智能化變電站網絡中的VLAN技術

李響

摘要：自動化與數字化是智能變電站的最大特點，在網絡數據傳輸方面有著很高的要求，為了保證智能變電站能夠平穩、安全的運行，就需要提供良好的網絡環境，一般都是采用光纖以太網方式。VLAN是為解決以太網的廣播問題和安全性而提出的一種協議，在保證網絡系統的正常運行方面起到了重要作用，據此，基于智能變電站的通信要求，根據單間隔傳輸流量計算方法，提出了VLAN解決方案。

關鍵詞：智能變電站；數據流量；VLAN技術

中圖分類號：TB

文獻標識碼：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2016.17.110

1智能化變電站的通信要求

智能變電站的自動化系統一般分為三部分，根據實際發揮的功能可以分為站層、間隔層、過程層，不同層級之間按照相應的邏輯順序連接在一起，通過協同合作保證自動化系統的正常運行。

站層和間隔層之間采用的是MMS通信方式，間隔層與過程層之間的數據是點對點進行傳輸的，在這個過程中，是不需要進行網絡共享的，所以不使用交換機便可以完成通信，同時還不會影響到其他設備之間信號傳遞，非常簡單方便。但是對于智能變電站的光纖來說，安裝是比較麻煩的，交換技術的出現，很好的解決了這一問題，間隔層設備之間在進行信息數據傳輸的時，不需要再使用合并器，可以利用網絡直接完成，實現了信息共享，同時還保證了信息數據的傳輸效率及安全性。

為了保證智能變電站網絡通信系統的使用性能，確保數據信息傳輸的安全性、可靠性，利用100-Mbit/s光纖以太網完成設備之間的通信，交換機的管理功能需要符合IEC61850.3標準，利用交換機可以完成多環組網的構建；交換機的恢復時間應該很短，在完成階段性的數據傳輸之后，能夠在5ms內恢復過來；同時交換機還應該有較強的抗干擾能力，以避免電磁信號對網絡信號造成影響；受溫度影響較小，多種溫度環境下都可以使用，適應溫度范圍比較廣；確保數據的丟包率為0，保證數據傳輸的高效性即可靠性。

2單間隔傳輸流量計算和VLAN解決方案

2.1傳輸流量計算

間隔層之間的信息共享只是一部分，在利用交換機傳輸信息的時候，為了避免傳輸信息較多，造成主干網交換機超負荷運轉，在進行數據傳輸的時候，要控制好交換機的傳輸流量，只需傳輸需要共享的信息即可，經過相關的測試運算，發現交換機的單間隔數據流量的實際測試結果，與理論計算值大致相同。按照每幀一點對單間隔SMV流量進行計算，一個合并器一秒時間的數據流量為：

S=159字節×8bit/字節×50周波/s×80點/周波=5.088Mbit/s

按照T0=10s對GOOSE的實際最大報文長度進行計算，設備每秒傳輸的書籍流量為：

S=6016字節×8bit/字節×（1s/10）幀=0048Mbit/s

當數據流入到交換機之后，一般情況下都是可以全部流出的，而流入交換機數據的多少，決定了數據的吞吐總量，當數據流量比較大的時候，數據傳輸速度會相對較慢，網絡就會出現延時，控制傳輸流量能夠保證信息傳遞的及時性。對于主交換機來說，其主要任務是完成跨間隔保護需要的數據的傳輸，在對SMV以及GOOSE數據進行單間隔計算時，由于GOOSES傳輸流量比較小，可以將其忽略，此時對于主干網交換機來說，間隔交換機數據流量的1/3，便是其流入的流量值，由數據的理論計算值可得，主干網的數據為1.6Mbit/s，滿足常規智能變電站的容量要求。

2.2VLAN解決方案

智能變電站間隔層之間的共享信息只是一部分，為了減少不必要的數據傳輸，需要采用VLAN技術將網絡進行系統的劃分，需要共享的數據進行橫向傳輸，其他數據在間隔內部進行縱向流通。不同數據在流通時還需要劃分等級，以網絡信息的需求和要求為劃分標準，優先傳輸比較重要的數據。

2.2.1VLAN的不同劃分方法

根據不同的劃分標準，可以用多種方法將其劃分開，主要包括基于端口劃分、基于網絡層協議劃分、基于策略劃分以及基于MAC地址劃分等多種方法，其中基于端口劃分的VLAN是最為常見一種方法，利用這種劃分方法，可以根據交換機的端口將其分成多個部分，實現局域網絡的構建。

2.2.2過程層網絡VLAN的劃分原則

對于電流合并器來說，在劃分VLAN時，需要保證統一性與唯一性；對于GOOSE來說，在劃分VLAN時，要將其信息劃分到全站同一個，也是唯一一個VLAN，如果是將采樣值考慮在內的話，可以將其信息量忽略，不對其進行劃分；時報文處理要統一劃分為一個VLAN。

2.2.3過程層網絡VLAN的劃分方法

過程層網絡在進行VLAN劃分時，是以間隔為劃分標準的，不同間隔劃分為不同的VLAN，比如110kV線路間隔、10kV線路間隔、電容器間隔等。當線路間隔比較多，交換機支持劃分最多的VLAN不滿足需要時，為了符合交換機的使用要求，可以將一段母線或者多條線路間隔劃分為1個VLAN。

參考文獻

[1]洪悅.VLAN技術在智能變電站中的應用[J].科技視界，2013，（35）：330331.

[2]孫晨宇，李紅利.VLAN技術在智能變電站網絡系統中的應用[J].經營管理者，2015，（23）：314.