【正文】 問題 ； 設(shè)備兼容性較差 ， 不同廠家交換機的私有快速生成樹協(xié)議實現(xiàn)方式存在差異 ，互聯(lián)時可能會有問題 。 （ 3）星形網(wǎng)。如下圖所示。 缺點 則是： 網(wǎng)絡(luò)冗余性較差 ， 星形網(wǎng)交換機之間網(wǎng)絡(luò)發(fā)生單點故障時 ，網(wǎng)絡(luò)通信將受到較大影響。 220kV及以上電壓等級的繼電保護裝置由于實時性要求較高，為確保保護速動性要求，裝置 MMS 與 GOOSE網(wǎng)口應(yīng)獨立 ； 110kV及以下應(yīng)用場合則可考慮合用網(wǎng)口 。 a VLAN技術(shù) VLAN（ Virtual LAN） 劃分是為解決以太網(wǎng)的廣播問題和安全性而提出的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù) ， 在以太網(wǎng)幀的基礎(chǔ)上增加了 VLAN 頭 ， 通過 VLANID 把用戶劃分為更小的工作組 ， 限制不同工作組間的用戶二層互訪 ， 每個工作組就是一個虛擬局域網(wǎng) 。 IEC6185091 采用點對點傳送方式 ,只需考慮傳送介質(zhì)的帶寬和接受方 CPU 處理數(shù)據(jù)的能力，而不用擔(dān)心數(shù)據(jù)流量對于其他間隔設(shè)備傳輸?shù)挠绊?，因為它并沒有通過網(wǎng)絡(luò)與其他間隔共享網(wǎng)絡(luò)帶寬，所以不需要交換機。而IEC6185092 方式將合并器采樣數(shù)據(jù)信號以光纖方式接入過程層網(wǎng)絡(luò)，間隔層測控、計量等設(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)，從而達到采樣信號的信息共享。 因為不同間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經(jīng)過主干交換機進行星型模式級聯(lián)。 在此 對單個間隔的 SMV 數(shù)據(jù)流量及 GOOSE 數(shù)據(jù)流量進行理論計算和實際測試。 過程層組網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖 交換機數(shù)據(jù)吞吐總量由流入交換機的數(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）性能。按照單位間隔估算，如 SMV數(shù)據(jù)中的保護電流、 GOOSE 數(shù)據(jù)等。所以主干網(wǎng)交換機除了在交換口數(shù)量上要滿足工程選型外，對于一般規(guī)模的智能化變電站都可以滿足容量的要求。其次數(shù)據(jù)流通需要優(yōu)先級區(qū)分，IEC61850 規(guī)范對變電站內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)進行了詳細的劃分，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)信息的不同需求和要求，給予不同的報文不同的優(yōu)先級。這些集合有時只在單個局域網(wǎng)交換機上，有時則跨越多臺局域網(wǎng)交換機。這種 VLAN 方式的優(yōu)點在于簡單，容易實現(xiàn)，從一個端口發(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。比如，不能在給定的端口上支持一個以上的 VLAN；一個網(wǎng)絡(luò)站點從一個端口移動到另一個新的端口時，如新端口與舊端口不屬于同一個VLAN，則用戶必須對該站點重新進行網(wǎng)絡(luò)地址配置。不論該站點在網(wǎng)絡(luò)中怎樣移動，由于其 MAC 地址保持不變，因此用戶不需要對網(wǎng)絡(luò)地址重新配置。在一個大型網(wǎng)絡(luò)中，要求網(wǎng)絡(luò)管理人員將每個用戶一一劃分到某一個VLAN中，是十分繁瑣的。 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。 VLAN 劃分原則 對于采樣值的處理：電流合并器和其對應(yīng)的裝置應(yīng)該劃分到一個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 VLAN且全站唯一。當(dāng)采用 IEC6195092 方式時，考慮到和采樣值相比較， GOOSE 的 信息量非常少，不對其劃分 VLAN也不會對網(wǎng)絡(luò)性能造成太大影響。 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，每個間隔劃成一個 VLAN。如果 10 kV線路的間隔比較多 (例如 50 多個 )，而所用交換機支持的最大 VLAN 個數(shù)又比較有限 (如 RUGGEDCOM 型號交換機支持 64 個 VLAN)，可以一段母線或者多條線路間隔劃為 1 個 VLAN，以滿足交換機的本身參數(shù)要求。 b 報文優(yōu)先級定義及應(yīng)用 協(xié)議是 協(xié)議的擴充協(xié)議 ， 為以太網(wǎng)上數(shù)據(jù)包定義不同的優(yōu)先級 ， 確保關(guān)鍵應(yīng)用和時間要求高的信息流優(yōu)先進行傳輸 ， 同時照顧優(yōu)先級低的應(yīng)用和信息流 。 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)先級按照由高到低的順序做定義 。 c GMRP 組播技術(shù) GMRP 協(xié)議是一個動態(tài)二層組播注冊協(xié)議，就是根據(jù)組播 MAC地址來在以太網(wǎng)交換機上注冊和取消組播成員身份的 。 根據(jù)裝置的 GMRP 注冊報文動態(tài) 劃分數(shù)據(jù)流向，注冊報文流向全網(wǎng)，交換機定時查詢所有運行裝置，運行裝置需要給出回答報文；需要配置裝置訂閱報文的 MAC 地址，體現(xiàn)在 SCD 模型文件中，儲存在裝置內(nèi)部。 