参照IEC61850标准通信体系要求，通过对单间隔传输流量的计算，给出了用VLAN技术解决过程层数据流量的技术方案，蓝冠并从VLAN技术作用、定义方式、802.1p协议、划分原则等方面深入探讨VLAN技术在智能化变电站组网中的应用。结合智能化变电站工程实践，阐述VLAN技术在智能化变电站中的应用方案。说明了VLAN技术，满足IEC61850通信体系下的智能变电站组网要求。 0 引言 虚拟局域网VLAN(Virtual LocalArea Networ)技术充分体现了现代网络技术的重要特征：高速、灵活、管理简便和扩展容易。是否具有VLAN功能是衡量局域网交换机的一项重要指标，网络的虚拟化也是未来网络发展的潮流。VLAN技术是通过将局域网内的设备逻辑地划分成不同网段，从而实现组建虚拟工作组的技术，达到减少碰撞和广播风暴、增强网络安全性，并为802.1p协议的实现奠定了技术基础，提供了实现手段。 交换机在网络中占据着绝对的位置，所以从某种意义上来说，交换机的性能与成本决定了网络的性能与成本。目前10/100M自适应网络交换机是市场的主流，1000M网络交换机由于成本原因没有得到大面积推广。智能化变电站过程层网络信息数据总量十分可观，但大部份信息数据不需要横向流通，在过程层网络中采用VLAN组网技术，蓝冠平台官网为100M以太网交换机在智能化变电站组网中的应用奠定了理论基础，既降低了组网成本，又满足了网络安全、可靠性。 1 数字化变电站的通信要求 IEC61850标准把变电站自动化系统从功能逻辑上分配为三层(站层、间隔层、过程层)。这些层及逻辑接口的逻辑关系如图1所示。 根据IEC61850-7-1标准，过程层和间隔层采用IEC61850-9-1/2协议和GOOSE协议通信，间隔层装置和站控层采用 IEC61850-8-1(MMS)通信。IEC61850-9-1采用点对点传送方式，只需考虑传送介质的带宽和接受方CPU处理数据的能力，而不用担心数据流量对于其他间隔设备传输的影响，因为它并没有通过网络与其他间隔共享网络带宽，所以不需要交换机。这种方式简单可靠，但光纤连线繁杂，无法在标准范围内实现跨间隔保护，安装方式不灵活。而IEC61850-9-2方式将合并器采样数据信号以光纤方式接入过程层网络，间隔层保护、测控、计量等设备不再与合并器直接相连，通过过程层网络获取信息数据，从而达到采样信号的信息共享。通过在交换网络中采用网络优先级技术、VLAN技术、组播技术等网络技术有效的防止采样值传输流量、速度对过程层网络地影响，保证过程层数据在100M以太网上安全、高效、有序传输。 IEC61850-3部分定义了变电站自动化系统(SAS)站内智能电子设备(IED)之间的通信及相关系统要求，对站内设备监视、配置和控制的通信系统的可靠性、可用性、可维护性、安全性、数据完整性等性能提出了要求。为了满足这些要求，设备间通讯依靠基于IEC61850标准的100-Mbit/s光纤以太网实现，过程层设备通过过程级总线互联，间隔层设备通过站级总线互联。 网络交换机要求具备以下管理功能： 可靠性符合IEC61850-3标准 交换机支持多环组网方案 高速eRSTP环网冗余技术，每台交换机的恢复时间<5ms Zero-Packet-Loss零丢包技术 宽温度范围 超强的抗电磁干扰能力 MTBF长，保证了高可用性 支持802.1QVLANs 支持802.1p协议 2 单间隔传输流量计算和VLAN解决方案 2.1 传输流量计算 因为不同间隔间需要共享部分信息，而不是全部信息，因此将全站过程层交换机经过主干交换机进行星型模式级联，如图2所示。如果不对间隔层交换机流出数据进行流量控制，主干网交换机很容易流入流量超负荷的情况，使网络产生阻塞甚至瘫痪。我们对单个间隔的SMV数据流量及GOOSE数据流量进行理论计算和实际测试，结果基本一致。

