智能变电站VLAN设置方案分析

【摘要】文章根据智能变电站跨间隔数据传输的特点，结合一起因VLAN设置不合理产生的缺陷处理过程，对智能变电站中跨间隔、跨VLAN的数据传输路径及全局性做了分析，对调试人员进行智能变电站调试时处理类似问题时提供了一种解决方案。

【关键词】智能变电站;虚拟局域网（VLAN）;报文传输;缺陷处理

智能变电站主要特点就是变电站二次系统的网络化，基于先进的网络通讯技术，建立起全站所有信息采集、传输、分析、处理的数字化统一应用平台，实现变电站各智能设备的自动化及互操作性。

由于间隔层与过程层之间存在大量数据传输，所以对数据流进行合理的分类导向及流量控制以防止交互网络的过量广播，才能更好的满足智能变电站对站内信息的实时性及高效性的要求。虚拟局域网VLAN（Virtual Local Area Network），是一种将局域网设备从逻辑上划分成一个个网段，从而实现虚拟工作组的数据交换技术。合理的VLAN设置方案是变电站智能设备安全、可靠运行的前提。在智能变电站的调试过程中经常遇到因VLAN设置不合理导致功能无法实现的问题。本文结合工程调试过程中一起VLAN缺陷处理过程对其设置进行分析。

表1 缺陷处理前的VLAN设置

某220kV变电站采用线-变组的接线方式，因此主变高压侧没有配置独立的合并单元，主变高压侧电能表需要从线路间隔的合并单元采集SV报文;且主变高压侧没有断路器，高压侧失灵需要启动线路保护的远跳，所以220kV线路保护A套还需要接收#1主变保护A套的GOOSE报文。按照国网标准化设计这些数据均采用网采的形式，这就涉及到跨间隔的数据传输。而按照VLAN划分的原则主变间隔与线路间隔分处在不同的VLAN中，要实现数据的可靠传输，就需要对VLAN进行合理设置。在调试过程中试验人员利用继电保护测试仪从线路合并单元前端加入电流、电压时，发现220kV线路电能表可以准确采集到电流、电压数据，但主变电能表采集不到任何数据。试验人员检查VLAN配置表如表1所示。

从表1可以看出220kV线路间隔VLAN标记（以下简称VID）为2，#1主变间隔VID为3，按照MOXA交换机的处理机制（如表2所示），从220kV线路合并单元发出的SV报文在进入220kV间隔交换机后打上VID为2的标记，可通过光口7流出并取消标记后再通过220kV A网中心交换机的光口1进入交换机，在进入220kV A网中心交换机后继续打上VID为2的标记，因220kV A网中心交换机的3口是链接VID为3的#1主变间隔，所以SV报文无法通过，这就导致VID为2的SV报文无法进入#1主变间隔交换机，造成#1主变电能表采集不到220kV线路间隔的电流和电压。

表2 MOXA交换机处理机制

通过上述分析可知问题的根源在于VID为2的SV报文无法通过220kV A网中心交换机的光口3流出，所以必须对220kV A网中心交换机的设置进行修改，根据交换机的处理机制，VID为2的SV报文要从PVID为3的光口3流出就需要更改光口类型，需要将光口3的类型由原ACCESS口更改为TRUNK口，并将光口3的FIXED VLAN改为2，这样使得VID为2的SV报文可以通过220kV A网中心交换机的光口3流出，同时该数据流保持原来VID为2的标记。接下来就是更改#1主变保护A柜交换机的设置，因#1主变间隔VID为3的，所以VID为2的SV报文要通过光口11进入#1主变保护A柜交换机必须将光口11的类型由原ACCESS口更改为TRUNK口，并将光口11的FIXED VLAN改为2，同时将#1主变保护A柜交换机的光口6的PVID更改为2，这样VID为2的SV报文就能顺利传输至主变电能表。

在满足主变电能表采集线路合并单元的电流、电压数据的功能后，还需检查修改后的VLAN设置是否仍能满足主变保护启动线路保护远跳的功能，由图3可以看出#1主变保护A套的GOOSE报文在进入220kV A网中心交换机后打上VID为3的标记，该报文可经类型为TRUNK的光口1流出，同时保留VID为3的标记进入220kV线路间隔交换机。因220kV线路间隔交换机的光口1的FIXED VLAN为3，所以该报文可通过光口1传输至220kV线路保护A套。修改后的设置如表3所示。

表3 修改后的VLAN设置

在确认了VLAN设置方案后还必须进行实际的二次通流、通压以检查电能表采集线路间隔电量的可靠性和正确性，以及主变保护整组传动试验来验证主变保护启动线路保护远跳的功能。通过实际的功能实现来复核上述设置是否能够满足运行要求。

通过这样一起缺陷的处理分析，并结合二次实验结果，表明一个正确VLAN配置方案能够可靠的传输相关联智能设备之间的报文，并且有效缓解了大量报文传输造成的网络压力，避免了网络风暴的产生，提高了系统可靠性，这对今后智能变电站调试过程中遇到类似VLAN设置缺陷的处理具有一定的借鉴意义。

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