实践出真知，从实践中找出更多的问题，在帮写论文信息化高速发展的时代，只有不断地创新，才能不被淘汰。虚拟局域网VLAN(Virtual Local Area Networ)技术充分体现了现代网络技术的重要特征：高速、灵活、管理简便和扩展容易。
摘要：本文作者结合工作经验，参照IEC61850标准通信体系要求，通过对单间隔传输流量的计算，给出了用VLAN技术解决过程层数据流量的技术方案，并从VLAN技术作用、定义方式、802.1p协议、划分原则等方面深入探讨VLAN技术在智能化变电站组网中的应用。结合智能化变电站工程实践，阐述VLAN技术在智能化变电站中的应用方案。说明了VLAN技术，满足IEC61850通信体系下的智能变电站组网要求。
关键词：电力工程;变电站;数据流量
引言
虚拟局域网VLAN(Virtual Local Area Networ)技术充分体现了现代网络技术的重要特征：高速、灵活、管理简便和扩展容易。是否具有VLAN功能是衡量局域网交换机的一项重要指标，网络的虚拟化也是未来网络发展的潮流。VLAN技术是通过将局域网内的设备逻辑地划分成不同网段，从而实现组建虚拟工作组的技术，达到减少碰撞和广播风暴、增强网络安全性，并为802.1D协议的实现奠定了技术基础，提供了实现手段。
交换机在网络中占据着绝对的位置，所以从某种意义上来说，交换机的性能与成本决定了网络的性能与成本‘。目前10/100m 自适应网络交换机是市场的主流，1000m网络交换机由于成本原因没有得到大面积推广。智能化变电站过程层网络信息数据总量十分可观，但大部份信息数据不需要横向流通，在过程层网络中采用VLAN组网技术，为100m以太网交换机在智能化变电站组网中的应用奠定了理论基础，既降低了组网成本，又满足了网络安全、可靠性。
1 数字化变电站的通信要求
IEC61850标准把变电站自动化系统从功能逻辑上分配为三层(站层、问隔层、过程层)。这些层及逻辑接口的逻辑关系如图1所示。根据IEC61850—7一l标准，过程层和间隔层采用IEC61850—9—1/21#议和GOOSE协议通信，间隔层装置和站控层采用IEC61850—8—1(MMS)通信。IEC61850—9—1采用点对点传送方式，只需考虑传送介质的带宽和接受方CPU处理数据的能力，而不用担心数据流量对于其他间隔设备传输的影响，因为它并没有通过网络与其他间隔共享网络带宽，所以不需要交换机。这种方式简单可靠，但光纤连线繁杂，无法在标准范围内实现跨间隔保护，安装方式不灵活。而IEC61850—9—2方式将合并器采样数据信号以光纤方式接入过程层网络，间隔层保护、测控、计量等设备不再与合并器直接相连，通过过程层网络获取信息数据，从而达到采样信号的信息共享。通过在交换网络中采用网络优先级技术、VLAN技术、组播技术等网络技术有效的防止采样值传输流量、速度对过程层网络地影响，保证过程层数据在lOOm以太网上安全、高效、有序传输。
IEC61850—3部分定义了变电站自动化系统(SAS)站内智能电子设备(IED)之间的通信及相关系统要求，对站内设备监视、配置和控制的通信系统的可靠性、可用性、可维护性、安全性、数据完整性等性能提出了要求。为了满足这些要求，设备间通讯依靠基于IEC61850标准的100一Mbit/s光纤以太网实现，过程层设备通过过程级总线互联，间隔层设备通过站级总线互联。
网络交换机要求具备以下管理功能：可靠性符合IEC61850.3标准;交换机支持多环组网方案;高速eRSTP环网冗余技术，每台交换机的恢复时f~J<5ms;Zem—Packet—Loss零丢包技术;宽温度范围;超强的抗电磁干扰能力;MTBF长，保证了高可用性;支持802.1QVLANs;支持802.1p协议。
2 单间隔传输流量计算和VLAN解决方案
2.1传输流量计算因为不同间隔间需要共享部分信息，而不是全部信息，因此将全站过程层交换机经过主干交换机进行星型模式级联，如图2所示。如果不对间隔层交换机流出数据进行流量控制，主干网交换机很容易流入流量超负荷的情况，使网络产生阻塞甚至瘫痪。我们对单个间隔的SMV数据流量及GOOSE数据流量进行理论计算和实际测试，结果基本一致。
