智能變電站VLAN設置方案分析

黃恒 錢星榕 方健安

【摘要】文章根據智能變電站跨間隔數據傳輸的特點，結合一起因VLAN設置不合理產生的缺陷處理過程，對智能變電站中跨間隔、跨VLAN的數據傳輸路徑及全局性做了分析，對調試人員進行智能變電站調試時處理類似問題時提供了一種解決方案。

【關鍵詞】智能變電站;虛擬局域網（VLAN）;報文傳輸;缺陷處理

智能變電站主要特點就是變電站二次系統的網絡化，基于先進的網絡通訊技術，建立起全站所有信息采集、傳輸、分析、處理的數字化統一應用平臺，實現變電站各智能設備的自動化及互操作性。

由于間隔層與過程層之間存在大量數據傳輸，所以對數據流進行合理的分類導向及流量控制以防止交互網絡的過量廣播，才能更好的滿足智能變電站對站內信息的實時性及高效性的要求。虛擬局域網VLAN（Virtual Local Area Network），是一種將局域網設備從邏輯上劃分成一個個網段，從而實現虛擬工作組的數據交換技術。合理的VLAN設置方案是變電站智能設備安全、可靠運行的前提。在智能變電站的調試過程中經常遇到因VLAN設置不合理導致功能無法實現的問題。本文結合工程調試過程中一起VLAN缺陷處理過程對其設置進行分析。

表1 缺陷處理前的VLAN設置

某220kV變電站采用線-變組的接線方式，因此主變高壓側沒有配置獨立的合并單元，主變高壓側電能表需要從線路間隔的合并單元采集SV報文;且主變高壓側沒有斷路器，高壓側失靈需要啟動線路保護的遠跳，所以220kV線路保護A套還需要接收#1主變保護A套的GOOSE報文。按照國網標準化設計這些數據均采用網采的形式，這就涉及到跨間隔的數據傳輸。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，要實現數據的可靠傳輸，就需要對VLAN進行合理設置。在調試過程中試驗人員利用繼電保護測試儀從線路合并單元前端加入電流、電壓時，發現220kV線路電能表可以準確采集到電流、電壓數據，但主變電能表采集不到任何數據。試驗人員檢查VLAN配置表如表1所示。

從表1可以看出220kV線路間隔VLAN標記（以下簡稱VID）為2，#1主變間隔VID為3，按照MOXA交換機的處理機制（如表2所示），從220kV線路合并單元發出的SV報文在進入220kV間隔交換機后打上VID為2的標記，可通過光口7流出并取消標記后再通過220kV A網中心交換機的光口1進入交換機，在進入220kV A網中心交換機后繼續打上VID為2的標記，因220kV A網中心交換機的3口是鏈接VID為3的#1主變間隔，所以SV報文無法通過，這就導致VID為2的SV報文無法進入#1主變間隔交換機，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交換機處理機制

通過上述分析可知問題的根源在于VID為2的SV報文無法通過220kV A網中心交換機的光口3流出，所以必須對220kV A網中心交換機的設置進行修改，根據交換機的處理機制，VID為2的SV報文要從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報文可以通過220kV A網中心交換機的光口3流出，同時該數據流保持原來VID為2的標記。接下來就是更改#1主變保護A柜交換機的設置，因#1主變間隔VID為3的，所以VID為2的SV報文要通過光口11進入#1主變保護A柜交換機必須將光口11的類型由原ACCESS口更改為TRUNK口，并將光口11的FIXED VLAN改為2，同時將#1主變保護A柜交換機的光口6的PVID更改為2，這樣VID為2的SV報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、電壓數據的功能后，還需檢查修改后的VLAN設置是否仍能滿足主變保護啟動線路保護遠跳的功能，由圖3可以看出#1主變保護A套的GOOSE報文在進入220kV A網中心交換機后打上VID為3的標記，該報文可經類型為TRUNK的光口1流出，同時保留VID為3的標記進入220kV線路間隔交換機。因220kV線路間隔交換機的光口1的FIXED VLAN為3，所以該報文可通過光口1傳輸至220kV線路保護A套。修改后的設置如表3所示。

表3 修改后的VLAN設置

在確認了VLAN設置方案后還必須進行實際的二次通流、通壓以檢查電能表采集線路間隔電量的可靠性和正確性，以及主變保護整組傳動試驗來驗證主變保護啟動線路保護遠跳的功能。通過實際的功能實現來復核上述設置是否能夠滿足運行要求。

通過這樣一起缺陷的處理分析，并結合二次實驗結果，表明一個正確VLAN配置方案能夠可靠的傳輸相關聯智能設備之間的報文，并且有效緩解了大量報文傳輸造成的網絡壓力，避免了網絡風暴的產生，提高了系統可靠性，這對今后智能變電站調試過程中遇到類似VLAN設置缺陷的處理具有一定的借鑒意義。

參考文獻

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