智能化变电站网络中的VLAN技术

李响

摘要：自动化与数字化是智能变电站的最大特点，在网络数据传输方面有着很高的要求，为了保证智能变电站能够平稳、安全的运行，就需要提供良好的网络环境，一般都是采用光纤以太网方式。VLAN是为解决以太网的广播问题和安全性而提出的一种协议，在保证网络系统的正常运行方面起到了重要作用，据此，基于智能变电站的通信要求，根据单间隔传输流量计算方法，提出了VLAN解决方案。

关键词：智能变电站；数据流量；VLAN技术

中图分类号：TB

文献标识码：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2016.17.110

1智能化变电站的通信要求

智能变电站的自动化系统一般分为三部分，根据实际发挥的功能可以分为站层、间隔层、过程层，不同层级之间按照相应的逻辑顺序连接在一起，通过协同合作保证自动化系统的正常运行。

站层和间隔层之间采用的是MMS通信方式，间隔层与过程层之间的数据是点对点进行传输的，在这个过程中，是不需要进行网络共享的，所以不使用交换机便可以完成通信，同时还不会影响到其他设备之间信号传递，非常简单方便。但是对于智能变电站的光纤来说，安装是比较麻烦的，交换技术的出现，很好的解决了这一问题，间隔层设备之间在进行信息数据传输的时，不需要再使用合并器，可以利用网络直接完成，实现了信息共享，同时还保证了信息数据的传输效率及安全性。

为了保证智能变电站网络通信系统的使用性能，确保数据信息传输的安全性、可靠性，利用100-Mbit/s光纤以太网完成设备之间的通信，交换机的管理功能需要符合IEC61850.3标准，利用交换机可以完成多环组网的构建；交换机的恢复时间应该很短，在完成阶段性的数据传输之后，能够在5ms内恢复过来；同时交换机还应该有较强的抗干扰能力，以避免电磁信号对网络信号造成影响；受温度影响较小，多种温度环境下都可以使用，适应温度范围比较广；确保数据的丢包率为0，保证数据传输的高效性即可靠性。

2单间隔传输流量计算和VLAN解决方案

2.1传输流量计算

间隔层之间的信息共享只是一部分，在利用交换机传输信息的时候，为了避免传输信息较多，造成主干网交换机超负荷运转，在进行数据传输的时候，要控制好交换机的传输流量，只需传输需要共享的信息即可，经过相关的测试运算，发现交换机的单间隔数据流量的实际测试结果，与理论计算值大致相同。按照每帧一点对单间隔SMV流量进行计算，一个合并器一秒时间的数据流量為：

S=159字节×8bit/字节×50周波/s×80点/周波=5.088Mbit/s

按照T0=10s对GOOSE的实际最大报文长度进行计算，设备每秒传输的书籍流量为：

S=6016字节×8bit/字节×（1s/10）帧=0048Mbit/s

当数据流入到交换机之后，一般情况下都是可以全部流出的，而流入交换机数据的多少，决定了数据的吞吐总量，当数据流量比较大的时候，数据传输速度会相对较慢，网络就会出现延时，控制传输流量能够保证信息传递的及时性。对于主交换机来说，其主要任务是完成跨间隔保护需要的数据的传输，在对SMV以及GOOSE数据进行单间隔计算时，由于GOOSES传输流量比较小，可以将其忽略，此时对于主干网交换机来说，间隔交换机数据流量的1/3，便是其流入的流量值，由数据的理论计算值可得，主干网的数据为1.6Mbit/s，满足常规智能变电站的容量要求。

2.2VLAN解决方案

智能变电站间隔层之间的共享信息只是一部分，为了减少不必要的数据传输，需要采用VLAN技术将网络进行系统的划分，需要共享的数据进行横向传输，其他数据在间隔内部进行纵向流通。不同数据在流通时还需要划分等级，以网络信息的需求和要求为划分标准，优先传输比较重要的数据。

2.2.1VLAN的不同划分方法

根据不同的划分标准，可以用多种方法将其划分开，主要包括基于端口划分、基于网络层协议划分、基于策略划分以及基于MAC地址划分等多种方法，其中基于端口划分的VLAN是最为常见一种方法，利用这种划分方法，可以根据交换机的端口将其分成多个部分，实现局域网络的构建。

2.2.2过程层网络VLAN的划分原则

对于电流合并器来说，在划分VLAN时，需要保证统一性与唯一性；对于GOOSE来说，在划分VLAN时，要将其信息划分到全站同一个，也是唯一一个VLAN，如果是将采样值考虑在内的话，可以将其信息量忽略，不对其进行划分；时报文处理要统一划分为一个VLAN。

2.2.3过程层网络VLAN的划分方法

过程层网络在进行VLAN划分时，是以间隔为划分标准的，不同间隔划分为不同的VLAN，比如110kV线路间隔、10kV线路间隔、电容器间隔等。当线路间隔比较多，交换机支持划分最多的VLAN不满足需要时，为了符合交换机的使用要求，可以将一段母线或者多条线路间隔划分为1个VLAN。

参考文献

[1]洪悦.VLAN技术在智能变电站中的应用[J].科技视界，2013，（35）：330331.

[2]孙晨宇，李红利.VLAN技术在智能变电站网络系统中的应用[J].经营管理者，2015，（23）：314.