劉景霞 田立猛
摘 要： 目前智能變電站內部整體還採用的是直采直跳的通信方式，存在工作量大、且控制迴路量大、複雜等缺陷。在三網合一的通信網絡條件下提出一種基於GOOSE網與SV網的通信網絡，遵循IEC 62850標準並提出基於ID的Tag虛擬區域網的劃分，依照ACL規則過濾報文，對區域網中的網絡交換機進行優化配置，實現變電站內部網絡消息傳輸的智能化並提高通信網絡的穩定性。
關鍵詞： 智能變電站； 三合一網絡； 網絡配置； 通信網絡； VLAN劃分
中圖分類號： TN911?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2017）20?0173?05
Abstract： Currently， the communication mode of direct sampling and tripping is still used in smart substation， which has the defects of heavy workload， multiple and complex control loops. A communication network based on GOOSE network and SV network is proposed under the condition of three?in?one communication network. Abiding by the IEC62850 Standard， the ID?based division of Tag virtual local area network （LAN） is proposed. The message is filtered according to the rules of ACL. An optimal allocation is adopted for the network switch in LAN to realize the intelligent message transmission inside the network of substation， and improve the stability of the communication network.
Keywords： intelligent substation； three?in?one network； network configuration； communication network； VLAN partition
0 引 言
變電站是電力傳輸中的發揮著關鍵作用，近年來變電站從數字化發展為智能化勢頭迅猛，其中對智能變電站的通信監控研究愈加緊迫。智能變電站由過程層智能設備和間隔層網絡化設備組成，全站遵從IEC 61850標準，其中智能變電站內部的網絡通信作為變電站通信的核心對智能變電站的發展具有尤其突出作用[1?2]。
目前在智能變電站的結構設計中主要有三層兩網架構、兩層一網架構、三網合一架構。其中三網合一架構尚在研究階段，該架構的優點減少智能變電站的建造成本，提高過程層的網絡穩定程度，降低維護難度，但其缺點在於完全依賴於交換機的性能。
現智能變電站提出適用於環網的一套分布式保護系統，利用數據的共享，與合併單元和智能單元間配合保證母線間的可靠性[3]。本文將對三網合一架構在已有的研究成果基礎上進行改進優化，實現交換機間報文傳輸最短距離，文獻[4?5]中分析了各報文特性與斷面流量計算方法，全面使用IEC 61850通信協議，並將GOOSE網、SV網、IEC 61850網進行共口合併為一個物理網絡來傳遞信息[6]。現在三網合一的隔離策略中，可通過分析網絡拓撲、動態協議、靜態配置對過載進行檢測分析[7]。在變電站通信網絡中以交換機、IED等智能設備為基礎組網絡並優化交換機配置。在以往的智能變電站中，一般的虛擬網絡劃分方式都是基於埠的，這種方式在劃分VLAN單元時比較簡單，只需定義埠即可，但在220 kV智能變電站網絡比較複雜的組網中因測試等因素比較複雜，需採用基於ID的Tag VLAN來劃分不同的VLAN，這種用VID劃分VLAN的方法將使主機間的通信不受其他網絡影響[8?9]，劃分的VLAN單元更加清晰。
