IEC61850-3 zertifizierte industrielle Ethernet-Switche für Anwendungen in der Strom- und Energieautomatisierung

Eines der wichtigsten Elemente von SCADA-Systemen (Supervisory Control and Data Acquisition) in einem Umspannwerk ist das Kommunikationssystem. Darüber hinaus gibt es einen anhaltenden Trend zu unbemannten und digitalen Umspannwerken, die in Stromnetzen weltweit eine immer wichtigere Rolle spielen. Die Gewährleistung eines stabilen und zuverlässigen Betriebs des Umspannwerk-Kommunikationssystems ist daher ein entscheidender Faktor für den Erfolg.

IEC61850-3 zertifizierte industrielle Ethernet-Switche

Systemanforderungen

Ziel von Stromnetzbetreibern ist die Implementierung einer Lösung zur Automatisierung von Umspannwerken, die einen hochwertigen, effizienten und zuverlässigen Betrieb des Umspannwerks ermöglicht.

Umspannwerke müssen über ein Kommunikationssystem verfügen, das den internen Systemen des Umspannwerks die Informationsübermittlung untereinander ermöglicht und außerdem die Kommunikation des Umspannwerks mit externen Stellen wie einem Kontrollzentrum oder einer Leitstelle ermöglicht. Da Umspannwerke als kritische Infrastruktur gelten, muss das Kommunikationssystem robust genug sein, um eine hohe Netzwerkverfügbarkeit zu gewährleisten. Es muss mit Redundanzfunktionen ausgestattet sein und in der Lage sein, Ausfallzeiten zu verhindern.

Eine kostengünstige Netzwerkarchitektur mit vereinfachten Netzwerkverbindungen würde bedeuten, jedes einzelne intelligente elektrische Gerät (IED) an einen Ethernet-Switch anzuschließen. Das bedeutet, dass jeder Switch eine hohe Portdichte benötigt. Als Reaktion auf die globale Bewegung hin zu standardisierter IED-Kommunikation werden diese Systeme auf der Grundlage der internationalen Standards IEC 61850 und IEEE 1613 aufgebaut.

Was ist IEC 61850-3?

Die IEC 61850-3 ist eine Reihe von internationalen Normen zur Regelung der Kommunikation und des Datenaustauschs in Kraftwerken und Umspannwerken elektrischer Energiesysteme. Sie wurde eingeführt, um der zunehmenden Komplexität von Stromversorgungssystemen und der Notwendigkeit eines standardisierten Ansatzes zur Gewährleistung von Interoperabilität, Zuverlässigkeit und Sicherheit Rechnung zu tragen. IEC 61850-3 definiert mehrere Protokolle und Dienste für die Kommunikation innerhalb von Umspannwerken, darunter MMS (Manufacturing Message Specification), GOOSE (Generic Object-Oriented Substation Events) und Sampled Values. Diese Protokolle ermöglichen einen effizienten und zuverlässigen Datenaustausch zwischen verschiedenen Geräten wie Schutzrelais, Steuerungssystemen und Sensoren. Die Norm verwendet einen modernen und flexiblen Ansatz, der Ethernet und IP-basierte Kommunikation nutzt, um ältere, weniger effiziente Kommunikationsmethoden zu ersetzen.

Anforderungen & Eigenschaften sowie Vorteile

IEC-61850-3

IEC 61850-3-zertifiziertes Portfolio

  • Ethernet-Switche der Schicht 2 und 3
  • Modularer Aufbau für vielseitige Einsatzmöglichkeiten.
  • IoT-Erweiterungsmodule realisieren vollfunktionale Ethernet-Switches
X-Ring Technologie

Netzwerkredundanz (X-Ring Pro)

  • Gewährleistet die normale Funktion kritischer Systeme.
  • Ethernet-Switches bieten X-Ring Pro, Netzwerkredundanz mit nahtlosen Failover-Funktionen und redundanten Komponenten.
IEC-62443

Cybersichere Konnektivität

  • Entspricht den IEC 62443-Standards für Cybersicherheit.
Hohe Portanzahl

Flexible und hohe Portanzahl

  • Bis zu 28 Ports und 10G-Übertragungsgeschwindigkeiten.
  • Option für RJ45- oder SPF-Portmodule verfügbar.
IEEE-1588

Zuverlässige Kommunikation mit Zeitsynchronisation und Genauigkeit

  • Precision Time Protocol (PTP), standardisiert als IEEE 1588.
  • Unterstützt die Zeitstempelung von Daten.
  • Unterstützt SNTP/NTP
HSR/PRP

HSR/PRP mit Zero-Package-Loss-Lösung

  • Redundanz für Smart Grid-Netzwerke gewährleistet eine stabile Energieversorgung.
IEC-61850

IEC 61850 QoS zur Priorisierung kritischer Pakete

  • Priorisieren Sie die Übertragung kritischer Pakete wie GOOSE und PTP

Switche gemäß IEC61850-3

Neben IEC-61850-3-zertifizierte Industrie PC gehören auch entsprechend zertifizierte Managed Switche zum Lieferprgramm von AMC:

