安防之家讯：在变电站环境下构建以太网，应该充分考虑变电站的工作环境。通常，大家对变电站使用以太网的了解，往往来自对商业以太网的认识。因此变电站网络系统工程的实施也直接参考商业以太网的技术经验来实施。这些经验局限于商业以太网的实施经验，因而可能导致构建的以太网的简单化，不能真正理解以太网在变电站现场的意义，也无法真正利用以太网内在的强大功能，常常造成以太网现场实施的不彻底，给整个变电站自动化系统留下不稳定因素。
对于变电站这种特殊的环境，应该从两个方面考虑影响网络的因素：一是安装环境，二是互联环境。
安装环境主要有：需要能在高温、潮湿、震动的环境中稳定工作；需要能方便地安装在现场控制柜内；需要适应机柜内提供的低压交流或直流电源；需要适应电磁兼容性（EMC）的要求。基于以上的因素，对于变电站这种干扰比较大的环境，构建以太网要考虑到如下几个方面：电源、安装方式、设备外壳散热和防尘、高温潮湿环境、抗震动能力、电磁兼容性。
从互联环境上讲，目前变电站还有大量的旧设备需要互联，这些设备从物理接口到应用协议上都可能是不一样的。所以要兼容旧设备，还要和不同的物理接口互联，适应不同的网络协议，以及和不同的子网互联等。因此从互联的应用环境上要考虑以下的方面：以太网通信协议、通信速率、电口或光口，除了简单通信功能外还可能需要较复杂的通信管理功能。这些都是需要了解的最基本的产品设计因素。
如果对以太网的网络管理有更高要求，则需要考虑所选择产品的高级功能如：信号强弱、端口设置、出错报警、主干冗余、环网冗余、服务质量(QoS)、虚拟局域网(VLAN)、简单网络管理协议(SNMP)、端口镜像等以太网管理交换机中可以提供的功能。不同的规模的变电站自动化系统对网络的管理功能要求不同，自然对网络管理也有不同要求。由于环境对以太网络可靠性的超高要求，以太网的冗余功能是要重点考虑应用的。从快速生成树冗余、环网冗余到主干冗余，都有各自不同的优势和特点，系统工程师们可以根据自己的要求进行选择。
在设计一个变电站的以太网方案时，需要对变电站环境，从安装环境到应用互联环境都要有清晰的认识，才能对网络的构架设计有充分的准备，在组网的设备选择上有针对性。进行网络工程实施时还要考虑网络互联设备的安装位置和线缆的铺设位置以及应用上的设置，主要有以下的一些方面。
1网络通信线缆的选择和使用
以太网使用的电缆有屏蔽双绞线（STP）、非屏蔽双绞线（UTP）、多模或单模光缆。10Mbit/s的速率对双绞线没有过高的要求，而在100Mbit/s速率下，推荐使用五类或超五类线。
光纤链接时需要一对，多模光纤波长为62.5/125μm或50/125μm；单模光纤的内芯只有10μm左右。通常，10Mbit/s使用多模光纤，100Mbit/s下，单模、多模光纤都适用。光纤接头有两种，ST接头用于10Mbit/s或100Mbit/s；SC接头专用于100Mbit/s。单模光纤通常使用SC接头。DTE与DCE之间的连接只需依照端口的TX、RX标识即可。
当使用屏蔽的双绞线时，尤其要注意屏蔽的效果，如果屏蔽不严密，反而会大大影响屏蔽效果，甚至不如不屏蔽。在一般的机柜安装情况下，基本上不需要使用屏蔽的电缆或光缆，这是由于机柜内的环境影响较小，实践经验证实是可行的。另外，变电站层的各个工作站之间的互联也不需要特殊考虑，一般的五类线即可。需特别考虑的是变电站层和间隔层之间的互联，以及机柜之间需要通过线缆沟铺设的，需要考虑使用屏蔽线缆或光纤。此外安装于一次设备上，比如开关柜，也需要采用光纤或屏蔽线互联，安装于开关柜的还要特别考虑抗震性能。
目前的变电站内以太网，10Mbit/s和100Mbit/s是最常用的。在10Mbit/s全部采用双绞线的以太网中，要考虑连接两个互联设备的距离(即网段)。以及网络中两个最远端设备之间的距离（即网络范围）。不管是10Mbit/s或100Mbit/s的网络，网段的最远距离不能超过100m。考虑网络延伸，按5-4-3规则（仅仅针对10Mbit/s中继器），即一个网络最多有五个网段，四个中继器，不多于三个的混合网段。混合网段指的是同轴总线网段（已淘汰）。由于双绞线网段的最远距离是100m，最大网络（网络范围）就是500m。
光纤网段的最远距离可达2km，但IEEE802.3标准规定，使用光纤级联数最多不能超过3个，且网络末端需使用双绞线，中间的两个为光纤网段并保证每个网段不超过1km。这样，整个光纤网段长度限制在2km。