1 通信網絡的組建
1.1 通信網絡結構優化
GOOSE網和SV網的組合主要應用於間隔層、過程層網絡，本文將以220 kV智能變電站過程層為基礎介紹三網合一組網方案。其中主要分為220 kV高壓側除去主變外的間隔網絡、110 kV外側變壓的間隔網絡、35 kV GOOSE網和SV網，對與智能變電站繼電系統的配置，文獻[10]介紹較為詳細。
各間隔配置合併單元，通過合併單元完成電信號與開關量的採集，並對電壓電流等信號進行同步，將測量數據按IEC 61850輸出供二次設備使用。智能終端完成斷路器、間隔開關等設備的跳合閘迴路、位置信號採集迴路等。全站分為：站控層、間隔層、過程層。整體網絡又雙層雙星型組網結構組成，以達到數據傳輸路徑最短、最快和控制簡潔。網絡結構簡圖如圖1所示。
實際應用中智能變電站一體化系統架構嚴格按照國家電網科143號（Q/GDW678—2011《智能變電站一體化監控系統 功能規範》、Q/GDW679—2011《智能變電站一體化監控系統建設技術規範》）。其中220 kV側採用4台百兆級網絡交換機，110 kV側使用2台百兆級網絡交換機，主幹線路中1#與2#主變過程層中各採用2台千兆級網絡交換機通過GOOSE網傳遞信息。
1.2 網絡描述
站內網絡組合GOOSE網、SV網和MMS網，其中GOOSE網絡交換機和SV網共口傳輸，同時傳輸兩種信息數據。保護裝置遙測量採用SV點對點傳送，測控、計量裝置遙測量則通過SV組網傳送；繼電保護系統採用直采直跳模式，各保護設備間的聯閉鎖命令及測控功能採用網絡方式實現。其中，220 kV繼電保護設備雙重化配置分別接入GOOSE A網和GOOSE B網，測控單元均接入GOOSE A網中，測控裝置間的聯閉鎖信息以GOOSE報文的形式通過MMS網傳輸。其中GOOSE網與SV網與智能設備間的聯繫如圖2所示。
220 kV線路、主變壓器保護使用母線電壓輸入，保護裝置電壓切換通過合併單元實現，母線設備合併單元SV網連接到各級變壓器間隔，同時母線間的隔離開關的開關量通過線纜接入合併單元，經轉換後傳輸到測控和保護單元。採用GOOSE網與SV網共口傳輸的模式後，就不能簡單地由傳統的VLAN劃分方式來劃分埠網絡，本文採用的是基於VID的Tag VLAN劃分方式將起到隔離兩網的作用，此方式將在下文網絡配置中做介紹。
2 交換機配置
2.1 交換機流量可行性分析
智能變電站通信網絡中交換機起著至關重要的作用，本文提出的組網方案中GOOSE網與SV網共口傳輸，對交換機的流量承載能力有一定的要求，設每個合併單元有12個模擬通道，那麼其流量輸出為（單位為Mb/s）：
在基於IEC 61850通信標準的GOOSE網與SV組網的網絡通信環境下，1 s內一個智能IED的帶寬流量可以為[Sa=0.006 Mb/s]。在整個運行網絡中與合併單元數據流量相比影響較小，交換機足以承載其共口傳輸，所有裝置可以通過百兆接口接入網絡。在220 kV級變電站中本次擬選取具有輸入5個埠、3個輸出埠，傳輸量為100 Mb/s的交換機，其中GOOSE網雙向傳輸、SV網單向傳輸，數據交換設計如圖3所示。
2.2 交換機網絡配置
在三網合一通信網絡中，在各單元監控主機中擬採用ACL規則來過濾不屬於自己單元所需的報文。例如主機只接受GOOSE報文則在傳輸過程中可過濾SV報文或IEC 61588對時網絡報文，以此可以減少交換機負載，簡化交換機的配置。本次GOOSE網絡中選擇三種鏈路類型中的Access，是因為它與PVID的屬性相對應，此埠只能屬於一種VLAN，其他兩種分別是Trunk和Hybrid。Trunk類型的埠通常連接於交換機間，Hybrid使用較複雜，可屬於多個VLAN。本設計中所有的交換機級聯埠均設置成trunk模式，即在預設的情況下是屬於本設備的所有VLAN可以轉發VLAN內的所有報文信息。其設計規則如下：
