国家标准 GB/T37548一2019 变电站设备物联网通信架构及接口要求 Requirementsofcommunicationarchitectureandinterface forsubstationeguipmmentsIOT 2019-06-04发布 2020-01-01实施国家市场监督管理总局发布币国国家标准化管理委员会国家标准
GB/37548一2019 目次前言范围 2 规范性引用文件术语和定义缩略语变电站设备物联网体系 # 普# 5.1体系架构 5.2感知层网络层 5.3 应用层 5,4 信息交互 5.5 通信架构 6.1总体架构 6.2I0接口接口 I1 6.3 6.412接口感知设备通信接口 7.1物理接口 7.2通信协议安全防护 8 附录A(规范性附录)变电站设备物联网通信架构
GB/37548一2019 前言本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草请注意本文件的某些内容可能涉及专利本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任本标准由电力企业联合会提出本标准由全国电力系统管理及其信息交换标准化技术委员会(SAC/TC82)和全国电力设备状态维修与在线监测标准化技术委员会(SAC/TC321)共同归口本标准起草单位:电力科学研究院有限公司、国网江苏省电力有限公司电力科学研究院、北京国网富达科技发展有限责任公司、国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院、南瑞集团有限公司、国网浙江省电力有限公司、国网吉林省电力有限公司本标准主要起草人:王蜂、姚楠、间春雨、孔红磊、张官元潘勇伟、吴立远、毕建刚,张道农黄鑫、于跃海、杜奇伟、郭志广,全杰,郭哲,杨松,章立宗、高强、汪祥、程大伟、李劲松、刘永新、张继国付德慧卜芸、袁帅、许渊
GB/37548一2019 变电站设备物联网通信架构及接口要求范围本标准规定了变电站设备物联网体系架构、通信架构,感知设备通信接口,安全防护要求本标准适用于变电站一次设备、辅助设施等设备管理的物联网应用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/T6107一2000使用串行二进制数据交换的数据终端设备和数据电路终接设备之间的接口 GB/T11014一1989平衡电压数字接口电路的电气特性 GB/T12057一1989使用串行二进制数据交换的数据终端设备和数据电路终接设备之间的通用 37插针和9插针接口 GB/T19244信息技术高性能串行总线 GB/T19582(所有部分)基于Modbus协议的工业自动化网络规范 GB/T20540.2测量和控制数字数据通信工业控制系统用现场总线类型3;PROFIBUS规范第2部分;物理层规范和服务定义 GB/T20540.3测量和控制数字数据通信工业控制系统用现场总线类型3:PROFIBUS规范第3部分;数据链路层服务定义 GB/T20540.4测量和控制数字数据通信工业控制系统用现场总线类型3;PROFIBUS规范第4部分;数据链路层协议规范 GB/T26790(所有部分工业无线网络wIA规范 GB/T29768信息技术射频识别800/900MHz空中接口协议 GB/T29910(所有部分工业通信网络现场总线规范类型20;HART规范 DL/T634.5104运动设备及系统第5-104部分:传输规约采用标准传输协议集的IEC60870- 5-101网络访问 DL/T860所有部分变电站通信网络和系统 S/T11349二维条码网格矩阵码 sI/T11350二维条码紧密矩阵码 YD/T1272(所有部分光纤活动连接器电力监控系统安全防护规定(国家发展和改革委员会[2014]第14号令 IEC60603-7-1电子设备用连接器第7-1部分;有质量评定的具有通用插合特性的8通道活动式和固定式屏蔽连接器的详细规范(Conneetorsforelectronicequipment一Part7-1:Detailspecifieationm for8-way,shieldedfreeandfixedconnectorswithcomonmatingfeatures,withassessedquality 电子设备用连接器第7忽部分;最高频率1I0.MH的数据传输用8通道话动式 IEC60603-7-2 Part7-2:Detailspecification 和固定式非屏蔽连接器的详细规范(Connectorsforelectronicequipment for8-- -way,unshieldedfreeandixedcomnectors，fordatatransmision、withfrequeneiesupto
GB/T37548一2019 100MHz IEC60603-7-4电子设备用连接器第7-4部分;最高频率250MHz的数据传输用8通道活动式 7-4;Detailspeification 和固定式非屏蔽连接器的详细规范(Con onnectorsforelectronicequipment一Part for8-way，unshieldedfreeandixedconneetors,fordatatransmissionswithfrequeneiesupto 250MHz IEC60603-7-5电子设备用连接器第7-5部分;最高频率250MH2的数据传输用8通道活动式 speeifeation 和固定式屏蔽连接器的详细规范(Connectorsforelectronicequipment一Part7-5:Detai for8- shieldedfreeandfixedconnectors,fordatatransmissionswithfr o250MHz way， rrequenciesupto IEC60603-7-7电子设备用连接器第7-7部分;最高频率600MHz的数据传输用8通道活动式 Part7-7:Detail cification 和固定式屏蔽连接器的详细规范(Co onnectorSforelect lectronicequipment speci for8-way，shieldedfreeandixedconnectors,fordatatransmissionswithfrequenciesupto600MHz2) EC62734工业网络无线通信网络和通信行规ISA100.lla(Industrialneworkswireless rofilesISA100.lla communieationnetworkandcommunieationpro