VLAN技術(shù)在智能化變電站網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用分析

    參照IEC61850標(biāo)準(zhǔn)通信體系要求，通過對單間隔傳輸流量的計(jì)算，給出了用VLAN技術(shù)解決過程層數(shù)據(jù)流量的技術(shù)方案，并從VLAN技術(shù)作用、定義方式、802.1p協(xié)議、劃分原則等方面深入探討VLAN技術(shù)在智能化變電站組網(wǎng)中的應(yīng)用。

    虛擬局域網(wǎng)VLAN(Virtual LocalArea Networ)技術(shù)充分體現(xiàn)了現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的重要特征：高速、靈活、管理簡便和擴(kuò)展容易。是否具有VLAN功能是衡量局域網(wǎng)交換機(jī)的一項(xiàng)重要指標(biāo)，網(wǎng)絡(luò)的虛擬化也是未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的潮流。VLAN技術(shù)是通過將局域網(wǎng)內(nèi)的設(shè)備邏輯地劃分成不同網(wǎng)段，從而實(shí)現(xiàn)組建虛擬工作組的技術(shù)，達(dá)到減少碰撞和廣播風(fēng)暴、增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全性，并為802.1p協(xié)議的實(shí)現(xiàn)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，提供了實(shí)現(xiàn)手段。

    交換機(jī)在網(wǎng)絡(luò)中占據(jù)著絕對的位置，所以從某種意義上來說，交換機(jī)的性能與成本決定了網(wǎng)絡(luò)的性能與成本。目前10/100M自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)是市場的主流，1000M網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)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(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)總量十分可觀，但大部份信息數(shù)據(jù)不需要橫向流通，在過程層網(wǎng)絡(luò)中采用VLAN組網(wǎng)技術(shù)，為100M以太網(wǎng)交換機(jī)在智能化變電站組網(wǎng)中的應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)，既降低了組網(wǎng)成本，又滿足了網(wǎng)絡(luò)安全、可靠性。

　　1 數(shù)字化變電站的通信要求

    IEC61850標(biāo)準(zhǔn)把變電站自動化系統(tǒng)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(guān)系如圖1所示。

    根據(jù)IEC61850-7-1標(biāo)準(zhǔn)，過程層和間隔層采用IEC61850-9-1/2協(xié)議和GOOSE協(xié)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(diǎn)對點(diǎn)傳送方式，只需考慮傳送介質(zhì)的帶寬和接受方CPU處理數(shù)據(jù)的能力，而不用擔(dān)心數(shù)據(jù)流量對于其他間隔設(shè)備傳輸?shù)挠绊�，因�(yàn)樗�并沒有通過網(wǎng)絡(luò)與其他間隔共享網(wǎng)絡(luò)帶寬，所以不需要交換機(jī)。這種方式簡單可靠，但光纖連線繁雜，無法在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)跨間隔保護(hù)，安裝方式不靈活。而IEC61850-9-2方式將合并器采樣數(shù)據(jù)信號以光纖方式接入過程層網(wǎng)絡(luò)，間隔層保護(hù)、測控、計(jì)量等設(shè)備不再與合并器直接相連，通過過程層網(wǎng)絡(luò)獲取信息數(shù)據(jù)，從而達(dá)到采樣信號的信息共享。通過在交換網(wǎng)絡(luò)中采用網(wǎng)絡(luò)優(yōu)先級技術(shù)、VLAN技術(shù)、組播技術(shù)等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有效的防止采樣值傳輸流量、速度對過程層網(wǎng)絡(luò)地影響，保證過程層數(shù)據(jù)在100M以太網(wǎng)上安全、高效、有序傳輸。

    IEC61850-3部分定義了變電站自動化系統(tǒng)(SAS)站內(nèi)智能電子設(shè)備(IED)之間的通信及相關(guān)系統(tǒng)要求，對站內(nèi)設(shè)備監(jiān)視、配置和控制的通信系統(tǒng)的可靠性、可用性、可維護(hù)性、安全性、數(shù)據(jù)完整性等性能提出了要求。為了滿足這些要求，設(shè)備間通訊依靠基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的100-Mbit/s光纖以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)，過程層設(shè)備通過過程級總線互聯(lián)，間隔層設(shè)備通過站級總線互聯(lián)。