【正文】 無法在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)跨間隔保護(hù)，安裝方式不靈活。而IEC6185092 方式將合并器采樣數(shù)據(jù)信號(hào)以光纖方式接入過程層網(wǎng)絡(luò)，間隔層測(cè)控、計(jì)量等設(shè)備不再與合并器直接相連，通過過程層網(wǎng)絡(luò)獲取信息數(shù)據(jù)，從而達(dá)到采樣信號(hào)的信息共享。 通過在交換網(wǎng)絡(luò)中采用網(wǎng)絡(luò)優(yōu)先級(jí)技術(shù)、 VLAN技術(shù)、組播技術(shù)等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有效的防止采樣值傳輸流量、速度對(duì)過程層網(wǎng)絡(luò)地影響，保證過程層數(shù)據(jù)在 100 M以太網(wǎng)上安全、高效、有序傳輸。 因?yàn)椴煌g隔間需要共享部分信息，而不是全部信息，因此將全站過程層交換機(jī)經(jīng)過主干交換機(jī)進(jìn)行星型模式級(jí)聯(lián)。如果不對(duì)間隔層交換機(jī)流出數(shù)據(jù)進(jìn)行流量控制，主干網(wǎng)交換機(jī)很容易流入流量超負(fù)荷的情況，使網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生阻塞甚至癱瘓。 在此 對(duì)單個(gè)間隔的 SMV 數(shù)據(jù)流量及 GOOSE 數(shù)據(jù)流量進(jìn)行理論計(jì)算和實(shí)際測(cè)試。 基于 IEC6185092 工程中實(shí)際最大 報(bào)文長度（ SVLD為變長量），單間隔 SMV理論計(jì)算流量 為： 按照每幀 1點(diǎn) (12個(gè)模擬量通道 )計(jì)算，一個(gè)合并器每秒種的數(shù)據(jù)流量： S=159 字節(jié) 8 bit/字節(jié) 50 周波 /s 80 點(diǎn) /周波 = Mbit/s； GOOSE工程中實(shí)際最大報(bào)文長度： 按照 T=10 s 計(jì)算，一個(gè)智能設(shè)備每秒種的數(shù)據(jù)流量： S = 6016 字節(jié) 8bit/字節(jié)（ 1s/10）幀 = Mbit/s。 過程層組網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖 交換機(jī)數(shù)據(jù)吞吐總量由流入交換機(jī)的數(shù)據(jù)決定，理論上流入數(shù)據(jù)都可以正確流出，只 是數(shù)據(jù)流量的大小決定了網(wǎng)絡(luò)（延時(shí)）性能。主干網(wǎng)交換機(jī)上流入的數(shù)據(jù)主要是跨間隔保護(hù)需要的數(shù)據(jù)，如失靈保護(hù)、母線保護(hù)等需要的數(shù)據(jù)。按照單位間隔估算，如 SMV數(shù)據(jù)中的保護(hù)電流、 GOOSE 數(shù)據(jù)等。由于 GOOSE信息流量和 SMV相比可以忽略不計(jì)，所以流入主干網(wǎng)交換機(jī)的數(shù)據(jù)相當(dāng)于間隔交換機(jī)的 1/3，按照理論計(jì)算數(shù)據(jù)為 Mbit/s。所以主干網(wǎng)交換機(jī)除了在交換口數(shù)量上要滿足工程選型外，對(duì)于一般規(guī)模的智能化變電站都可以滿足容量的要求。 在此 明確了網(wǎng)絡(luò)上需要橫向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)并不是全部數(shù)據(jù)，而是跨間隔保護(hù)或者其它設(shè) 備需要的一部分，所以必須采用 VLAN 方案，即 協(xié)議使其橫向通過需要的數(shù)據(jù)，不需要共享和跨間隔利用的數(shù)據(jù)就在本間隔縱向流通即可。其次數(shù)據(jù)流通需要優(yōu)先級(jí)區(qū)分，IEC61850 規(guī)范對(duì)變電站內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)進(jìn)行了詳細(xì)的劃分，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)信息的不同需求和要求，給予不同的報(bào)文不同的優(yōu)先級(jí)。 VLAN的劃分 模式 ： 基于端口的 VLAN； 這種方式是把局域網(wǎng)交換機(jī)的某些端口的集合作為 VLAN 的成員。這些集合有時(shí)只在單個(gè)局域網(wǎng)交換機(jī)上，有時(shí)則跨越多臺(tái)局域網(wǎng)交換機(jī)。