VLAN技術在智能化變電站網絡中的應用探討

    參照IEC61850標準通信體系要求，通過對單間隔傳輸流量的計算，給出了用VLAN技術解決過程層數據流量的技術方案，并從VLAN技術作用、定義方式、802.1p協議、劃分原則等方面深入探討VLAN技術在智能化變電站組網中的應用。

    虛擬局域網VLAN(Virtual LocalArea Networ)技術充分體現了現代網絡技術的重要特征：高速、靈活、管理簡便和擴展容易。是否具有VLAN功能是衡量局域網交換機的一項重要指標，網絡的虛擬化也是未來網絡發展的潮流。VLAN技術是通過將局域網內的設備邏輯地劃分成不同網段，從而實現組建虛擬工作組的技術，達到減少碰撞和廣播風暴、增強網絡安全性，并為802.1p協議的實現奠定了技術基礎，提供了實現手段。

    交換機在網絡中占據著絕對的位置，所以從某種意義上來說，交換機的性能與成本決定了網絡的性能與成本。目前10/100M自適應網絡交換機是市場的主流，1000M網絡交換機由于成本原因沒有得到大面積推廣。智能化變電站過程層網絡信息數據總量十分可觀，但大部份信息數據不需要橫向流通，在過程層網絡中采用VLAN組網技術，為100M以太網交換機在智能化變電站組網中的應用奠定了理論基礎，既降低了組網成本，又滿足了網絡安全、可靠性。

    IEC61850標準把變電站自動化系統從功能邏輯上分配為三層(站層、間隔層、過程層)。這些層及邏輯接口的邏輯關系如圖1所示。

    根據IEC61850-7-1標準，過程層和間隔層采用IEC61850-9-1/2協議和GOOSE協議通信，間隔層裝置和站控層采用IEC61850-8-1(MMS)通信。IEC61850-9-1采用點對點傳送方式，只需考慮傳送介質的帶寬和接受方CPU處理數據的能力，而不用擔心數據流量對于其他間隔設備傳輸的影響，因為它并沒有通過網絡與其他間隔共享網絡帶寬，所以不需要交換機。這種方式簡單可靠，但光纖連線繁雜，無法在標準范圍內實現跨間隔保護，安裝方式不靈活。而IEC61850-9-2方式將合并器采樣數據信號以光纖方式接入過程層網絡，間隔層保護、測控、計量等設備不再與合并器直接相連，通過過程層網絡獲取信息數據，從而達到采樣信號的信息共享。通過在交換網絡中采用網絡優先級技術、VLAN技術、組播技術等網絡技術有效的防止采樣值傳輸流量、速度對過程層網絡地影響，保證過程層數據在100M以太網上安全、高效、有序傳輸。

    IEC61850-3部分定義了變電站自動化系統(SAS)站內智能電子設備(IED)之間的通信及相關系統要求，對站內設備監視、配置和控制的通信系統的可靠性、可用性、可維護性、安全性、數據完整性等性能提出了要求。為了滿足這些要求，設備間通訊依靠基于IEC61850標準的100-Mbit/s光纖以太網實現，過程層設備通過過程級總線互聯，間隔層設備通過站級總線互聯。