QGDW 10429智能变电站网络交换机技术规范.docx
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QGDW10429智能变电站网络交换机技术规范
Q/GDW
企业标准
Q/GDW10429—2017
代替Q/GDW1429—2012
智能变电站网络交换机技术规范
Thetechnicalspecificationsforethernetswitchinsmartsubstation
2018-09-26发布2018-09-26实施
Q/GDW10429—2017
目次
前言II
1范围1
2规范性引用文件1
3术语和定义2
4缩略语3
5总则4
6技术要求4
7外观及接口4
8功能要求7
9性能要求12
10信息模型及通信服务15
11版本管理17
12标志、包装、运输、储存18
附录A（规范性附录）交换机面板布局20
附录B（规范性附录）交换机自检信息25
附录C（规范性附录）交换机接口配置26
附录D（规范性附录）交换机调试端口规定28
附录E（规范性附录）逻辑节点类定义26
附录F（规范性附录）MIB库定义44
附录G（资料性附录）交换机配置运维原则47
附录H（规范性附录）默认出厂设置58
附录I（规范性附录）版本信息文件59
编制说明61
I
Q/GDW10429—2017
前言
随着智能变电站建设的推进，对智能变电站网络交换机提出了新的应用需求，以加强智能变电站网络交换机标准化为主要手段，以提高变电站运行安全性、智能性、运维便捷性和对调控主站的支撑作用为根本目标，统一外观接口、信息模型、通信服务，规范参数配置、应用功能、版本管理、质量控制，实现智能变电站网络交换机标准化，为电网安全稳定运行提供可靠技术保障，修订本标准。
本标准代替Q/GDW1429—2012，与Q/GDW1429—2012相比，主要技术性差异如下：
——增加了装置外观及接口、MIB库、信息模型及通信服务、版本管理等要求；
——增加了配置文件规范性要求，及配置文件自动导入导出要求；
——增加了日志要求；
——增加了多镜像端口、组播流量控制、交换机延时累加、业务安全功能；
——增加了时间同步管理要求；
——增加了运行状态监测及管理要求；
——修改了对时方式和对时准确度要求；
——删除了整个测试方法章节和检验规则章节。
本标准2010年03月首次发布，2014年05月第一次修订，2017年第二次修订。
本标准在执行过程中的意见或建议反馈至国家电网有限公司科技部。
II
Q/GDW10429—2017
智能变电站网络交换机技术规范
1范围
本标准规定了智能变电站网络交换机的技术要求、外观及接口、功能接口、功能要求、性能要求、信息模型及通信服务、版本管理、标志、包装、运输、储存要求。
本标准适用于国家电网有限公司系统内智能变电站的新建、改建和扩建工程。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T2423.3—2006电工电子产品环境试验第2部分：
试验方法试验Cab：
恒定湿热试验GB4208—2008外壳防护等级（IP代码）
GB9254信息技术设备的无线电骚扰限制和测量方法
GB/T14598.3—2006电气继电器第5部分：
量度继电器和保护装置的绝缘配合要求和试验
GB/T15153.2—2000远动设备及系统第2部分:
工作条件第2篇环境条件（气候、机械和其它非电影响因素）
GB/T
17626.2
电磁兼容
试验和测量技术
静电放电抗扰度试验
GB/T
17626.3
电磁兼容
试验和测量技术
射频电磁场辐射抗扰度试验
GB/T
17626.4
电磁兼容
试验和测量技术
电快速瞬变脉冲群抗扰度试验
GB/T
17626.5
电磁兼容
试验和测量技术
浪涌（冲击）抗扰度试验
GB/T
17626.6
电磁兼容
试验和测量技术
射频场感应的传导骚扰抗扰度试验
GB/T
17626.8
电磁兼容
试验和测量技术
工频磁场抗扰度试验
GB/T
17626.10
电磁兼容
试验和测量技术
阻尼振荡磁场抗扰度试验
GB/T
17626.18
电磁兼容
试验与测量技术
阻尼振荡波抗扰度试验
GB/T
17626.16
电磁兼容
试验和测量技术
0Hz～150kHz共模传导骚扰抗扰度试验
