智能變電站VLAN設(shè)置方案分析

黃恒 錢星榕 方健安

【摘要】文章根據(jù)智能變電站跨間隔數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，結(jié)合一起因VLAN設(shè)置不合理產(chǎn)生的缺陷處理過(guò)程，對(duì)智能變電站中跨間隔、跨VLAN的數(shù)據(jù)傳輸路徑及全局性做了分析，對(duì)調(diào)試人員進(jìn)行智能變電站調(diào)試時(shí)處理類似問(wèn)題時(shí)提供了一種解決方案。

【關(guān)鍵詞】智能變電站;虛擬局域網(wǎng)（VLAN）;報(bào)文傳輸;缺陷處理

智能變電站主要特點(diǎn)就是變電站二次系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化，基于先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，建立起全站所有信息采集、傳輸、分析、處理的數(shù)字化統(tǒng)一應(yīng)用平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)變電站各智能設(shè)備的自動(dòng)化及互操作性。

由于間隔層與過(guò)程層之間存在大量數(shù)據(jù)傳輸，所以對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行合理的分類導(dǎo)向及流量控制以防止交互網(wǎng)絡(luò)的過(guò)量廣播，才能更好的滿足智能變電站對(duì)站內(nèi)信息的實(shí)時(shí)性及高效性的要求。虛擬局域網(wǎng)VLAN（Virtual Local Area Network），是一種將局域網(wǎng)設(shè)備從邏輯上劃分成一個(gè)個(gè)網(wǎng)段，從而實(shí)現(xiàn)虛擬工作組的數(shù)據(jù)交換技術(shù)。合理的VLAN設(shè)置方案是變電站智能設(shè)備安全、可靠運(yùn)行的前提。在智能變電站的調(diào)試過(guò)程中經(jīng)常遇到因VLAN設(shè)置不合理導(dǎo)致功能無(wú)法實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題。本文結(jié)合工程調(diào)試過(guò)程中一起VLAN缺陷處理過(guò)程對(duì)其設(shè)置進(jìn)行分析。

表1 缺陷處理前的VLAN設(shè)置

某220kV變電站采用線-變組的接線方式，因此主變高壓側(cè)沒(méi)有配置獨(dú)立的合并單元，主變高壓側(cè)電能表需要從線路間隔的合并單元采集SV報(bào)文;且主變高壓側(cè)沒(méi)有斷路器，高壓側(cè)失靈需要啟動(dòng)線路保護(hù)的遠(yuǎn)跳，所以220kV線路保護(hù)A套還需要接收#1主變保護(hù)A套的GOOSE報(bào)文。按照國(guó)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)這些數(shù)據(jù)均采用網(wǎng)采的形式，這就涉及到跨間隔的數(shù)據(jù)傳輸。而按照VLAN劃分的原則主變間隔與線路間隔分處在不同的VLAN中，要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠傳輸，就需要對(duì)VLAN進(jìn)行合理設(shè)置。在調(diào)試過(guò)程中試驗(yàn)人員利用繼電保護(hù)測(cè)試儀從線路合并單元前端加入電流、電壓時(shí)，發(fā)現(xiàn)220kV線路電能表可以準(zhǔn)確采集到電流、電壓數(shù)據(jù)，但主變電能表采集不到任何數(shù)據(jù)。試驗(yàn)人員檢查VLAN配置表如表1所示。

從表1可以看出220kV線路間隔VLAN標(biāo)記（以下簡(jiǎn)稱VID）為2，#1主變間隔VID為3，按照MOXA交換機(jī)的處理機(jī)制（如表2所示），從220kV線路合并單元發(fā)出的SV報(bào)文在進(jìn)入220kV間隔交換機(jī)后打上VID為2的標(biāo)記，可通過(guò)光口7流出并取消標(biāo)記后再通過(guò)220kV A網(wǎng)中心交換機(jī)的光口1進(jìn)入交換機(jī)，在進(jìn)入220kV A網(wǎng)中心交換機(jī)后繼續(xù)打上VID為2的標(biāo)記，因220kV A網(wǎng)中心交換機(jī)的3口是鏈接VID為3的#1主變間隔，所以SV報(bào)文無(wú)法通過(guò)，這就導(dǎo)致VID為2的SV報(bào)文無(wú)法進(jìn)入#1主變間隔交換機(jī)，造成#1主變電能表采集不到220kV線路間隔的電流和電壓。

