孙军
（鄂尔多斯市神东工程设计有限公司 内蒙古伊旗 017209）
摘要：本文对智能变电站组网技术进行了介绍。分析了各种拓扑结构的优劣，分析了智能站各种组网方式以及过程层的各种组网方式，最后以实例的方式给出了基于VLAN的智能站解决方案。
关键词：智能变电站；组网；VLAN
0引言
根据国家智能电网建设的整体部署,国家电网将大力推广智能变电站建设。智能变电站作为智能电网的核心节点，现在已经成为未来变电站的发展趋势，代表着电网未来发展的方向。智能变电站的出现，给我们带来的不光是变电站架构的变革，更是一种崭新的建设模式、管理模式和生产模式。智能变电站所带来的最直观的变化是全站以光缆为媒介的网络通信数字化架构代替了传统接线的二次电缆，智能变电站采用数字光纤通信技术和计算机网络技术，增强了抗干扰能力，提高了网络系统的共享性与可拓展性。同时在这种高度集中和高度共享的网络中，带来了新的问题即网络堵塞延时大、网络广播风暴报文未到达。为了解决网络数据传输的实时性和可靠性，采用虚拟局域网VLAN(VirtualLocalAreaNetwork)技术，通过VLAN的划分有效的解决了广播风暴和网络安全性问题，同时增大了网络的灵活性和可扩展性，保证了网络可靠、安全的运行。
1智能变电站通信网络拓扑结构规划
1.1拓扑结构搭建共同遵守的原则
由于每个项目的具体情况不同，所以网络的拓扑结构搭建也不同，但是拓扑结构的搭建要共同遵守的原则基本相同，主要有以下几方面：
1）可靠性和高性能。可靠性主要包括网络设备的可靠性和网络架构的可靠性，高性能主要表现为选择先进的性能高的设备。
2）可扩展性和可升级性。部分变电站有分期建设的需求，以及随着应用水平的提高，就需要网络有很好的扩展性，并能随着技术水平的提高网络有很好的升级空间。
3）经济性和实用性。在项目建设过程中要始终坚持经济、实用的原则节约资源不形成浪费。
1.2网络拓扑结构主要类型
目前智能变电站采用的网络拓扑结构主要有三类：星型、总线型和环装型：
1）星型拓扑。该型拓扑中，采用放射式结构所有结点都与一个中心结点连接。这种放射式的网络结构拓扑清晰简单、拓展性强、传输时较延小。但存在可靠性较差的缺点，一旦中心交换机出现故障，将会导致全站瘫痪。
由于单星型拓扑结构存在可靠性差的缺点，在实际工程中采用2个相互独立的单星型网络，互为热备用。这样既保证了传输的快速性，又提高了冗余度，很好的解决了网络存在可靠性差的问题，是目前工程采用最多的拓扑结构,如图1.1。
2变电站通信网络组网方式
智能变电站通信网络逻辑上分为两部分网络，即站控层和间隔层间的站间网络以及间隔层和过程层间的过程层网络。站间网络和过程层网络根据组网方式的不同可以分为两类：两层独立网络和全站统一网络。
2.1两层独立网络
两层独立网络就是把站间网络和过程层网络在物理上相互独立。两层网络各自根据需要采用相应的拓扑结构。两层独立网络组网的优点在于层次分明，网络扩展性强，每层网络包含的网络节点数目较少，实现简易，维护及管理方便，传输延迟小。存在的缺点有间隔层处于中间层，是过程层和站控层通信的桥梁，所以间隔层设备网络负担较重，每个设备需有至少两个以太网接口分布接入两层网络，这样导致投资成本高。
2.2全站统一网络
全站统一网络是将两层独立网络在物理上合并，组成全站统一的网络平台，主要采用星型拓扑结构，将站内数据信息共享范围扩大，系统稳定性提高，提高了传送效率，全站整体性能提高，运维成本降低。同时也减少了间隔层设备配置的网络接口，降低了投资成本。但是其存在的缺点是在全站统一的网络平台上，所有数据共享于同一个网络，当网络出现异常情况时，实时数据和非实时数据、控制类数据和非控制类数据将抢占网络资源，增加网络安全风险，影响了系统的可靠性和实时性。
3智能变电站过程层组网方式
智能变电站过程层传输的信息包括状态信息GOOSE和采样值信息MSV，这两种信息是全站最基本也是最重要的信息，变电站安全可靠的运行都基于这两种信息传输的稳定性和实时性。所以，在组网方式上要对各种方案进行对比分析，选出安全可靠、经济适用的方案。现阶段过程层组网方式主要有以下3种：
3.1MSV点对点GOOSE点对点
这种组网方式和传统的组网方式结构上相同，只是传统的控制电缆更换为光缆，虽然能实现信息的可靠传输，但是设备、材料用量大成本较高并且信息不共享，如图如图3.1。
4基于VLAN的网络解决方案
智能变电站在过程层对数据传输的要求主要有实时性和安全性，在实时性方面IEC61850中对GOOSE报文定义了最高传输优先级来确保传输的实时性，在安全方面主要有以下3个方面：
1）网络数据管理安全性。主要为在数据传输的过程中对数据进行监视及配置操作。
2）交换机端口的安全性。防止非法访问。
3）抑制广播风暴。分割广播数据，减少无用的广播数据蔓延，减少网络延迟。
4.1虚拟局域网VLAN技术的特征
虚拟局域网VLAN(VirtualLocalAreaNetwork)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。在解决上述过程层安全性问题上：
1）VLAN可以抑制过程层广播风暴。通过VLAN划分将同一工作性质的设备集中划分在同一个VLAN下，把广播信息限制在同一个VLAN内部，减少跨VLAN的数据流量，提高网络传输效率和通信质量，满足智能变电站实时性要求，如图4.1为VLAN划分之前广播要传输到除接收端口的其他所有端口，图4.2为VLAN划分后广播数据被限制在每个VLAN内。
5结语
本文对当前智能变电站设计的各种网络架构技术进行了分析对比，总结归纳了各方案的利弊，通过网络划分VLAN技术的运用，可以很好的解决站控层网络和过程层网络中广播风暴和网络安全性问题，同时给网络带来了很大的灵活性和可扩展性，保证了网络运行的可靠性和实时性。
参考文献
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论文作者:孙军
论文发表刊物:《电力设备》2016年第11期
论文发表时间:2016/8/24
标签：网络论文; 变电站论文; 拓扑论文; 智能论文; 过程论文; 结构论文; 可靠性论文; 《电力设备》2016年第11期论文;