ISO11898-1 道路车辆控制器局域网络(CAN第1部分;数据链路层和物理信号[Roadl ve hiclesController network(CAN)-Partl.Datainklayerandphysicalsignallin area ing AS ANSI/TIA/EIA-485-A平衡数字多点系统发生器和接收机的电特性(Ele ectricalcharacteristics of generatorsandreceiversforuseinbalanced ddigital mutipointsystems EEE802.11国际电机电子工程学会信息技术标准局域网和城域网通信和信息交换技术规范第11部分:无线局域网媒体访问控制和物理层规范[IEEEStandardforlInformationt technology Telecommunicationsandinformationexchange betweensystetmsL.ocealandmetroprolican areanet worksSpecific requirements一Partll:wirelessLANMediumAccessControlMC)andPhysieal Layer(PHYSpecifid ications CiA301CANopen应用层和通信目录(CANopenapplieation lcommunicationprofile) ayer and 3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件 3. fthines 物联网internet 通过感知设备,按照约定协议,连接物、人、系统和信息资源,实现对物理和虚拟世界的信息进行处理并做出反应的智能服务系统注:物即物理实体 [GB/T337452017,定义2.1.1] 3.2 实体entits 客观存在的任何具体或抽象的事物,具有某种属性可以加以区分注实体分为物理实体和虚拟实体 [GB/T337452017,定义2.1.2] 3.3 物理实体phssiealenttsy 能够被物联网感知但不依赖于物联网感知而存在的实体 [GB/T33745一2017,定义2.1.3]
GB/37548一2019 3.4 对象ohject 与物联网应用有关的,用户感兴趣的物理实体 [GB/T33745一2017,定义2.1.4] 3.5 感知 sensing 通过感知设备获得对象的信息的过程 [GB/T33745-2017一2017,定义2.1.8] 3.6 deviee 感知设备sensing 能够获取对象信息的设备,并提供接人网络的能力 [GB/T33745一2017,定义2.1.9] 3.7 变电站设备物联网substationdevieeinternetofthins 在变电站通过部署感知设备将传感测量技术,通信技术.信息技术与物理设备高度集成,实现站内 -次设备、辅助设施等设备的信息全面感知,可靠传输、智能处理、管理应用等,构建人与设备,设备与设备互联的智能信息服务系统 3.8 在线监测装置on-linemonitoringdevice 通常安装在被监测设备上或附近,用以自动采集、处理和发送被监测设备状态信息的监测装置(含传感器) 监测装置能通过现场总线、以太网、无线等通信方式与综合监测单元或直接与站端监测单元通信在线监测装置等同于智能变电站中监测IED与传感器的组合 [[DL/T1430-2015,定义3.2] 3.9 电力无线虚拟专网powerwirelessvirtualprivatenetwork 在电信运营商移动通信网络基础上,采用VPN和安全防护技术建立的电力专用虚拟网络,为电力终端提供无线接人与数据传输服务 3.10 电力无线专网powerwirelessprivatenetwork 电力企业自行建设、管理的采用广域无线接人技术的电力无线数据通信网络系统 3.11 PDA终端personaldigitalassistant(PDA)terminal -种小型便携式终端设备，一般安装移动操作系统如Android,windowsmobile等,可以进行无线通信,PDA在电力移动作业业务系统中得到广泛应用 [DL/T15112016,定义2.1] 缩略语下列缩略语适用于本文件 GIS气体绝缘金属封闭开关设备(GaslInsulatedSwitchgear) HART:可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议(HighwayAddressableRemoteTransdueer) IED;智能电子装置(IntelligentElectroniecDeviee tafthng) OT:物联网Int ternet
GB/T37548一2019 PROFIBUS;过程现场总线(ProcessFieldBus) uencyIdentification RFID射频识别(RadioFrequ VPN;虚拟专用网络(VirtualPrivateNetwork) wLAN;无线局域网wirelessLocalAreaNetworks 5 变电站设备物联网体系 5.1体系架构变电站设备物联网在逻辑功能上可以划分为感知层,网络层和应用层变电站设备物联网体系架构如图1所示设备信息可视化运检过程管控远程会商应急抢修应用层状态分析监测预警故障研判运检绩效评估核心综合数据网交换层" 网络汇聚层高速交换局域网层接入层有线接入网无线接入网移动巡检辅助设施监控感知在线监测移动作业PDA终端消防/安全警卫/照明站内层在线监测装置巡检机器人 /环境监视设备可穿戴巡检装备 /视频监控/电源监测图1变电站设备物联网体系架构 5.2感知层感知层是变电站设备物联网的基础,支持或实现在线监测、移动巡检和辅助设施监控等信息的采集、自动识别对于被监测设备通过RFID或二维码建立身份标识二维码编码规则应符合 S/T11349、s/T11350的相关要求变电站设备物联网典型感知层设备如表1所示表1变电站设备物联网典型感知设备分类设备名称描述变压器/电抗器在线监测装置断路器/GIS在线监测装置用以自动采集,处理和发送变电站被监测一次设备在线监测状态信息的装置含传感器电容型设备/避雷器在线监测装置其他设备在线监测装置