EKI-8528

EKI-8528 Reihe

  • Modularer verwalteter Switch gemäß IEC 61850-3 L3
  • 3 x 8 Gigabit-Ports-Modulsteckplätze + 4 x 10G SFP+-Ports
  • Duale Stromeingangsoptionen für 110/220 V AC oder 24–48 V DC-Strommodul
  • L2 – oder L3-Funktionen wie RIP v1/v2, OSPF, VRRP, PIM, NAT
  • Vollständig Layer 2- und TSN-fähige Funktionen
  • Verfügt über IEEE 802.1AS Zeitsynchronisierung, IEEE 802.1Qbu Frame Preemption, IEEE 802.1Qbv Time Aware Shaper und IEEE 802.1CB Seamless Redundancy
  • Redundanz: X-Ring Pro (< 20 ms bei 250 Einheiten), X-Chain
  • Verwaltung: SNMP v1/v2c/v3, WEB, Telnet, Standard-MIB
  • -40 ~ 75°C großer Betriebstemperaturbereich
EKI-9226

EKI-9226G Reihe

  • IEC61850-3 20G SFP + 6GE verwalteter Ethernet-Switch, 48DC
  • Dual Power-Eingang und 2 Relais-Ausgänge
  • Redundanz: Gigabit X-Ring Pro (ultraschnelle Wiederherstellungszeit < 20 ms), RSTP/STP (802.1w/1D),MSTP
  • Sicherheit: 802.1x (portbasiert, MD5/TLS/TTLS/PEAP-Verschlüsselung), HTTPS, SSH und SNMPv3
  • Verwaltung: SNMP v1/v2c/v3, WEB, Telnet, Standard-MIB
  • SFP-Buchse für einfache und flexible Glasfasererweiterung
  • 20 x Gigabit-SFP-Ports + 6 x Gigabit-RJ-45-Ports
  • IEC61850-3 20G SFP + 6GE verwalteter Ethernet-Switch, 48DC
  • -40 ~ 85˚C großer Betriebstemperaturbereich
EKI-9228

EKI-9228G Reihe

  • IEC61850-3 20GE + 8GE Combo L2 Managed Switch, 90 ~ 264VAC/88 ~ 370VDC
  • 16 x Gigabit RJ-45 Anschlüsse + 4 Gigabit x SFP Anschlüsse + 8 x Gigabit Combo Anschlüsse
  • SFP-Buchse für einfache und flexible Glasfasererweiterung
  • Verwaltung: SNMP v1/v2c/v3, WEB, Telnet, Standard MIB
  • Sicherheit: 802.1x (Port-basiert, MD5/TLS/TTLS/PEAP-Verschlüsselung), HTTPS, SSH und SNMPv3
  • Redundanz: Gigabit X-Ring Pro (Ultra-Hochgeschwindigkeits-Wiederherstellungszeit < 20 ms), RSTP/STP (802.1w/1D), MSTP
  • Dualer Stromeingang und 2 Relaisausgänge
  • -40 ~ 85˚C breiter Betriebstemperaturbereich

Realisierungsbeispiel mit IEC 61850-3 Switche

EVNSPC Stromnetzbetreiber

EVNSPC ist ein Stromnetzbetreiber mit Sitz im Süden Vietnams, der vor genau den vorgenannten Anforderungen stand. Jedes Gerät der Umspannwerke des Kunden wurde in die Kommunikationsumgebung des SCADA-Systems integriert. Dazu gehören Remote Terminal Units (RTUs), Bay Control Units (BCUs), Schutzrelais, Multifunktionsmessgeräte, Zeitserver und andere Geräte. Diese Verbindungen wurden über die verwalteten Ethernet-Switches Advantech EKI-9226G realisiert, die nach IEC 61850-3 / IEEE 1613 für Umspannwerke und Hochspannungsumgebungen zertifiziert sind. Diese Switches sind so konzipiert, dass sie den rauen Umgebungen in einem Umspannwerk standhalten, gegen elektromagnetische Störungen resistent sind und mit einer Vielzahl von Peripheriegeräten verbunden werden können. Einzelne IEDs im Umspannwerk wurden über Glasfaser- und Kupferleitungen mit einem Switch verbunden, und die Verbindungen mehrerer Switches würden auf einem Switch in einem Kontrollfeld zusammenlaufen, der für die Verbindung mit einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI), einem Gateway oder anderen Endgeräten wie Druckern verantwortlich wäre. Er kann auch mit einem Router und einer Firewall verbunden werden, die dann externe Verbindungen wie zu einem Kontrollzentrum oder einer Leitstelle ermöglichen würden. Das System würde Redundanz bieten, indem einzelne Switches zusätzlich zum Switch im Kontrollraum über Advantechs proprietäres X-Ring Pro-System miteinander verbunden werden, wodurch das System nach Verbindungsfehlern wiederhergestellt werden kann. Alles in allem bietet der EKI-9226G stabile und kontinuierliche Verbindungen, damit erfasste Daten an Kontrollcomputer gesendet werden können.

Sie suchen auch innovative und zuverlässige Komponenten für ihre zukünftigen Projekte? Dann kontaktieren Sie AMC via E-Mail unter info@amc-systeme.de oder Telefon unter 0371/383880. Wir beraten Sie gern!