GB/T
17626.29
电磁兼容
试验和测量技术
直流电源输入端口电压暂降、短时中断和电压变化
的抗扰度试验
GB/T32890—2016继电保护IEC61850工程应用模型
DL/T860变电站通信网络和系统
DL/T860.72—2013电力自动化通信网络和系统第7-2部分:
基本信息和通信结构-抽象通信服务接口（ACSI）
DL/T860.73—2013电力自动化通信网络和系统第7-3部分:
基本通信结构公用数据类YD/T1099—2013以太网交换机技术要求
Q/GDW1396—2012IEC61850工程继电保护应用模型
Q/GDW11472—2015继电保护和安全自动装置用电子标签技术规范国家发展改革委员会2014年第14号令电力监控系统安全防护规定
1
Q/GDW10429—2017
IEC9314-3—1990信息处理系统.光纤排列数据接口（FDDI）.第3部分:
物理层介质依附关系
（Informationprocessingsystems-FibredistributedDataInterface（FDDI）-Part3:
PhysicalLayerMediumDependent（PMD））
IEC62351-6动力系统管理及其关联的信息交换.数据和通信安全.第6部分:
IEC61850的安全性
（Powersystemsmanagementandassociatedinformationexchange-Dataandcommunicationssecurity-Part6:
SecurityforIEC61850）
IEC62351-7动力系统管理及相关信息交换.数据和通信安全.第7部分:
网络和系统管理（NSM）数据对象模型（Powersystemsmanagementandassociatedinformationexchange-Dataandcommunicationssecurity-Part7:
Networkandsystemmanagement（NSM）dataobjectmodels）
IEEE802.1pLocalandmetropolitanareanetworksLANLayer2QoS/CoSProtocolforTrafficPrioritization
IEEE802.1qLocalandmetropolitanareanetworksVirtualBridgedLocalAreaNetworksIEEE802.1wLocalandmetropolitanareanetworksCommonspecificationsPart3:
Media
AccessControl（MAC）BridgesAmendment2:
RapidReconfiguration
IEEE802.3—2008信息技术系统间的通信和信息交换局域网和城域网特殊要求第3部分：
载波检测多址存取采用冲突检测（CSMA/CD）的存取方法和物理层规范（TelecommunicationsandinformationexchangebetweensystemsLocalandmetropolitanareanetworksSpecificrequirementsPart3：
Carriersensemultipleaccesswithcollisiondetection（CSMA/CD）accessmethodandphysicallayerspecifications）
IETFRFC2030SimpleNetworkTimeProtocol（SNTP），Version4forIPv4，IPv6andOSI
3术语和定义
DL/T860、Q/GDW1396—2012界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
智能变电站网络交换机ethernetSwitchinSmartSubstation
应用于智能变电站过程层和站控层的网络交换机，具有自动配置、统一管理、流量监控和智能告警等功能，简称交换机。
3.2
存储转发storage-forward
当整个帧已完全接收，再进行冗余码校验、过滤和转发处理的一种转发方式。
3.3
吞吐量throughput
设备在不丢帧情况下所能达到的最大传输速率。