GB/37548一2019 表1(续》分类设备名称描述巡检机器人移动作业PDA终端采集站内移动作业信息,用于变电站巡检,检测,远移动巡检程视频会商等作业可穿戴巡检设备其他设备安防设备消防设备照明设备采集、处理站内的环境、安全防范、火灾报警、辅助辅助设施监控灯光控制等信息环境监控设备电源监测设备视频监控设备 5.3网络层 5.3.1接入层接人层位于感知层与汇聚层之间,通过各种接人技术,连接感知层设备,实现信息的传递接人层网络技术类型可分无线接人和有线接人无线接人可包括电力无线专网、无线虚拟专网、.近程通信.射频等有线接人可包括现场总线接人,电力线接人.局域网接人等无线信息通过安全隔离装置进人信息内网 5.3.2汇聚层汇聚层位于接人层与核心交换层之间,实现接人层数据分组传输的汇聚、转发与交换接人层数据转发到核心交换层或在本地进行路由处理典型汇聚层设备可包括多串口/网络转换器、通信协议转换器、数据集中器及无线基站等 5.3.3核心交换层核心交换层为变电站设备物联网提供高速、安全与具有服务质量保障能力的数据传输环境用于支撑变电站内和站外物联网信息的双向传送核心交换层的网络采用电力综合数据网 5.4应用层应用层由生产管理应用系统和应用层服务协议构成应用层服务协议由语法,语义与时序组成语法规定了智能服务过程中的数据与控制信息的结构与格式语义规定了控制信息的含义,以及完成的动作与响应时序规定了事件实现的顺序典型的电力物联网应用包括;设备信息可视化,运检过程管控、,远程会商、应急抢修、状态分析、监测预警、故障研判、运检绩效评估等 5.5信息交互运检应用系统应按照第7章要求,采集站内在线监测、移动巡检、辅助设施监控等设备物联网信息
GB/T37548一2019 6 通信架构 6.1总体架构变电站设备物联网通信网络宜采用工作可靠、结构简单、易于维护的架构,满足实时性和可靠性要求,必要时可采用双网冗余方式站内尽量使用有线方式接人数据,在特殊情况下使用无线方式接人移动巡检数据,无线数据通过安全接人设备进人有线网络各层之间存在3个接口级别,分别是第1级接口I0,第2级接口l1和第3级接口12,通信架构见附录A中图A.l 6.2I0接口 0接口是感知设备在接人层通信的数据接口如变电站辅控设备的灯光控制器与照明控制网关的数据接口;在线监测装置与综合监测单元的数据接口等 6.31接口 I1接口是设备/系统在汇聚层通信的数据接口如变电站辅控设备的照明控制网关与辅助设施监控主机间的数据接口;在线监测系统中综合监测单元与站端监测单元的数据接口等 1接口也是变电站内不同系统站控层设备之间的数据接口如变电站辅控系统与变电站监控系统的数据接口;变电设备在线监测系统与变电站监控系统的数据接口等 1接口宜采用多媒体协议 DL/T860协议、,DL/T634.5104协议具备条件的感知设备可采用接口直接与汇聚层设备通信 6.412接口 12接口是设备/系统在核心交换层通信的数据接口,面向应用层接人如站端监测单元、辅助设施监控主机与应用层系统的数据接口等 I2接口宜采用多媒体协议、DL/T860协议、DL/T634.5104 协议具备条件的感知设备可采用2接口直接与核心交换层设备通信感知设备通信接口 7.1物理接口 7.1.1RJ45接口对于采用屏蔽双绞线的通信系统宜采用支持R45的物理接口根据要求的不同,其机械特性和技术规范应符合IEC60603-7-1、,IEC6o603-7-2,IEC60603-7-4、,IEc60603-7-5或IECc60603-7-7的相关要求 7.1.2光纤接口感知设备根据自身技术特点、使用环境和通信协议等条件,可采用且不限于Ic,MT-R、SC、FC和 MP(型光纤连接器作为通信物理接口,这五种光纤连接器的技术规范应符合YD/T1272(所有部分) 的相关要求其他类型的光纤连接器应满足各自的技术规范 7.13RS232接口 RS232接口宜采用DB9插针连接器,其电气特性应符合GB/T6107一2000中第2章的要求,机械
GB/37548一2019 特性应符合GB/T12057一1989中第4章的相关要求 7.1.4Rs485接口 RS485接口宜采用DB9插针连接器,其电气特性应符合ANSI/TIA/EA-485-A的要求,机械特性应符合GB/T12057一1989中第4章的相关要求 7.1.5RSs422接口 RS422接口宜采用DB9插针连接器,其电气特性应符合GB/T11014一1989中第4章的要求,机械特性应符合GB/T12057一1989中第4章的相关要求 7.1.6IEEE1394接口对于感知设备所采用的IEEE1394接口,其技术规范应符合GB/T19244的相关要求 7.2通信协议 7.2.1CANopen CANopen是基于CAN总线的应用层协议,可通过CAN或工业以太网实现支持CANopen协议的感知设备宜采用屏蔽双绞线作为传输媒介,其技术规范应符合ISOl1898-1和CiA301的相关要求 7.2.2Modbus 支持Modus协议的感知设备可通过串行链路或TCP/IP实现与外部系统的通信,其协议总体模型和功能码规范应符合GB/T19582.1的相关要求采用串行链路方式的感知设备的物理接口宜采用且不限于RS485,RS232接口,其物理接口和数据规范应符合GB/T19582.1和GB/T19582.2的相关要求采用TCP/IP方式的感知设备,其协议规范应符合GB/T19582.1和GB/T19582.3的相关要求 7.2.3PRorFIBUS 支持PROFIBUS的感知设备的物理接口宜采用RS485、光纤接口等,其技术规范应符合 GB/T20540.2的相关要求输出信号应满足PROFIBUS总线协议,其技术规范应符合GB/T20540.3 和GB/T20540.4的相关要求 7.2.4HART 基于有线网络的支持HART协议的感知设备应配备对应的物理接口,可采用RS232,RS485等接口,其技术规范应符合GB/T29910.129910.4以及GB/T29910.6的相关要求 7.2.5蓝牙支持蓝牙的感知设备,其技术规范应符合蓝牙核心规范4.0或其后续版本的相关要求 7.2.6无线局域网支持无线局域网(wL.AN)的感知设备,其技术规范应符合IEEE802.11的相关要求 7.2.7RFID 支持RFID的感知设备,其技术规范宜符合GB/T29768的相关要求
GB/T37548一2019 7.2.8无线HART 支持无线HART的感知设备,其技术规范应符合GB/T29910.329910.6的相关要求 7.2.9wIA-PA 支持WIA-PA的感知设备,其技术规范应符合GB/T26790所有部分)的相关要求 7.2.10ISA100 支持ISAl00的感知设备,其技术规范应符合IEC62734的相关要求 8 安全防护变电站设备物联网网络及信息安全防护应满足《电力监控系统安全防护规定》的相关要求
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变电站设备物联网通信架构及接口要求GB/T37548-2019

