智能变电站过程层“三网合一”组网方案及VLAN划分

智能变电站过程层“三网合一＂

组网方案及ＶＬＡＮ划分

胡建斌，常晓杰，黄荣辉，史宏光

（许继电气股份有限公司，河南许昌４６１０００）

［摘要］

关键词

以某２２０ｋＶ智能变电站工程为例，介绍采用“三网合一”技术的智能变电站过程层组网方案、交换机配置和交换机ＶＬＡＮ划分。

智能变电站三网合一组网ＶＬＡＮ

光纤数字量输出的电子式互感器，３５ｋＶ出线、电容器、所用变、分段间隔互感器采用电流、电压一体化小信号模拟量输出的电子式互感器；对时服务器采用ＧＰＳ和北斗，互为冗余配置，提高了时钟源可靠性；全站采用ＩＥＥＥ

１５８８

１工程情况

某２２０ｋＶ智能变电站工程情况如下：２２０ｋＶ双母单分段，１１０ｋＶ双母单分段，３５ｋＶ单母分段；主变２台，２２０ｋＶ出线２回，１１０ｋＶ出线４回，３５ｋＶ出线４回，电容器组６台，所用变２台；２２０、儿０ｋＶ互感器全部采用

Ｖ２版网络对时协议。本工程电气主接线图如图１所

示。

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图１电气主接线图

２“三网合一＂组网方案

收稿日期：２０１１一０５一０５

本工程过程层网络共划分为五个部分：２２０ｋＶ过程层网络（包含２２０ｋＶ除主变高压侧外的所有间隔）、１１０ｋＶ过程层网络（包含１１０ｋＶ除主变中压侧外的所有间隔）、＃２主变过程层网络、＃３主变过程层网络（包含主变三侧及本体）、３５ｋＶＧ（）（）ＳＥ网络。为了提高网络的可靠性，２２０ｋＶ和主变过程层网络拓扑结构采用双星型，１１０ｋＶ及

作者简介：胡建斌（１９７５一），工程师，从事电力系统变电站自动化研究和应用；

常晓杰（１９７ｌ一），工程师，从事电力系统变电站自动化研究和应用；黄荣辉（１９７６一），工程师，从事电力系统变电站自动化研究和应用；史宏光（１９７７一），工程师。从事电力系统变电站自动化系统研发。

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３５ｋＶ过程层网络拓扑结构采用单星型。过程层网络结构

ＩＥＤ设备，下连过程层的智能接口和合并器等设备。合理如图２所示。

配置交换机可以提高过程层网络的可靠性，使网络结构简３过程层交换机配置方案

单、易于维护。

２２０ｋＶ和１１０ｋＶ的ＳＭＶ、Ｇ（）ＯＳＥ、ＩＥＥＥ１５８８“三

交换机是过程层网络的核心设备，它上连间隔层的

网合一”按间隔配置交换机，交换机分散安装在每个间隔

其它线路与线路Ｉ结构相同＃２主变间隔（柏主变间隔与＃２主变结构相同）

图２过程层网络结构图

的测控保护屏上；另外设置的主干网交换机采集跨问隔信大的数据传输会消耗网络带宽，使网络延时，因此用息，同时挂接母线保护、母线ＴＶ测控、故障录波、网络ＶＩ。ＡＮ将信息不相干的设备隔离，否则网络性能会大大降报文记录分析仪等公用ＩＥＩ）设备。本工程过程层交换机配低，甚至引起网络堵塞。