虛擬局域網(wǎng)的管理應(yīng)用程序根據(jù)交換機(jī)端口的標(biāo)識(shí) ID， 將不同的端口分到對(duì)應(yīng)的分組中，分配到一個(gè) VLAN 的各個(gè)端口上的所有站點(diǎn)都在一個(gè)廣播域中，它們相互之間可以通信，不同的 VLAN站點(diǎn)之間進(jìn)行通信需經(jīng)過路由器來進(jìn)行。這種 VLAN 方式的優(yōu)點(diǎn)在于簡單，容易實(shí)現(xiàn)，從一個(gè)端口發(fā)出的廣播直接發(fā)送到 VLAN 內(nèi)的其他端口，也便于直接監(jiān)控。它的缺點(diǎn)是自動(dòng)化程度低，靈活性不好。比如，不能在給定的端口上支持一個(gè)以上的 VLAN；一個(gè)網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)從一個(gè)端口移動(dòng)到另一個(gè)新的端口時(shí)，如新端口與舊端口不屬于同一個(gè)VLAN，則用戶必須對(duì)該站點(diǎn)重新進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)地址配置。 基于 MAC 地址的 VLAN； 這種 方式的 VLAN要求交換機(jī)對(duì)站點(diǎn)的 MAC地址和交換機(jī)端口進(jìn)行跟蹤，在新站點(diǎn)入網(wǎng)時(shí)，根據(jù)需要將其劃歸至某一個(gè) VLAN。不論該站點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中怎樣移動(dòng)，由于其 MAC 地址保持不變，因此用戶不需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)地址重新配置。所有的用戶必須明確地分配給一個(gè)VLAN，在這種初始化工作完成后，對(duì)用戶的自動(dòng)跟蹤才成為可能。在一個(gè)大型網(wǎng)絡(luò)中，要求網(wǎng)絡(luò)管理人員將每個(gè)用戶一一劃分到某一個(gè)VLAN中，是十分繁瑣的。 基于路由的 VLAN； 基于策略的 VLAN； 基于間隔的 VLAN。 基于端口的 VLAN 劃分模式是最簡單、有效的方法，在智能化變電站網(wǎng)絡(luò) 中得到了充分有效的應(yīng)用?；诙丝诘? VLAN 模式是從邏輯上把交換機(jī)按照端口劃分成不同的虛擬局域網(wǎng)絡(luò)，使其在所需用的局域網(wǎng)絡(luò)上流通。 VLAN 劃分原則 對(duì)于采樣值的處理：電流合并器和其對(duì)應(yīng)的裝置應(yīng)該劃分到一個(gè)VLAN，且全站唯一；電流合并器應(yīng)和其所在母線上的全部需要電壓的裝置劃分為一個(gè) VLAN且全站唯一。 GOOSE 信息的處理： 采用 IEC6185092 方式，對(duì)全站 GOOSE 信息統(tǒng)一分配一個(gè) VLAN，且全站唯一。當(dāng)采用 IEC6195092 方式時(shí)，考慮到和采樣值相比較， GOOSE 的 信息量非常少，不對(duì)其劃分 VLAN也不會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能造成太大影響。 對(duì)時(shí)報(bào)文處理： 統(tǒng)一分配一個(gè) VLAN，默認(rèn)為 VLAN1。 過程層網(wǎng)絡(luò) VLAN劃分方法 按照間隔劃分 VLAN，是過程組網(wǎng)的基本原則，每個(gè)間隔劃成一個(gè) VLAN。如 110 kV線路間隔、 110 kV分段間隔、 110 kV PT測(cè)控間隔、主變間隔、 10 kV線路間隔、 10 kV分段間隔、 10 kV PT測(cè)控間隔、電容器間隔、電抗器間隔、所用變間隔等。如果 10 kV線路的間隔比較多 (例如 50 多個(gè) )，而所用交換機(jī)支持的最大 VLAN 個(gè)數(shù)又比較有限 (如 RUGGEDCOM 型號(hào)交換機(jī)支持 64 個(gè) VLAN)，可以一段母線或者多條線路間隔劃為 1 個(gè) VLAN，以滿足交換機(jī)的本身參數(shù)要求。如 下 圖所示，某變電站的 VLAN示意圖。 b 報(bào)文優(yōu)先級(jí)定義及應(yīng)用 協(xié)議是 協(xié)議的擴(kuò)充協(xié)議 ， 為以太網(wǎng)上數(shù)據(jù)包定義不同的優(yōu)先級(jí) ， 確保關(guān)鍵應(yīng)用和時(shí)間要求高的信息流優(yōu)先進(jìn)行傳輸 ， 同時(shí)照顧優(yōu)先級(jí)低的應(yīng)用和信息流 。 以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包中 3 比特的優(yōu)先級(jí)標(biāo)簽定義 8個(gè)優(yōu)先級(jí) ， 交換機(jī)報(bào)文阻塞時(shí) ， 優(yōu)先發(fā)送優(yōu)先級(jí)高的數(shù)據(jù)包 。 