3.4
存储转发时延latency
从输入帧的最后一个比特到达输入端口开始，至在输出端口上检测到输出帧的第一个比特为止的时
2
Q/GDW10429—2017
间间隔。
3.5
帧丢失率framelossrate
交换机端口以特定频率转发特定数量数据帧情况下帧丢失的比率。
3.6
背靠背帧backtobackFrame
设备在最小帧间隔情况下，一次能够转发的最多的长度固定的数据帧数。
3.7
虚拟局域网virtuallocalAreaNetwork
一种通过将局域网内的设备逻辑地划分成多个网段（子集）从而实现虚拟工作组的技术。
3.8
地址缓存能力addresscachingcapability
每个端口/模块/设备能够缓存的不同MAC地址的数量。
3.9
队头阻塞headoflineblocking
交换机端口接收队列中因前序帧目的端口拥塞导致队列中去向未拥塞端口的帧出现丢失或时延增大的现象。
3.10
访问点accesspoint
IED设备的逻辑地址。
4缩略语
下列缩略语适用于本文件。
ART：
交换延时累加（AccumulatedResidenceTime）
APDU：
应用协议数据单元（ApplicationProtocalDataUnit）
APPID：
应用标识符（ApplicationIdentifier）
GMRP：
GARP组播注册协议（GARPMulticastRegistrationProtocol）
GOOSE：
通用面向对象的变电站事件（GenericObjectOrientedSubstationEvents）
IED：
智能电子设备（IntelligentElectronicDevice）
IP：
网间互联协议（InternetProtocol）
LD：
逻辑设备（LogicalDevice）
LN：
逻辑节点（LogicalNode）
MAC：
介质访问控制（MediaAccessControl）
3
Q/GDW10429—2017
MIB：
管理信息库（ManagementInformationBase）
MTBF：
平均故障间隔时间（MeanTimeBetweenFailure）
MMS：
制造报文规范（ManufacturingMessageSpecification）
OVF：
溢出标志位（OverflowIndicationBit）
PDU：
协议数据单元（ProtocolDataUnit）
QoS：
服务质量（QualityofService）
RSTP：
快速生成树协议（RapidSpanningTreeProtocol）
SNMP：
简单网络管理协议（SimpleNetworkManageProtocol）
SNTP：
简单网络时间协议（SimpleNetworkTimeProtocol）
SV：
采样值（SampledValue）
VLAN：
虚拟局域网（VirtualLocalAreaNetwork）
5总则
5.1交换机硬件应采用标准化结构，自然散热方式。
5.2交换机应采用安全操作系统。
5.3交换机应能正确转发变电站内通信网络上的所有数据报文，按应用场合可分为过程层交换机和站控层交换机。
5.4交换机应遵循DL/T860进行建模与通信。
5.5交换机应符合通信安全相关技术标准。
6技术要求
6.1正常工作大气条件
正常工作大气条件如下：
a）温度要求：
-40℃～＋70℃；
b）相对湿度：
5%～95%；
c）大气压力：
70kPa～106kPa。
6.2可靠性
平均故障间隔时间MTBF不得低于80000小时。
7外观及接口
7.1一般要求
外观及接口一般要求如下：
a）硬件的不带电金属部分应在电气上连成一体，具备可靠接地端子，并有相应的标识；
b）金属结构件应有防锈蚀措施；
c）交换机安装在户外柜内时，防护等级应达到GB4208—2008规定的IP42要求；安装在户内柜时，防护等级应达到GB4208—2008规定的IP30要求。
7.2外形尺寸
4
Q/GDW10429—2017
机箱尺寸宜采用标准19英寸机箱，高度1U，深度不宜超过320mm。
7.3面板布局
应采用附录A的交换机面板布局，面板布局应满足以下要求：
a）应于交换机设备正面（非出线端）设置交换机品牌标志、装置名称，装置名称字体应为黑体1