摘要：本文对智能低压电器的概念进行了探讨，对我国智能化低压电器发展历程进行了简要的回顾，介绍了低压电器智能化发展涉及的相关新技术，最后指出了智能电网对低压电器智能化提出的要求及发展机遇。 一、什么是智能低压电器 到目前为止，国内外低压电器标准上还没有对低压电器智能化进行定义。但是，智能化低压电器这一说法已经被低压电器研发人员、设计人员、制造商及工程设计人员以及使用部门所接受。低压智能化电器应具有四个功能上的基本特征：保护功能非常齐全、蓝冠网址测量现实电流参数、故障记录与显示、内部故障自诊断等。 随着建筑电气的发展和智能电网的建设，拥有智能化功能的低压电器越来越受住宅配电系统供应商重视。10月28日，在南京举办的第二届中国国际电工电器装备博览会上，就有很多智能化的低压电器产品亮相。法泰电器(江苏)有限公司展出的FTB1带选择性保护小型断路器，就是智能低压电器的典型代表。FTB1 由法泰电器、上海电器科学研究所等联合开发，具有完全自主知识产权[1]。该产品属于第四代低压电器，填补了我国低压终端配电系统在选择性保护领域的空白，不仅分断能力高、产品体积小，而且具有选择性保护、智能化通信功能，能满足智能楼宇和智能终端配电回路系统的使用需求。同样具有智能化功能的还有百利特精电气股份有限公司研制的VW60新一代智能低压框架断路器。VW60万能式低压断路器产品具有体积小、短路性能强、操作机构新颖和现场总线技术水平高等特点。该产品的成功开发，可促进智能化低压配电与电控成套开关设备的发展，蓝冠客服从而推动配网智能化的进程。 智能化低压电器与普通电器相比具有以下优点： 1)普通配电电器会使配电系统产生高次谐波，而智能配电电器能够消除输入信号中的高次谐波，从而避免高次谐波造成的误操作。 2)智能过载电器可以保护具有多种起动条件的电动机，具有很高的动作可靠性，例如，电动机过载与断相保护、接地保护、三相不平衡保护以及反相或低电流保护等。 3)智能保护继电器具有监控、保护和通讯功能。 4)智能电器可以实现中央计算机集中控制，提高了配电系统的自动化程度，使配电、控制系统的调度和维护达到新的水平。 5)智能电器采用数字化的新型监控元件，使配电系统和控制中心提供的信息最大幅度增加，且接线简单、便于安装，提高了工作的可靠性。 6)智能电器可以实现数据共享，可以减少信息重复和信息通道。 二、我国智能化低压电器发展回顾 我国低压电器行业经过50多年的发展，从无到有、从小到大，取得了骄人的成绩。目前已经形成比较完整的体系，就低压电器品种、规格、性能、生产能力来看，基本上满足了我国国民经济发展的需要。 从20世纪90年代初开始，我国就着手研制具有智能化、可通信功能的第3代低压电器，到上世纪末本世纪初基本实现了低压配电网的智能控制和网络控制，以此满足配网自动化的需求。1990年联合上海人民电器厂、遵义长征九厂向原机械工业部申报国家重点企业技术开发项目，于1991年正式立项。该产品于 1995年通过鉴定，1997年开始投入小批量生产，型号为DW45系列，有3个框架等级2000A、3200A及6300A。其中6300A主回路为2 台3200A并联组合而成。DW45智能化投放市场后由于其高性能和高可靠深受用户欢迎，其产量不断攀升。DW45系列断路器目前年产量已超过20万台，是我国低压电器发展史上推广最成功的产品。由于DW45大量推广，使ME和DW17系列断路器产量逐步下降。