GMRP 無需預(yù)先劃分網(wǎng)絡(luò)， VLAN需要預(yù)先進行網(wǎng)絡(luò)劃分。 協(xié)議通過交換機之間互相發(fā)送網(wǎng)橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元 (bridge protocol data unit， BPDU) 報文進行網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)視和配 置。網(wǎng)絡(luò)啟動后 ， 所有交換機通過互相發(fā)送 BPDU 報文 ， 將網(wǎng)絡(luò)中優(yōu)先級最小的交換機確定為根網(wǎng)橋 ， 在 2 個優(yōu)先級最高的交換機之間配置邏輯斷點 ， 數(shù)據(jù)傳輸?shù)酱酥袛?， 從而避免廣播風(fēng)暴。 在 RSTP 中 ， 交換機必須首先檢測到網(wǎng)絡(luò)斷線 ， 然后再逐級發(fā)送網(wǎng)絡(luò)配置報文 ， 直到所有交換機都作出相應(yīng)改變才能實現(xiàn)完全的網(wǎng)絡(luò)自愈 ， 無法滿足零自愈時 間要求。其輸出的秒脈沖統(tǒng)計誤差為 1μ s，且沒有累積誤差，能夠滿足許多應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ν綍r鐘的要求。各個 IED在接收到同步脈沖后，通過軟件解碼出系統(tǒng)的同步計時點，并通過該值校正裝置自身的計時時鐘。但是，變電站數(shù)字化的 發(fā)展趨勢使得站內(nèi)二次硬接線被串行通信線所取代 。 針對變電站這種一體化的通信網(wǎng)絡(luò)和更高的同步精度要求，IEC61850引入了簡單網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議（ Simple Network Time Protocol，SNTP）。作為使用最為普遍的國際互聯(lián)網(wǎng)時間傳輸協(xié)議，SNTP 的應(yīng)用已較為成熟，在一定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下， SNTP 的對時精度可在大多數(shù)情況下保持在 1 ms 以內(nèi)。而 IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)對 IED 最高等級的同步精度要求達到177。 IEEE1588 是應(yīng)用于工業(yè)控制和測量領(lǐng)域的具有亞微秒級同步功能的精確時鐘同步協(xié)議（ Precise Time Protocol, PTP）。系統(tǒng)中的時鐘工作在主時鐘（ Master Clock）、從時鐘（ Slave Clock）和無源時鐘（ Passive Clock）三種狀態(tài)。具體的時鐘狀態(tài)則是由最佳主時鐘（ Best Master Clock， BMC）算法所確定 。 線路保護設(shè)備要求不同變電站之間采樣數(shù)據(jù)保持時間同步 ， 數(shù)字化變電站時 間同步系統(tǒng)主要由 ECT、 EVT 信號處理中 A/D 采樣時序和時標(biāo)參考基準(zhǔn)源組成 ， 并且 IEC61850 沒有給出數(shù)字化變電站采樣值同步的具體實現(xiàn)方法 。 工程應(yīng)用中所遇到的主要問題是時間同步系統(tǒng)長期穩(wěn)定性差及各廠家對 ECT、 EVT、 MU 等環(huán)節(jié)的處理方式不一致 ， 導(dǎo)致采樣數(shù)據(jù)時序不同步 。 發(fā)送 A/D 采樣時序 ， 確保同一間隔中所有 ECT、 EVT 采樣值同步 。 所對應(yīng)的 12 路 ECT、 EVT 均以 MU 采樣同步脈沖信號為基準(zhǔn)保持同步采樣 。 目前 ， 同步時鐘參考信號可以選擇GPS、 北斗 、 原子鐘或者 IEEE1588 精密時鐘源 。 整個時間同步系統(tǒng)的流程可以描述如下 ： 來自外部基準(zhǔn)源的時標(biāo)信號經(jīng) MU 同步模塊送入 ECT、 EVT 信號處理單元 ， 在 FPGA 或 EPLD內(nèi)與本地晶振時鐘的分頻輸出完成鑒相 、 鎖相功能 ， 并輸出同相時鐘 ， 同相時鐘經(jīng)過分頻之后形成采樣脈沖送入 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 。 時間同步系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 為確保站內(nèi)間 隔之間 、 站與站之間所有采樣脈沖同步 ， 所有 MU 發(fā)送至 ECT、 EVT 的基準(zhǔn)信號應(yīng)保持絕對同步 ， 必須引入系統(tǒng)時標(biāo)參考源作為 MU 的時鐘基準(zhǔn)參考 。 MU 收到外部基準(zhǔn)時鐘信號后 ， 經(jīng)過處理 、 即刻發(fā)送至 ECT、 EVT 形成 A/D轉(zhuǎn)換芯片的同步轉(zhuǎn)換脈沖 。 如果晶振精度比較高 ， GPS 時鐘故障短時間不會影響系統(tǒng)同步 ， 考慮到晶振的漂移 、 抖動等因素 ， 長時間運行必然會導(dǎo)致采樣值失步 。 考慮到 GPS 受軍事 、 政治等因素的影響 ， 可考慮接收國產(chǎn)北斗 衛(wèi)星發(fā)送的協(xié)調(diào)世界時 UTC 信號 。 該協(xié)議根據(jù)系統(tǒng)各節(jié)點的時鐘精度及時間可溯源性 ， 采用最佳時鐘算法選擇區(qū)域內(nèi)的主時鐘 ， 并以主時鐘為基準(zhǔn) ， 在包括時間標(biāo)記的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)報文中計算各節(jié)點設(shè)備與主時鐘的時間偏移量及傳輸延遲 ， 并及時反饋調(diào)節(jié)各節(jié)點設(shè)備 的時間 ， 保證分散節(jié)點設(shè)備