号；
b）背面单层接线端口应在端口上方标明通信端口序号，双层接线端口的上方端口应在端口上方明确标明通信端口序号，下方端口应在端口下方明确标明通信端口序号，端口按从下到上，从左到右的顺序；百兆端口以数字标识，从1开始；千兆端口标识以“G”开头，后面标明数字序号，从1开始；每个通信端口应自带端口状态指示灯；
c）电源端子上方应标注接线说明，电源端子应采用5芯间距5.08mm欧式连接器，告警端子应采用3芯间距5.08mm欧式连接器；
d）顶面板应标注交换机制造方名称、设备名称、型号、MAC地址、默认IP地址、硬件版本号、通过认证标志、产地及其他必要信息；
e）交换机前面板应设有按端口序号排列的指示灯；
f）整机颜色采用银灰色，丝印字采用黑色；
g）铭牌标识设计可参照Q/GDW11472—2015设计，具体内容参见附录A；
h）二维码标识位于铭牌区域内，为12mm的正方形区域，统一采用QRcode编码格式，至少包含：
铭牌区域的所有信息，生产厂家网站地址、说明书的电子版文档下载地址、厂家技术服务热线电话等。
7.4前面板LED指示灯
电源/告警应具备4路LED指示灯，开机启动过程中，运行灯、告警灯应闪烁，启动完成后应根据实际的运行工况来操作指示灯。
指示灯定义如表1所示。
通信端口LED指示灯数量与装置实际通信端口数量保持一致，指示灯定义如表2所示。
表1电源/告警指示灯定义
名称
颜色
定义
运行
绿色
交换机上电后该灯为常亮状态，装置由于硬件或是软件出现异常时导致装置不能工
作时，处于常灭状态。
告警
红色
交换机由于硬件、软件或是配置出现异常时会处于常亮状态。
不影响装置继续稳定运行，具体告警信息需要登陆交换机查看，告警信息定义见附录B的自检告警项。
电源1
绿色
交换机电源1投入时该灯处于常亮状态。
灭为无电源模块1或电源故障。
电源2
绿色
交换机电源2投入时该灯处于常亮状态。
灭为无电源模块2或电源故障。
表2通信端口指示灯定义
名称
颜色
定义
通信端口状态
绿色
通信端口接通状态，该灯为常亮状态，有数据传输为闪烁状态，未接通处于常灭状态。
异常中断
红色
通信端口正常闲置时，指示灯处于常灭状态；异常中断时，指示灯为红色。
5
Q/GDW10429—2017
7.5装置接口
7.5.1通信接口
7.5.1.1交换机通信接口应采用附录C的配置。
7.5.1.2光口统一采用多模光器件，光模块宜采用可更换光模块，应支持带电插拔。
7.5.1.3千兆端口发光器件采用850nm波长，LC接口形式，传输距离不应小于500m。
百兆端口发光器件采用1310nm波长，LC接口形式，光口传输距离不应小于2km。
7.5.1.4电接口统一选用RJ-45接口。
7.5.1.5应提供至少1个端口作为调试端口，安装在装置后面板，调试端口应支持串口通信方式，端口定义见附录D。
也可支持电网口通信方式。
7.5.1.6100BASE-FX接口应符合IEC9314-3—1990的规定，默认配置为全双工模式；GE接口应符合IEEE802.3—2008的规定，GE接口应为1000BASE-SX接口，默认配置为全双工模式；具体指标见表3至表4要求。
表3100BASE-FX接口参数
接口类型
参数
要求
单位
发送
波长范围
1270～1380
nm
光功率（最大）
-14.0
dBm
光功率（最小）
-20.0
dBm
接收
波长范围
1270～1380
nm
光功率（最大）
-14.0
dBm
接收灵敏度
-31.0
dBm
强制接收灵敏度
-25.0
dBm
表41000BASE-SX接口参数
接口类型
参数
要求
单位
62.5µsMMF
50µsMMF
发送
波长范围
770～860
nm
平均发射光功率（最大）
0.0
dBm
平均发射光功率（最小）
-9.5
dBm
接收
波长范围
770～860
nm
平均接收光功率（最大）
0.0
dBm
接收灵敏度
-17.0
dBm
强制接收灵敏度
-12.5
-13.5
dBm
7.5.2电源接口
应支持双路220V或110V标准直流电源接入，允许偏差为-20%～+20%，直流电源电压纹波系数小于5%，双电源热备份，电源应采用5芯间距5.08mm欧式连接器。
为方便调试，交换机也应支持220V
AC交流供电。
6
Q/GDW10429—2017
