局域网中为什么会丢包？ 有不同的选项：预留配置不正确、网络无法应对负载或 LAN 处于“风暴”状态。 但原因并不总是在于网络层。
Arktek LLC 公司为 Apatit JSC 的 Rasvumchorrsky 矿山制造了基于 .
网络的某一部分出现问题。 FL SWITCH 3012E-2FX 交换机之间 – 和 FL SWITCH 3006T-2FX – 通讯渠道极不稳定。
这些设备通过一条铺设在一个通道中的铜电缆连接到一根 6 kV 电力电缆。 电源线会产生很强的电磁场，从而产生干扰。 传统的工业交换机没有足够的抗噪能力，因此会丢失一些数据。
当两端安装 FL SWITCH 3012E-2FX 交换机时 – ，连接已稳定。 这些开关符合 IEC 61850-3 标准。 除此之外，该标准的第 3 部分描述了安装在发电厂和变电站中的设备的电磁兼容性 (EMC) 要求。
为什么 EMC 改进后的交换机性能更好？
EMC——一般规定
事实证明，局域网上数据传输的稳定性不仅受到设备配置是否正确和传输数据量的影响。 丢包或开关损坏可能是由电磁干扰引起的：在网络设备附近使用的无线电、附近铺设的电源线或在短路期间断开电路的电源开关。
无线电、电缆和开关是电磁干扰源。 增强型电磁兼容性 (EMC) 开关设计用于在受到这种干扰时正常运行。
电磁干扰有两种类型：感应式和传导式。
感应干扰通过电磁场“通过空气”传播。 这种干扰也称为辐射或辐射干扰。
传导干扰通过导体传输：电线、地线等。
当暴露于强大的电磁场或磁场时，就会发生感应干扰。 传导干扰可能是由开关电流电路、雷击、脉冲等引起的。
与所有设备一样，开关也会受到感应噪声和传导噪声的影响。
让我们看看工业设施中的不同干扰源，以及它们会产生什么样的干扰。
干扰源
无线电发射设备（对讲机、移动电话、焊接设备、感应炉等）
任何设备都会发射电磁场。 该电磁场以感应和传导方式影响设备。
如果产生的磁场足够强，它会在导体中产生电流，从而扰乱信号传输过程。 非常强的干扰可能导致设备关闭。 这样，就出现了感应效应。
操作人员和保安人员使用手机和对讲机相互通信。 固定广播和电视发射机在设施内运行；蓝牙和 WiFi 设备安装在移动设施上。
所有这些设备都是强大的电磁场发生器。 因此，为了在工业环境中正常工作，交换机必须能够承受电磁干扰。
电磁环境由电磁场的强度决定。
当测试开关对电磁场感应效应的抵抗力时，开关上会感应出 10 V/m 的磁场。 在这种情况下，交换机必须功能齐全。
开关内的任何导体以及任何电缆都是无源接收天线。 无线电发射设备可能会在 150 Hz 至 80 MHz 频率范围内产生传导电磁干扰。 电磁场在这些导体中感应出电压。 这些电压反过来会产生电流，从而在开关中产生噪声。
为了测试交换机的传导 EMI 抗扰度，需要向数据端口和电源端口施加电压。 GOST R 51317.4.6-99 将高水平电磁辐射的电压值设置为 10 V。 在这种情况下，交换机必须功能齐全。
电源线、电源线、接地电路中的电流
电源线、电源线和接地电路中的电流会产生工业频率 (50 Hz) 的磁场。 暴露在磁场中会在闭合导体中产生电流，这就是干扰。
工频磁场分为：
- 正常工作条件下由电流引起的恒定且强度相对较低的磁场；
- 紧急情况下由电流引起的强度相对较高的磁场，作用时间很短，直到触发设备。
测试开关在工频磁场中的稳定性时，长时间施加100A/m的磁场，并持续施加1000A/m的磁场3s。 测试时，开关应功能齐全。
相比之下，传统家用微波炉产生的磁场强度高达 10 A/m。
雷击、电网紧急情况
雷击也会对网络设备造成干扰。 它们持续的时间并不长，但其强度可达数千伏。 这种干扰称为脉冲干扰。
