智能变电站过程层组网方案分析

李冬梅　王　铭

（中国石油大学胜利学院，东营 257000）

智能变电站过程层组网方案分析

李冬梅王铭

（中国石油大学胜利学院，东营 257000）

过程层组网方式是智能电网建设中不可或缺的组成模块之一，与全站开关控制、数据采集的实时性、可靠性有直接联系。本文对智能变电站过程层组网不同的组网方式所形成的网络方案进行探讨，并对虚拟网络划分所涉及的组播注册协议（GMRP）技术与虚拟局域网（VLAN）技术进行介绍。

智能变电站过程层组网

1智能变电站过程层网络拓扑

智能变电站过程层网络拓扑的主要结构有总线形网络、环形网络以及星形网络等。其中，总线形网络网络延迟较高，安装成本低，但是其运行的稳定性和可靠性最低；环形网络网络延时较高，安装成本最高，但是运行方面的可靠性和稳定性较高；相对以上两种结构而言，星形网络结构总体优点比较突出，虽然其运行中的可靠性和稳定性不高，但是网络延迟比以上两种结构小，安装运行成本也不高。这种组网结构能有效提高变电站的整体性能，同时也极大程度降低了工程造价，使相关建设单位的经济消息最大化。

2智能变电站过程层组网结构

数字化采样、实现GOOSE网，是智能变电站过程层通信的主要内容。电子式互感器和合并单元的使用即为数字化采样，而实现GOOSE可以理解为智能操作箱或智能开关的使用。由此可知，过程层组网与全站的数据源以及开关控制有着密切联系。因此，对全站的运行稳定性、可靠性有重要影响。加强对组网方式的讨论，选择可靠安全、经济适用的组网方式，确保全站安全、稳定地运行很有必要。下面主要分析目前主要的几种组网方式。

2.1 GOOSE直连与MSV直连（网络连接方式）

GOOSE直连与MSV直连的网络连接方式，与传统的变电站电缆连接方式十分相似，最大的差别就是当前的MSV直连方式是以MSV点对点与跳闸点对点类似设备直连的形式连接，也就是将直连全部更换为光缆连接，连接过程中不需要经过网络交换机。虽然这种网络连接方式需要使用能同时提供多个网络电接口或光接口的电子设备，一定程度增加了所需成本，对光缆的需求量也较大，设备极易发热且热量极大，也无法进行采样值数据的共享，但是这种方式为变电站稳定、可靠地进行数据传输提供了保障。如果将智能操作箱或者合并单元彻底下放至一次设备，该方法还可以应用。但是，如果选择几种配置，将会增加光缆的连接数量，该方案就没有实用性。

2.2 MSV组网与GOOSE直连

MSV组网与 GOOSE直连的组网方案可以为 MSV网实现数据共享提供帮助，其结构示意图如图1所示。

图1 MSV组网和GOOSE直连结构

在数字化变电站的建设初期，GOOSE网跳闸的可靠性和稳定运行性还没有得到人们的重视和广泛运用。这时期，电子式互感器的应用成为实现数字化的主要方式，而MSV数据网的构建受到社会各界相关人士的广泛关注，并有少数人对其进行了深入研究，逐渐形成了MSV组网与GOOSE直连的组网方式。

2.3 GOOSE组网与MSV组网

GOOSE组网与MSV组网的连接方式完全能够达到过程层网络通信的标准，其结构如图2所示。

图2 MSV组网和GOOSE组网结构

GOOSE组网与MSV组网方式可以使过程层MSV组网共享全站数据以及GOOSE组网网络跳闸的目的，因此这种组网方式与变电站自动化发展方向相吻合，同样适用于智能变电站建设。但是，该方式的网络结构相对复杂，对交换机质量、性能及数量的要求较高，特别是双重化冗余配置方式的需求量会明显增加，导致投资成本显著提升。因此，当前采用此方式的变电站投资都比较大，而全站二次设备的花费都在交换机的购置上。

3过程层网络报文过滤

3.1 MVLAN

对于GOOSE组网和MSV组网方式，为了能够降低交换机各个端口转发报文量，减缓网络拥堵程度，达到提高报文传输的可靠性和效率的目的，必须先进行组网设备VLAN划分。VLAN技术是目前在数字化变电站中应用最广泛的报文过滤技术，其不设计设备本身，只需对交换机进行配置。但是，该方式对交换机的配置相当繁琐，会增加现场维护、施工复杂性。同时，如果网络结构一调整，就必须进行VLAN重新划分。

3.2 GMRP的应用

GMRP是基于GARP的多播注册协议，主要用于交换机维护中的多播注册信息。该信息交换机制保障了同一交换网络中所有支持GMRP的设备维护一致性。与VLAN比较，GMRP不需要对交换机进行复杂配置，仅要求交换机具备支持GMRP功能，有利于变电站的扩建、改建，能够显著降低运行维护的难度。

4结语

综上所述，过程层组网方案的选择对智能变电站的运行安全性、经济性有重要影响。本文简单分析几种组网方案，并对其利弊进行对比分析，希望能够为今后智能变电站建设，特别是过程层网络结构的设计提供一定的参考。

［1］牛占平.VLAN技术在智能化变电站网络中的应用探讨［J］.电力系统保护与控制，2009，（23）：75-78.

［2］赵家庆，钱科军，俞瑜，等.智能变电站采样值组网分布式同步技术及应用［J］.电力自动化设备，2014，（9）：154-158.

AnalysisofIntelligentSubstationProcessLayer Network Scheme

LI Dongmei，WANG Ming
（victory college，China University of Petroleum，Dongying 257000）

The process layer network is an integral part of the smart grid construction，with the total station switch control，real-time data acquisition，the reliability of direct contact.The Smart Substation process level network in different network formed by network solutions are discussed，involved in partitioning virtual network and multicast registration protocol（GMRP）technology and virtual LAN（VLAN）technology is introduced in this paper.

intelligent，substation，layer，network

山东省高等学校科技计划项目（J11LG81）。