7.5.3硬接点输出
硬接点应采用3芯间距5.08mm欧式连接器，应具备如表5所示的硬接点输出。
开机启动过程中，装置故障接点闭合，启动完成后应根据实际的运行工况来操作接点。
表5硬接点输出
序号
名称
接点类型
描述
1
装置故障
常闭
装置失电或主要进程异常时闭合，装置正常时打开。
2
装置告警
常开
装置告警时闭合，装置正常时打开。
告警信息定义见附录B的自检
告警项。
7.5.4MMS通信端口
过程层交换机应提供MMS通信端口，具备对时和状态信息上送功能。
MMS通信端口与过程层通信接口应物理隔离，包括2个端口：
MMS-A和MMS-B。
MMS通信端口应用于过程层交换机的DL/T860通信服务。
8功能要求
8.1数据帧过滤
交换机应实现基于MAC地址的数据帧过滤功能。
8.2组网协议
组网协议应支持RSTP等国际标准协议。
8.3网络管理
网络管理要求如下：
a）应支持网络管理能力，支持DL/T860规范，见附录E；应支持SNMPV2C及以上版本的网络管理能力，MIB库定义见附录F；
b）网络管理功能应支持：
1）网络拓扑发现；
2）工作状态识别；
3）装置基本信息；
4）端口数据量统计；
5）异常告警信息及日志上传。
c）为便于工程调试、配置，应支持维护界面配置，配置范围应涵盖本标准规定的所有内容，运行阶段应关闭此功能；
d）应具有自诊断功能，并能以报文方式输出装置本身的自检信息，见附录B；
e）应支持配置文件自动导入导出，配置文件应符合DL/T860规范要求，参见附录G；
f）默认出厂设置见附录H；
g）应支持基于端口的单播MAC绑定功能；
h）应支持对非法数据报文的过滤功能，如CRC校验错误、MAC源地址错误（源地址为组播地
7
Q/GDW10429—2017
址或广播地址）等。
8.4日志
8.4.1应以文本格式记录日志信息，分为系统日志和告警日志。
系统日志文件命名为systemlog.log，记录配置管理等操作信息，至少应包括登录成功、退出登录、登录失败、修改用户密码、用户操作信息等；告警日志文件命名为alarmlog.log，记录重启、告警等事件。
8.4.2日志至少应能存储2000条信息，且能自动循环覆盖。
应支持日志文件本地查阅和上传功能。
8.4.3日志格式为：
<%>日志级别<|>时间<|>IEDName<|>设备型号<|>内容描述。
其格式说明见表6。
示例：
%ERROR|2017-06-1222:
12:
23|SWL2208A|XXXX-XXXX-X-XXXX|portFE3linkdown
%NOTICE|2017-06-1222:
12:
23|SWL2208A|XXXX-XXXX-X-XXXX|administrator192.168.0.10login
表6日志格式
字段
字段含义
说明
日志级别
日志的级别
参见日志级别说明
时间
时间戳，信息输出的
时间
format-date型：
按照年、月、日、时、分、秒的格式显示：
YYYY-MM-DD
hh:
mm:
ss
IEDName
IED名称
SCD文件中的交换机IED名称，如：
SWL2208A（L-线路，22-220KV
电压，08-线路编号，A-SV/GOOSEA网）
设备型号
设备的厂家型号信息
设备厂家及设备型号信息，标识该日志信息由哪个厂家设备记录
内容描述
日志内容信息
详细描述该日志的具体内容
8.4.4应根据日志级别定义，约束相关过滤条件，严格控制日志信息记录数量，分析并准确记录重要日志信息。
日志级别如表7所示。
表7日志级别
日志级别
说明
ERROR
错误的操作或设备的异常流程，需要关注和进行原因分析。
如，流量越限，非法源MAC，非法APPID，非法组播MAC，电压超告警线、温度超告警线，CPU占用率超限，通信接口异常，光模块工作状态异常，设备非法接入，协议报文错误，
上送CPU流量超限，配置下发错误等。
WARNNING
设备异常运转的异常点，可能引起业务故障的流程，需要引起注意。
如配置变化，
CPU占用率预警，工作电压预警，设备温度预警，光模块状态预警，环网协议切换，信息查询失败等
NOTICE
用于设备正常运转的关键操作信息。
如用户登陆，用户
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