置情况见表１。交换机端口数按本交换机所连接设备总数在本工程中，是通过带有优先级的ＶＩ，ＡＮ来降低过并预留备用端口配置。

程层网络区域范围内的负载的，并通过ＶＬＡＮ把不相干表１过程层交换机配置

的设备独立出来。按照问隔和功能来划分ＶＬＡＮ：把

ＳＭＶ、Ｇ（）（）ＳＥ划分到不同的ⅥＡＮ；鉴于ＩＥＥＥ１５８８信息的特殊性，对时网不再划分单独的Ⅵ。ＡＮ，而是采用交

换机默认ＶＩ。ＡＮ的方式。

４．１

ＶＬＡＮ划分方法

ｖＩ。ＡＮ的划分可根据不同的需要，以不同的方式进

行。常用的ＶＬＡＮ的划分方式有以下三种。

（１）基于端口的ⅥＡＮ划分：把一个或多个交换机上的

几个端口划入一个逻辑组，这是最简单、有效的划分方法。该方法只需网络管理员对网络设备的交换端口进行重新分配即可，不用考虑该端口所连接的设备。

（２）基于ＭＡＣ地址的ｖＩＡＮ划分：ＭＡＣ地址其实就是指网卡的标识符，每块网卡的ＭＡＣ地址都是唯一且固化在网卡上的。ＭＡＣ地址由１２位１６进制数表示，前８位为厂商标识，后４位为网卡标识。网络管理员可按ＭＡＣ地址把一些站点划分为一个逻辑子网。

（３）基于路由的ＶＩ。ＡＮ划分：路由协议工作在网络层，相应的工作设备有路由器和路由交换机（即三层交换

４

ＶＬＡＮ划分原则

机）。该方式允许一个ＶＬＡＮ跨越多个交换机或一个端口位于多个ｖＩＡＮ。

过程层通信的实时性和可靠性是最为关键的问题。鉴

对于ＶＩ。ＡＮ的划分，目前以基于端口和基于路由的

于所有的合并器、智能接口、ｌＥＤ设备都连接在过程层网Ⅵ。ＡＮ划分方式为主，以基于ＭＡＣ地址的ＶＬＡＮ划分方

络上，数据量尤其是来自合并器的ＳＭＶ采样值巨大，庞

式为辅。本工程采用基于路由的ＶＬＡＮ划分方式。

万方数据

电工技术Ｉ

２０１１

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４．２ⅥＡＮ划分实例

下面以２２０ｋＶ过程层网络为例，介绍间隔交换机和主干网交换机的ＶＩＡＮ划分。

４．２．１拗ｋＶ线路１间隔

２２０ｋＶ线路１Ａ网交换机端口连接如图３所示。

图３２２０ｋｖ线路１Ａ网交换机端口连接图

根据各端口连接的智能设备所需的信息不同，将端口划

分为３个ⅥＡＮ，分别传输ＳＭｖ和Ｇ（Ｘ艇。其中，端口１、

２、３、４、６、８划分为一个ＶＩＡＮ，传输ＳＭＶ；端口１、２、

３、４、５、６划分为—个ⅥＡＮ，传输ａＸ髓；端口１、２、５

需与母差保护配合，划分为一个ＶＩＡＮ，传输Ⅸ）（）ＳＥ。２２０ｋＶ线路１Ａ网交换机端口ＶＩＡＮ划分见表２。

表２翻ｋＶ线路１

Ａ网交换机端口ＶＵ州划分

４．２．２兹ＤｋＶ线路２间隔

２２０ｋＶ线路２Ａ网交换机端口连接如图４所示。

图４２２０ｋｖ线路２Ａ网交换机端口网

根据各端口连接的智能设备所需的信息不同，将端口划分为３个ＶＬＡＮ，分别传输ＳＭＶ和ＣＤ０６Ｅ。其划分方式与２２０ｋＶ线路１相同。２２０ｋＶ线路２Ａ网交换机端口ＶＬＡＮ划分见表３。

表３翻ｋＶ线路２Ａ网交换机端口、，ＩＡＮ划分

４．２．３锄ｋＶ母联间隔

２２０ｋＶ母联Ａ网交换机端口连接如图５所示。根据各端口连接的智能设备所需的信息不同，将端口划分为５个ＶＬＡＮ，分别传输ＳＭＶ和ＧｏｏＳＥ。其中，２２０ｋＶ母联间隔ＳＭＶ、Ｇ（）０ＳＥ划分为独立的２个