根據(jù)數(shù)字化變電站的應(yīng)用要求 ， 過程層 GOOSE網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)男畔?yōu)先級(jí)按照由高到低的順序做定義 。 最高級(jí) ： 電氣量保護(hù)跳閘 、 保護(hù)閉鎖信號(hào) ； 次高級(jí) ： 遙控分合閘 、 斷路器位置信號(hào) ； 普通級(jí) ： 刀閘位置信號(hào) 、 一次設(shè)備狀態(tài)信號(hào) ； 站控層與過程層公用網(wǎng)絡(luò)時(shí) ， 應(yīng)設(shè)置 GOOSE 報(bào)文的優(yōu)先級(jí)高于站控層非實(shí)時(shí)性報(bào)文的優(yōu)先級(jí) 。 c GMRP 組播技術(shù) GMRP 協(xié)議是一個(gè)動(dòng)態(tài)二層組播注冊(cè)協(xié)議，就是根據(jù)組播 MAC地址來在以太網(wǎng)交換機(jī)上注冊(cè)和取消組播成員身份的 。當(dāng)然，如果以太網(wǎng)交換機(jī)沒有實(shí)現(xiàn) GMRP 協(xié)議，那么就只能通過靜態(tài)配置來實(shí)現(xiàn)組播了。 根據(jù)裝置的 GMRP 注冊(cè)報(bào)文動(dòng)態(tài) 劃分?jǐn)?shù)據(jù)流向，注冊(cè)報(bào)文流向全網(wǎng)，交換機(jī)定時(shí)查詢所有運(yùn)行裝置，運(yùn)行裝置需要給出回答報(bào)文；需要配置裝置訂閱報(bào)文的 MAC 地址，體現(xiàn)在 SCD 模型文件中，儲(chǔ)存在裝置內(nèi)部。 目的 MAC 地址用于區(qū)分報(bào)文！ GMRP 和 VLAN的比較： VLAN已經(jīng)廣泛應(yīng)用， GMRP 目前在試點(diǎn)； GMRP 使用的是報(bào)文 MAC 目的地址和端口 VLAN使用的是報(bào)文 VID和端口； 在交換機(jī)配置了 VLAN的條件下， GMRP報(bào)文在其對(duì)應(yīng)的 VLAN內(nèi)傳播； GMRP 對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行動(dòng)態(tài)劃分， VLAN對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行靜態(tài)劃分； GMRP 相關(guān)配置僅在裝置中， VLAN 配置 在裝置和交換機(jī)中均有； GMRP在正常運(yùn)行時(shí)需要發(fā)送查詢報(bào)文， VLAN在正常運(yùn)行時(shí)無額外報(bào)文。 GMRP 無需預(yù)先劃分網(wǎng)絡(luò)， VLAN需要預(yù)先進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)劃分。 d 快速生成樹協(xié)議（ RSTP） RSTP 是目前智能化變電站常用的網(wǎng)絡(luò)自愈協(xié)議 ， 采用環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu) ，基本思路是通過配置交換機(jī)的優(yōu)先級(jí)生成邏輯斷點(diǎn) ， 使物理上的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)成為邏輯上的樹形結(jié)構(gòu) ， 從而避免廣播風(fēng)暴 ， 并在單點(diǎn)斷線時(shí)提供自愈能力。 協(xié)議通過交換機(jī)之間互相發(fā)送網(wǎng)橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元 (bridge protocol data unit， BPDU) 報(bào)文進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)視和配 置。 BPDU主要包含交換機(jī)優(yōu)先級(jí)、端口優(yōu)先級(jí)、本交換機(jī)到根交換機(jī)的最小路徑開銷等信息。網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)后 ， 所有交換機(jī)通過互相發(fā)送 BPDU 報(bào)文 ， 將網(wǎng)絡(luò)中優(yōu)先級(jí)最小的交換機(jī)確定為根網(wǎng)橋 ， 在 2 個(gè)優(yōu)先級(jí)最高的交換機(jī)之間配置邏輯斷點(diǎn) ， 數(shù)據(jù)傳輸?shù)酱酥袛?， 從而避免廣播風(fēng)暴。但兩者仍然定時(shí)互發(fā) BPDU 報(bào)文