5-4-3规则对100Mbit/s是不适用的。建议使用100Mbit/s交换机。
2网络连接设备的选择和使用
目前在变电站较常用的互联设备有接口转换器、集线器、交换机等。
接口转接器将一种媒介转为另一种媒介，主要是双绞线至光纤的转换。由于很多网络设备没有光纤端口，接口转接器就是用来支持网络中光纤的应用，这些设备在网络中是透明。端口不存储帧也不检测碰撞，只是将一种媒介转为另一端兼容的信号。有了接口转换器，就可以将一些电接口的设备转换到光纤网络上。这在机柜内转到骨干光纤网上，或变电站层工作站子网转换到远程光纤通信上有较好的应用。
集线器（HUB）应用于使用星型拓扑结构的网络中，连接多个计算机或网络设备。集线器又分成：能动式、被动式、混合式。能动式：对所连接的网络介质上的信号有再生和放大的作用，可使所连接的介质长度达到最大有效长度，需要有电源才能工作，目前多数HUB为此类型。被动式：只充当连接器，其不需要电源就可以工作，市场上已经不多见。混合式：可以连接多种类型线缆，如同轴和双绞线。集线器是构成以太网拓扑的基本设备，为多端口设备，有4、8、12口等，可级联构成分散星型拓扑。集线器基本上应用于变电站层子网中各个工作站之间互联，以及间隔层的机柜内的设备互联。
交换机（SWITCH）前身是网桥。交换机是使用硬件来完成以往网桥使用软件来完成过滤、学习和转发过程的任务。SWITCH速度比HUB快，这是由于HUB不知道目标地址在何处，发送数据到所有的端口。而SWITCH中有一张路由表，如果知道目标地址在何处，就把数据发送到指定地点，如果它不知道就发送到所有的端口。这样过滤可以帮助降低整个网络的数据传输量，提高效率。但是交换机的功能还不只这些，它可以把网络拆解成网络分支、分割网络数据流，隔离分支中发生的故障，这样就可以减少每个网络分支的数据信息流量而使每个网络更有效。
交换型集线器可以取代中继型集线器并改善网络的性能。与物理层设备-中继型集线器不同，交换型集线器实际上是连接两个数据链路的网桥，也就是说碰撞域在每个交换机端口进行了终结。所以，增加了交换机就扩展了网络地理上的范围，级联交换机可以大规模地实现网络扩展。
交换机比中继型集线器复杂。双绞线端口自动与附属端口进行速率协商。流量控制功能也通过协商进行。全双工网段采用PAUSE方案，半双工网段通常采用backpressure方案。交换机读取一个完整的帧并察看其源地址后就能查出所连以太网设备的端口位置。交换机随即产生一张端口地址表格并维护表的内容。从那时起，网络通信仅限于与本次传送有关的端口。由于同步的传送无需任何操作即可在这些端口上实现，网络的吞吐量提高了。
交换机主要应用于变电站层和间隔层之间的子网互联，以及变电站内的不同系统之间的互联。
3IP地址的问题
IP地址和以太网MAC地址是不同的。MAC地址由设备生产商分配，是全球唯一的。IP地址是安装时分配并根据需要进行重分配。由于大量使用以太网设备后，常用的通信协议也基本上以TCP/IP为主，所以对于用户来说，IP地址的分配和管理是必须重视的问题。IP的分配并不简单，一旦分配好，就必须应用在网络中的各个节点上。IP地址分静态和动态分配两种。动态分配由服务器进行。静态分配由配置进行。一般情况下，静态分配的比较多。由于变电站层和间隔层设备的特殊性，其IP地址的分配必须有一定的策略，便于管理和配置。下列地址在互联网上没有应用，常常作为分配的参考依据。10.0.0.0～10.255.255.255；172.16.0.0～172.31.255.255；192.168.0.0～192.168.255.255。当间隔智能设备（IED）都采用以太网通信后，每一个IED都至少有一个IP地址，变电站层的工作站上如果实现双网双机的配置，远动工作站又要和多级调度主站相连，有可能都需要分配多个不同类的IP地址，这样，对于一个中等规模的变电站自动化系统，其IP地址可能需要有很多。一般来讲要对间隔层和变电站层的设备进行不同的分类，变电站内的网络设备和变电站外部互联的网络设备又有不同的分配策略。往往监控系统或保护系统内的所有间隔智能装置采用同一个网段的IP地址设置，而且最好以主机地址和安装的位置有对应的关系，便于管理。为此，有必要专门设计一个针对大量IED的IP地址管理维护策略。安防之家专注于各种家居的安防,监控,防盗,安防监控,安防器材,安防设备的新闻资讯和O2O电商导购服务，敬请登陆安防之家：http://anfang.jc68.com/