目前DW45系列万能式断路器在配电系统中运行的产品已超过100万台。 但由于智能变电站、配电自动化、调度自动化等系统的研发与应用也在同期刚刚起步，因此，存在着需求分散、各成系统等问题，即系统平台不统一，各系统间很难实现互联和信息共享，造成不同地区、不同厂家生产的智能化低压电器等电器设备或高、低压电网间信息不通，数据上传不通，下达不畅，无法从根本上实现电力自动化目标。因此，我国具有智能化、可通信功能的第3代低压电器的推广应用并不十分理想，但从目前智能电网对电器设备的要求来看，已打下了一定的技术基础。 低压智能化控制系统在国外已广泛使用，这些系统往往省略了马达控制中心(MCC)，电动机起动器一般安装在电动机旁边，它们通过现场总线与中央控制室上位机连接。既能集中控制，又能现场操作。为了尽快跟上世界新技术发展潮流，上海电器科学研究所从2000年开始，专门成立现场总线研发中心，重点研究可通信低压电器以及低压智能配电网络系统及相关配套产品。苏州万龙电气集团和常熟开关制造有限公司参与该项技术及相关产品的研发工作。经过近十年研发，我们已经在第三代主要低压电器产品上实现可通信，包括可通信万能式断路器、可通信塑壳式断路器、可通信双电源自动转换开关、可通信交流接触器、可通信电动机保护器、可通信软起动器、可通信控制与保护开关电器等产品[2]。 通过以上一系列产品开发，使我国智能电器、可通信电器以及智能配电与控制系统相关技术跟上世界发展潮流。由于我国电工行业分割，各自为政，使该项技术及相关产品的推广带来困难。至今，我国智能化可通信低压电器及其系统推广并不理想。2009年美国提出了在美国发展与建设智能电网的设想，引起了全世界对智能电网发展的重视。当然也引起了我国高层领导的重视。我国已将智能电网发展与建设明确由国家电网公司统一规划、统一标准、统一实施。可以相信，随着智能电网建设与发展，我国智能化可通信低压电器及其系统必将带来新的发展机遇。

先进的控制技术是指智能电网中分析、诊断和预测状态并确定和采取适当的措施以消除、减轻和防止供电中断和电能质量扰动的装置和算法。这些技术将提供对输电、配电和用户侧的控制方法并且可以管理整个电网的有功和无功。从某种程度上说，先进控制技术紧密依靠并服务于其他四个关键技术领域，如先进控制技术监测基本的元件(参数量测技术)，蓝冠网址提供及时和适当的响应(集成通信技术;先进设备技术)并且对任何事件进行快速的诊断(先进决策技术)。另外，先进控制技术支持市场报价技术以及提高资产的管理水平。 未来先进控制技术的分析和诊断功能将引进预设的专家系统，在专家系统允许的范围内，采取自动的控制行动。这样所执行的行动将在秒一级水平上，这一自愈电网的特性将极大地提高电网的可靠性。当然先进控制技术需要一个集成的高速通信系统以及对应的通信标准，以处理大量的数据。先进控制技术将支持分布式智能代理软件、分析工具以及其它应用软件。 (1)收集数据和监测电网元件 先进控制技术将使用智能传感器、智能电子设备以及其他分析工具测量的系统和用户参数以及电网元件的状态情况，对整个系统的状态进行评估，蓝冠客服这些数据都是准实时数据，对掌握电网整体的运行状况具有重要的意义，同时还要利用向量测量单元以及全球卫星定位系统的时间信号，来实现电网早期的预警。 (2)分析数据 准实时数据以及强大的计算机处理能力为软件分析工具提供了快速扩展和进步的能力。状态估计和应急分析将在秒级而不是分钟级水平上完成分析，这给先进控制技术和系统运行人员足够的时间来响应紧急问题;专家系统将数据转化成信息用于快速决策;负荷预测将应用这些准实时数据以及改进的天气预报技术来准确预测负荷;概率风险分析将成为例行工作，确定电网在设备检修期间、系统压力较大期间以及不希望的供电中断时的风险的水平;电网建模和仿真使运行人员认识准确的电网可能的场景。 (3)诊断和解决问题 由高速计算机处理的准实时数据使得专家诊断来确定现有的、正在发展的和潜在的问题的解决方案，并提交给系统运行人员进行判断。 (4)执行自动控制的行动 智能电网通过实时通信系统和高级分析技术的结合使得执行问题检测和响应的自动控制行动成为可能，它还可以降低已经存在问题的扩展，防止紧急问题的发生，修改系统设置、状态和潮流以防止预测问题的发生。 (5)为运行人员提供信息和选择 先进控制技术不仅给控制装置提供动作信号，而且也为运行人员提供信息。控制系统收集的大量数据不仅对自身有用，而且对系统运行人员也有很大的应用价值，而且这些数据辅助运行人员进行决策。

x变电站综合自动化系统从其测量控制、安全等方面考虑,可划分为三个系统。 (1)监控系统。监控系统是完成模拟量输入、数字量输入、控制输出等功能的系统,一般具有测量和控制器件,用于站内线路和变压器运行参数的测量、监视,以及断路器、隔离开关、变压器分接头等设备的投切和调整。 (2)保护系统。在综合自动化系统中,继电保护宜相对独立,除输入量和跳闸要独立外,保护的启动、测量和逻辑功能也应独立,此时,蓝冠注册保护装置需要通过串行通信接口送出的仅是某些保护动作的指示信号或记录数据;也可通过通信接口实现远方改变保护定值。此外,一般要求的故障录波及测距功能由保护系统附带完成,如有较高要求,则配置专用设备并有相应的通信接口。 (3)断路器闭锁系统。变电站综合自动化系统应具有全方位的防误操作系统,以通过闭锁功能,有效地实现“五防”,从而保证电网和人身的安全。 1.关于后台监控机的几个问题 1.1后台监控机运行管理 在实际运行中,蓝冠网址已经多次出现了后台监控机由于人为和监控机本身等原因导致瘫痪不能工作,严重影响变电站的整体运行。为防止这种情况发生,一是要制定变电站后台监控机的运行和管理制度并严格执行,对值班人员进行约束,防止利用后台监控机玩游戏、上网,防止私自使用软盘和光盘使监控机感染病毒等。二是加强管理部门的定期和不定期检查,发现问题,立即处理,不留后患。三是设置操作系统和监控软件密码管理办法,只有管理部门和变电站站长掌握密码,普通值班人员不掌握密码,防止随意进入操作系统和启动、停运监控软件,防止使用后台监控机的软、硬件资源并遭到破坏。四是用监控软件封装操作系统,如东方电子生产的DF系列自动化系统的后台监控软件具有启动后封装操作系统的功能。监控软件封装操作系统是指当第一次启动后台监控机时,监控机自动启动操作系统后继续启动监控软件,直至启动到监控软件界面,如果停运监控软件,需要输入密码,只有掌握密码的人才能停运监控软件,进入到操作系统。目前,有一些变电站自动化系统的后台监控软件不具备这种功能,应与厂家技术人员共同解决。监控软件封装操作系统功能在防止后台监控机被别人使用和被破坏等方面是十分有效的。在选择后台监控软件时,应注意选择具有这种功能的产品。 1.2后台监控机机型的选择 由于后台监控机要求实时运行,处理的数据量比较大,响应速度快,而且处在强电磁环境,所以一般普通计算机无法满足要求,在选择时应选择高性能工控机。高性能工控机能够在强电磁环境工作,抗干扰性能强,能够实时运行,硬件设备工作稳定性好,能够满足变电站后台监控系统的要求。目前在一些变电站,由于后台监控机使用商用机、家用机和其它计算机,已经出现后台监控机损坏而不能工作情况。高性能工控机能够保证变电站后台监控系统的安全稳定运行。