IEC61850.9.2工程中实际最大报文长度(SVLD为变长量)，单间隔SMV理论计算流量;按照每帧1点(12个模拟量通道)计算，一个合并器每秒种的数据流量;S=159字节x8bit/字节x50周波/sx80点/周波=5.088Mbit/s;单间隔实际测试SMV流量和理论计算数据相当。
GOOSE21 2程中实际最大报文长度;按照To=10s计算，一个智能设备每秒种的数据流量：
S=6016字节x8bit/字节×(1s/10)帧=0.048Mbit/s。
交换机数据吞吐总量由流入交换机的数据决定，理论上流入数据都可以正确流出，只是数据流量的大小决定了网络(延时)性能。主干网交换机上流入的数据主要是跨间隔保护需要的数据，如失灵保护、母线保护等需要的数据。按照单位间隔估算，如SMV数据中的保护电流、GOOSE数据等。由于GOOSE信息流量和SMV相比可以忽略不计，所以流入主干网交换机的数据相当于间隔交换机的按照理论计算数据为1.6Mbit/s。所以主干网交换机除了在交换口数量上要满足工程选型外，对于一般规模的智能化变电站都可以满足容量的要求。
2.2 VLAN解决方案上述已经明确了网络上需要横向传输的数据并不是全部数据，而是跨问隔保护或者其它设备需要的一部分，所以必须采用VLAN方案，即802.1D协议使其横向通过需要的数据，不需要共享和跨间隔利用的数据就在本间隔纵向流通即可。其次数据流通需要优先级区分，IEC61850规范对变电站内的网络上的数据进行了详细的划分，根据网络信息的不同需求和要求，给予不同的报文不同的优先级。
2.2.1 VLAN划分的几种模式基于端口的vLAN基于MAC地址的~LAN基于路由的VLAN基于策略的VLAN基于端口的VLAN划分模式是最简单、有效的方法，在智能化变电站网络中得到了充分有效的应用。基于端口的VLAN模式是从逻辑上把交换机按照端口划分成不同的虚拟局域网络，使其在所需用的局域网络上流通。
2.2.2 过程层网络VLAN划分原则对于采样值的处理：电流合并器和其对应的装置应该划分到一个VLAN，且全站唯一;电流合并器应和其所在母线上的全部需要电压的装置划分为一个VLAN且全站唯一。
GOOSE信息的处理：
采用IEC61850—9.2方式，对全站GOOSE信息统一分配一个VLAN，且全站唯一。当采用IEC61950—9—2方式时，考虑到和采样值相比较，GOOSE的信息量非常少，不对其划分VLAN也不会对网络性能造成太大影响。对时报文处理：统一分配一个VLAN，默认为VLANl。
2.2.3 过程层网络VLAN划分方法按照间隔划分VLAN，是过程组网的基本原则，每个间隔划成一个VLAN。如110kV线路间隔、110kV分段间隔、110kVPT测控间隔、主变问隔、10kV线路间隔、10kV分段间隔、10kVPT测控间隔、电容器间隔、电抗器间隔、所用变间隔等。如果10kV线路的间隔比较多(例如50多个)，而所用交换机支持的最大VLAN个数又比较有限(如RUGGEDCOM型号交换机支持64个VLAN)，可以一段母线或者多条线路间隔划为1个VLAN，以满足交换机的本身参数要求。如图3所示，某变电站的VLAN示意图。
2.2.4 线路间隔解决方案3 结论本文通过对VLAN技术的说明以及数字化变电站系统和站内智能电子设备IED通信及相关的系统要求，系统地论述了VLAN技术在数字化变电站中的应用情况。经过数字化变电站实际运行，采用IEC61850—9—2规约和VLAN方案配置，具有光纤连线简洁，便于实现跨间隔保护，安装方式灵活，运行维护简单，其通信可靠性，简单性、安全性、数据完整性以及其他性能要求均完全符合IEC61850的要求。
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