脉冲噪声可应用于交换机的电源端口和数据端口。 由于过电压值较高，它们会破坏设备的功能并完全烧毁设备。
雷击是脉冲噪声的一种特殊情况。 它可以归类为高能微秒脉冲噪声。
雷击可以有不同的类型：对外部电压电路的雷击、间接雷击、对地面的雷击。
当雷击到外部电压电路时，由于外部电路和接地电路流过较大的放电电流，从而产生干扰。
间接雷击被认为是云间的闪电放电。 在此类撞击过程中，会产生电磁场。 它们在电气系统的导体中感应电压或电流。 这就是造成干扰的原因。
当闪电击中地面时，电流会流过地面。 它会在车辆接地系统中产生电位差。
开关电容器组也会产生完全相同的干扰。 这种切换是切换瞬态过程。 所有开关瞬变都会产生高能微秒脉冲噪声。
保护装置工作时电压或电流的快速变化也会导致内部电路产生微秒脉冲噪声。
为了测试开关的抗脉冲噪声能力，需要使用特殊的测试脉冲发生器。 例如，UCS 500N5。 该发生器向被测开关端口提供各种参数的脉冲。 脉冲参数取决于所执行的测试。 它们在脉冲形状、输出电阻、电压和曝光时间方面可能有所不同。
在微秒脉冲噪声抗扰度测试期间，2 kV 脉冲施加到电源端口。 对于数据端口 - 4 kV。 测试时假设运行可能会中断，但干扰消失后会自行恢复。
无功负载的切换、继电器触点的“弹跳”、交流电整流时的切换
电气系统中可能会发生各种开关过程：感性负载的中断、继电器触点的打开等。
这种切换过程也会产生脉冲噪声。 它们的持续时间范围从一纳秒到一微秒。 这种脉冲噪声称为纳秒脉冲噪声。
为了进行测试，纳秒脉冲串被发送到开关。 脉冲被提供给电源端口和数据端口。
电源端口提供 2 kV 脉冲，数据端口提供 4 kV 脉冲。
在纳秒突发噪声测试期间，开关必须功能齐全。
来自工业电子设备、滤波器和电缆的噪声
如果开关安装在配电系统或电力电子设备附近，可能会在其中感应出不平衡电压。 这种干扰称为传导电磁干扰。
传导干扰的主要来源有：
- 配电系统，包括直流和 50 Hz；
- 电力电子设备。
根据干扰源的不同，分为两类：
- 恒定电压和频率为 50 Hz 的电压。 配电系统中的短路和其他干扰会产生基频干扰；
- 频率范围为 15 Hz 至 150 kHz 的电压。 这种干扰通常是由电力电子系统产生的。
为了测试开关，电源和数据端口连续提供 30V 的 rms 电压，并持续 300 s 的 1V rms 电压。 这些电压值对应于GOST测试的最高严格程度。
如果设备安装在恶劣的电磁环境中，则必须承受此类影响。 其特点是：
- 被测设备将连接到低压电网和中压线路；
- 装置将连接至高压设备的接地系统；
- 使用电源转换器将大量电流注入接地系统。
车站或变电站也有类似的情况。
电池充电时交流电压整流
整流后，输出电压始终脉动。 即电压值随机或周期性变化。
如果开关由直流电压供电，大电压纹波会扰乱设备的运行。
通常，所有现代系统都使用特殊的抗混叠滤波器，并且纹波水平不高。 但当供电系统中安装了电池时，情况就发生了变化。 电池充电时，纹波会增加。
因此，还必须考虑到这种干扰的可能性。
结论
具有改进的电磁兼容性的交换机允许您在恶劣的电磁环境中传输数据。 在文章开头的 Rasvumchorr 矿井的例子中，数据电缆暴露在强大的工频磁场中，并在 0 至 150 kHz 频段传导干扰。 传统的工业交换机无法应对这种情况下的数据传输，导致丢包。
电磁兼容性得到改善的开关在受到以下干扰时仍能正常工作：
- 射频电磁场；
- 工业频率磁场；
- 纳秒脉冲噪声；
- 高能微秒脉冲噪声；
- 射频电磁场引起的传导干扰；
- 频率范围为 0 至 150 kHz 的传导干扰；
- 直流电源电压纹波。
来源： habr.com