智能化變電站網(wǎng)絡(luò)中的VLAN技術(shù)

李響

摘要：自動(dòng)化與數(shù)字化是智能變電站的最大特點(diǎn)，在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸方面有著很高的要求，為了保證智能變電站能夠平穩(wěn)、安全的運(yùn)行，就需要提供良好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，一般都是采用光纖以太網(wǎng)方式。VLAN是為解決以太網(wǎng)的廣播問題和安全性而提出的一種協(xié)議，在保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的正常運(yùn)行方面起到了重要作用，據(jù)此，基于智能變電站的通信要求，根據(jù)單間隔傳輸流量計(jì)算方法，提出了VLAN解決方案。

關(guān)鍵詞：智能變電站；數(shù)據(jù)流量；VLAN技術(shù)

中圖分類號：TB

文獻(xiàn)標(biāo)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(dòng)化系統(tǒng)一般分為三部分，根據(jù)實(shí)際發(fā)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(yīng)的邏輯順序連接在一起，通過協(xié)同合作保證自動(dòng)化系統(tǒng)的正常運(yùn)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(shù)據(jù)是點(diǎn)對點(diǎn)進(jìn)行傳輸?shù)模谶@個(gè)過程中，是不需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)共享的，所以不使用交換機(jī)便可以完成通信，同時(shí)還不會影響到其他設(shè)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(shù)的出現(xiàn)，很好的解決了這一問題，間隔層設(shè)備之間在進(jìn)行信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)，不需要再使用合并器，可以利用網(wǎng)絡(luò)直接完成，實(shí)現(xiàn)了信息共享，同時(shí)還保證了信息數(shù)據(jù)的傳輸效率及安全性。

為了保證智能變電站網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的使用性能，確保數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)陌踩?、可靠性，利?00-Mbit/s光纖以太網(wǎng)完成設(shè)備之間的通信，交換機(jī)的管理功能需要符合IEC61850.3標(biāo)準(zhǔn)，利用交換機(jī)可以完成多環(huán)組網(wǎng)的構(gòu)建；交換機(jī)的恢復(fù)時(shí)間應(yīng)該很短，在完成階段性的數(shù)據(jù)傳輸之后，能夠在5ms內(nèi)恢復(fù)過來；同時(shí)交換機(jī)還應(yīng)該有較強(qiáng)的抗干擾能力，以避免電磁信號對網(wǎng)絡(luò)信號造成影響；受溫度影響較小，多種溫度環(huán)境下都可以使用，適應(yīng)溫度范圍比較廣；確保數(shù)據(jù)的丟包率為0，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝约纯煽啃浴?/p>

2單間隔傳輸流量計(jì)算和VLAN解決方案

2.1傳輸流量計(jì)算

間隔層之間的信息共享只是一部分，在利用交換機(jī)傳輸信息的時(shí)候，為了避免傳輸信息較多，造成主干網(wǎng)交換機(jī)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)候，要控制好交換機(jī)的傳輸流量，只需傳輸需要共享的信息即可，經(jīng)過相關(guān)的測試運(yùn)算，發(fā)現(xiàn)交換機(jī)的單間隔數(shù)據(jù)流量的實(shí)際測試結(jié)果，與理論計(jì)算值大致相同。按照每幀一點(diǎn)對單間隔SMV流量進(jìn)行計(jì)算，一個(gè)合并器一秒時(shí)間的數(shù)據(jù)流量為：

S=159字節(jié)×8bit/字節(jié)×50周波/s×80點(diǎn)/周波=5.088Mbit/s

按照T0=10s對GOOSE的實(shí)際最大報(bào)文長度進(jìn)行計(jì)算，設(shè)備每秒傳輸?shù)臅髁繛椋?/p>

S=6016字節(jié)×8bit/字節(jié)×（1s/10）幀=0048Mbit/s

當(dāng)數(shù)據(jù)流入到交換機(jī)之后，一般情況下都是可以全部流出的，而流入交換機(jī)數(shù)據(jù)的多少，決定了數(shù)據(jù)的吞吐總量，當(dāng)數(shù)據(jù)流量比較大的時(shí)候，數(shù)據(jù)傳輸速度會相對較慢，網(wǎng)絡(luò)就會出現(xiàn)延時(shí)，控制傳輸流量能夠保證信息傳遞的及時(shí)性。對于主交換機(jī)來說，其主要任務(wù)是完成跨間隔保護(hù)需要的數(shù)據(jù)的傳輸，在對SMV以及GOOSE數(shù)據(jù)進(jìn)行單間隔計(jì)算時(shí)，由于GOOSES傳輸流量比較小，可以將其忽略，此時(shí)對于主干網(wǎng)交換機(jī)來說，間隔交換機(jī)數(shù)據(jù)流量的1/3，便是其流入的流量值，由數(shù)據(jù)的理論計(jì)算值可得，主干網(wǎng)的數(shù)據(jù)為1.6Mbit/s，滿足常規(guī)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(shù)據(jù)傳輸，需要采用VLAN技術(shù)將網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行系統(tǒng)的劃分，需要共享的數(shù)據(jù)進(jìn)行橫向傳輸，其他數(shù)據(jù)在間隔內(nèi)部進(jìn)行縱向流通。不同數(shù)據(jù)在流通時(shí)還需要?jiǎng)澐值燃?，以網(wǎng)絡(luò)信息的需求和要求為劃分標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)先傳輸比較重要的數(shù)據(jù)。

2.2.1VLAN的不同劃分方法

根據(jù)不同的劃分標(biāo)準(zhǔn)，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(wǎng)絡(luò)層協(xié)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(jù)交換機(jī)的端口將其分成多個(gè)部分，實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建。

2.2.2過程層網(wǎng)絡(luò)VLAN的劃分原則

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

2.2.3過程層網(wǎng)絡(luò)VLAN的劃分方法

過程層網(wǎng)絡(luò)在進(jìn)行VLAN劃分時(shí)，是以間隔為劃分標(biāo)準(zhǔn)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(dāng)線路間隔比較多，交換機(jī)支持劃分最多的VLAN不滿足需要時(shí)，為了符合交換機(jī)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(gè)VLAN。

參考文獻(xiàn)

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