随着智能化时代的到来，越来越多的设备开始具备网络连接的能力，而在变电站这个特殊的场景下，设备之间的互联互通显得尤为重要。因此，制定变电站设备物联网通信架构及接口要求GB/T37548-2019标准就成为了必然选择。

GB/T37548-2019标准是由国家能源局制定的，旨在规范变电站设备物联网通信架构和接口定义。该标准对变电站设备的物联网通信架构、接口协议、数据传输等方面进行了详细的规定。

1. 变电站设备物联网通信架构

变电站设备物联网通信架构主要包括三个层次：感知层、网络传输层和应用层。其中，感知层是指设备感知物理世界的环境，采集数据并将其转化为数字信号；网络传输层是指将数字信号通过通信网络进行传输；应用层是指对传输得到的数据进行处理和分析。

在具体实现中，变电站设备物联网通信架构可以采用多种技术手段，包括无线通信、有线通信、以太网等。

2. 变电站设备物联网接口要求

变电站设备物联网接口是指各类设备之间进行通信时所使用的标准化接口，目的是保证各类设备之间的互联互通。GB/T37548-2019标准规定了变电站设备物联网接口的主要内容：

接口协议：规定了设备之间进行通信时所使用的协议格式。
数据传输：规定了数据的传输方式和数据传输的可靠性保障措施。
安全性：规定了数据传输时需要进行的加密和认证方式，保障数据安全。
兼容性：规定了设备之间进行通信时需要遵循的统一标准，保障设备的兼容性。

3. 总结

变电站设备物联网通信架构及接口要求GB/T37548-2019标准的制定，为变电站设备的智能化升级提供了技术规范和标准。在实际应用中，需要根据标准要求进行具体实现，保障各类设备之间的互联互通，提高变电站设备的管理效率。