行至關重要,需要通過限制僅授權人員訪問,加密敏感數據以及提供冗餘網絡通信路徑以確保通信交付的方式來保護數據通信。這些要求記錄在IEC 61850和NERC / CIP法規等標準中。使用供應商提供的支持這些標準和法規的設備將確保電網的完整性和安全性。

 

多年來,我已經在客戶安裝中使用Transition Networks的產品。我一直發現他們的產品,客戶服務,銷售和技術支持是一流的。我什至不會考慮使用其他品牌。

IT解決方案提供商的高級項目經理

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