１２Ｉ万方数据

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图５２２０ｋｖ母联Ａ网交换机端口连接图

分别传输ＳＭＶ和Ｇ（Ｘ）ｓＥ；与＃２主变有关联的端口１、５划分为１个ＶＩ，ＡＮ，传输Ｇ（）（）ＳＥ；与＃３主变有关联的

端口１、５划分为一个ｖＩ。ＡＮ，传输Ⅸｘ）ｓＥ；端口１、５

交换机端口ＶＬＡＮ划分见表４。

表４翻ｋＶ母联Ａ网交换机端口ＶＵ州划分

２２０ｋＶ过程层Ａ网主干交换机端口连接如图６所示。根据各端口连接的智能设备所需的信息不同和所属间隔不同，将端口划分为２７个ＶＩ。ＡＮ，分别传输ＳＭＶ和Ｇ（）（）ｓＥ。其中，端口１、１４、２０划分为１个ｖＩ．ＡＮ，传

输ＳＭＶ，与２２０ｋＶ线路１间隔交换机传输ＳＭＶ的ＶＬＡＮ相同；端口１、１３、１４、２０划分为１个ＶＬＡＮ，传输

ｏ［瑚Ｅ，与２２０ｋＶ线路１间隔交换机传输ＧＯ（）ＳＥ的

Ⅵ。ＡＮ相同；其它端口ＶＬＡＮ设置类似。交换机端口

ＶＬＡＮ划分见表５。

表５绑ｋＶＡ网主干交换机端口ＶＵ州划分

需与母差保护配合，划分为１个Ⅵ。ＡＮ，传输（似）ｓＥ。

４．２．４筮０ｋＶ过程层Ａ网主干交换机

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续表

５结束语

随着建设和投运的智能变电站的增多，多种组网方案得到了应用和探讨。本文以投运的某２２０ｋＶ智能变电站为例，阐述“三网合一”的智能变电站过程层组网方案和ＶＩ。ＡＮ划分。目前，该变电站运行良好，说明本文所述的组网方案及ＶＩ．ＡＮ划分方式是可行的。

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（上接第９页）设备的运行状进行态监控，而地调需对全站设备运行状态进行监控，包括二次设备的相关信息。

发送消息、接收消息是变电站在相关操作或事故状态触发不同事件集和消息后，由远动设备一侧根据消息订阅原则并按照Ｍ协议的即时方式上送至对应调度中心和运

维部门，同时调度中心和运维部门根据各自不同的订阅原

３．３实时动态消息技术

实时动态消息技术是通过Ｍ协议，即自描述功能的

消息报文格式及传输机制，在确保实时性的前提下，满足

应用开放和互操作要求，并结合本地局域通信和广域通信，利用ＩＥｃ

６１８５０、ＴＡｓＥ．２、ＩＥＣ

１０４、【）４７６—９２等通

信协议以及抽象通信服务接口，将远动设备侧（信息源）自由定义的数据类型、属性及数据索引表等送调度中心，能

很好适应未来技术发展。

则进行接收。Ｍ协议是智能变电站中信息正确完整上送调度中心的关键技术，是保证智能变电站的安全稳定调度的

前提。

Ｍ协议是一种自描述消息报文格式及传输机制，使用通用消息头确保几十类事件集、几百个事件信息自描述方面的一致性，同时保证扩展事件信息的通用。通用消息头从消息长度、序号、服务、事件、态、域、加密、源、目的等几个方面对消息进行定义，保证了消息自描述特性。要实现对消息的实时传输，必须要完成消息注册、发送消息、接收消息、消息订阅四个方面。

消息注册要求远动设备上有该事件集或事件定义，即需要按照不同调度中心或部门的职能和权限需求建立消息集，是消息传输的基础。

消息订阅是由调度中心发起，按照权限要求进行事件集或事件订阅，从而满足不同调度中心和运行部门职能需求。如省调只需对２２０ｋＶ变电站的２２０ｋＶ线路和主变等

４结束语

新型远动装置运用实时图形、消息等先进远动技术，实现了变电站数据的自描述和实时上送，保证了基础数据、模型、图形等变电站核心数据的源端维护、全网共享，极大简化了调度中心的自动化维护，减少了调度中心的基础数据维护量，保证了变电站信息及模型的一致性。

新型远动技术的应用为智能电网分析和调度提供了真实有效的数据，确保了智能电网的快速、稳定发展。

参考文献

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/uvp1.html