表2 MOXA交換機(jī)處理機(jī)制

通過(guò)上述分析可知問(wèn)題的根源在于VID為2的SV報(bào)文無(wú)法通過(guò)220kV A網(wǎng)中心交換機(jī)的光口3流出，所以必須對(duì)220kV A網(wǎng)中心交換機(jī)的設(shè)置進(jìn)行修改，根據(jù)交換機(jī)的處理機(jī)制，VID為2的SV報(bào)文要從PVID為3的光口3流出就需要更改光口類型，需要將光口3的類型由原ACCESS口更改為TRUNK口，并將光口3的FIXED VLAN改為2，這樣使得VID為2的SV報(bào)文可以通過(guò)220kV A網(wǎng)中心交換機(jī)的光口3流出，同時(shí)該數(shù)據(jù)流保持原來(lái)VID為2的標(biāo)記。接下來(lái)就是更改#1主變保護(hù)A柜交換機(jī)的設(shè)置，因#1主變間隔VID為3的，所以VID為2的SV報(bào)文要通過(guò)光口11進(jìn)入#1主變保護(hù)A柜交換機(jī)必須將光口11的類型由原ACCESS口更改為TRUNK口，并將光口11的FIXED VLAN改為2，同時(shí)將#1主變保護(hù)A柜交換機(jī)的光口6的PVID更改為2，這樣VID為2的SV報(bào)文就能順利傳輸至主變電能表。

在滿足主變電能表采集線路合并單元的電流、電壓數(shù)據(jù)的功能后，還需檢查修改后的VLAN設(shè)置是否仍能滿足主變保護(hù)啟動(dòng)線路保護(hù)遠(yuǎn)跳的功能，由圖3可以看出#1主變保護(hù)A套的GOOSE報(bào)文在進(jìn)入220kV A網(wǎng)中心交換機(jī)后打上VID為3的標(biāo)記，該報(bào)文可經(jīng)類型為TRUNK的光口1流出，同時(shí)保留VID為3的標(biāo)記進(jìn)入220kV線路間隔交換機(jī)。因220kV線路間隔交換機(jī)的光口1的FIXED VLAN為3，所以該報(bào)文可通過(guò)光口1傳輸至220kV線路保護(hù)A套。修改后的設(shè)置如表3所示。

表3 修改后的VLAN設(shè)置

在確認(rèn)了VLAN設(shè)置方案后還必須進(jìn)行實(shí)際的二次通流、通壓以檢查電能表采集線路間隔電量的可靠性和正確性，以及主變保護(hù)整組傳動(dòng)試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證主變保護(hù)啟動(dòng)線路保護(hù)遠(yuǎn)跳的功能。通過(guò)實(shí)際的功能實(shí)現(xiàn)來(lái)復(fù)核上述設(shè)置是否能夠滿足運(yùn)行要求。

通過(guò)這樣一起缺陷的處理分析，并結(jié)合二次實(shí)驗(yàn)結(jié)果，表明一個(gè)正確VLAN配置方案能夠可靠的傳輸相關(guān)聯(lián)智能設(shè)備之間的報(bào)文，并且有效緩解了大量報(bào)文傳輸造成的網(wǎng)絡(luò)壓力，避免了網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴的產(chǎn)生，提高了系統(tǒng)可靠性，這對(duì)今后智能變電站調(diào)試過(guò)程中遇到類似VLAN設(shè)置缺陷的處理具有一定的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

[1]丁津津，高博，劉寧寧，郭力.智能變電站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析與VLAN劃分方式探討[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2013（03）.

[2]丁騰波，林亞男，趙萌.智能變電站虛擬局域網(wǎng)邏輯結(jié)構(gòu)劃分方案的研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2012（01）.

[3]蘇麟，孫純軍，禇農(nóng).智能變電站過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方案研究[J].電力系統(tǒng)通信，2010（07）.

[4]郭寧輝，秦立軍.VLAN技術(shù)在智能變電站管理中的應(yīng)用[J].科技與企業(yè)，2013（17）.