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VLAN技术在智能化变电站网络中的应用探讨

导读: 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。

  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。

  0  引言

  虚拟局域网VLAN(Virtual LocalArea 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802.1p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、间隔层、过程层)。这些层及逻辑接口的逻辑关系如图1所示。

  根据IEC61850-7-1标准,过程层和间隔层采用IEC61850-9-1/2协议和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100M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-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间<5ms

  Zero-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

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