（1） 某一裝置需要同時接收兩種報文時，相對應的交換機埠中設置屏蔽埠，此交換機的埠為trunk模式。
（2） 只進行一種動作的埠的模式為Access模式，例如母線保護等的埠。
（3） 設置交換機級聯埠並屏蔽掉單間隔的數據流，以此減少交換機負載。
GOOSE網與SV網中的流量並不是很大，兩種網絡共口傳輸，在交換機配置時劃分到一個VLAN里，例如直接將IED1、2埠與交換機埠2、3連接，將其劃分到了一個VLAN里，報文傳輸只需經由MU IED_T1即可完成。最後報文信息再通過GOOSE網絡上傳至主幹交換機。如表1中部分埠連接關係所示。
交換機要識別允許與阻止有用與無用信息的進入，旨在劃分區域網（VLAN）流量，交換機中的報文傳輸均帶有Tag標籤，此為識別報文的重要機制。VLAN埠中PVID（Port VLAN ID）與報文攜帶的Tag標籤相對應，訪問（Access）埠時，與Tag中的VLAN ID比較判斷是否允許通過。其中PVID可刻錄多個VLAN ID，但一個（Access）埠只能有一個PVID。PVID的作用是，當有地址 報文進入交換機埠的時候，若其未帶Tag頭，但此埠上配置了 PVID，那麼，那麼將會在報文上自動生成Tag信息。如果進入的 地址報文已經帶有Tag頭，交換機端不動作。其中Tag VLAN 基於IEEE 802.1Q標準，IEEE 802.1Q標準定義一種新的幀格式，它在標準的乙太網幀的源地址後加入了一個tag頭，具體見圖4。Tag VLAN劃分不同的VLAN的原理是當數據幀通過交換機時，交換機根據Tag頭的VID信息來識別他們所屬的VLAN，從而使得此數據幀在其規則內的邏輯VLAN內傳輸。
在智能變電站中已經摒棄了信號觸發直接上傳的信息傳輸方法，在IEC 61850通信標準中，定義了UML模型，其中採用XML語言編寫的SCD文件可以完美表述交換機與智能IED之間的訂閱關係，本文不做詳細介紹。
3 基於VLAN ID的間隔網絡配置
3.1 GOOSE網絡配置
由IEC 61850?7?2定義的GOOSE重傳機制保證了報文傳輸的實時性與可靠性，採用了一種通信服務的映射來劃分報文的級別。報文傳輸時，其有一個穩態重傳延時和三個故障突變延時，穩態運行時穩態重傳延時去3～5 s，故障突變延時則為毫秒級，依次遞增。圖5為此機制延時示意圖。
在進行GOOSE網絡設置時通常使用MAC地址過濾GOOSE報文，需要手動填寫相對應的MAC地址到交換機上，與智能IED接口之間形成對應的關係 ，通過交換機轉發所有支路的GOOSE報文與所有無效報文，每個GOOSE報文連結一個MAC地址，如圖6所示。
本文所舉220 kV變電站中交換機的工作量比較龐大，線路較複雜，工程實際實施中每個智能IED與相對應的GOOSE網MAC地址在調試中，若出現需要調整的線路，需更改MAC地址，同時需手動在交換機配置中/更改組波表，如此則比較麻煩。鑒於其活動性較差的原因，在規模稍大的變電站中並不適合應用此方式通信。
隨著虛擬區域網（VLAN）技術的發展，可實現在本文所述的兩層三網合一的交換機中進行廣播的VLAN劃分，降低網絡流量負荷。與交換機類似的，在GOOSE網的工程組網中適用基於VLAN ID的VLAN劃分，在虛擬區域網中創建多個虛擬工作單元，由智能IED之間的網絡拓撲邏輯關係通過GOOSE網分配到各個對應的VLAN工作單元中去，避免了測試過程中單獨對智能IED配置的必要。
在GOOSE網絡的組網過程中，本次220 kV智能變電站GOOSE組網交互信息分為兩大類，分別為保護間隔內的IED和母線間隔與其他間隔間的IED信息交互。
（1） 在保護間隔GOOSE組網內各設備類型及其接收的主要信息類型有：變壓器保護接收失靈聯跳主變三側、線路保護接收線路的閉鎖重合閘與線路遠跳相對側、主變測控裝置接收起本身的智能終端的開入量和GOOSE事件的轉發、間隔智能終端中接收變壓器與線路中的操作控斷信號等。
（2） 在母線與其他間隔中IED間GOOSE組網的主要信息類型有：母線保護接收自身的啟動失靈信號、母聯間隔測控接收其間隔內智能終端的開入量及GOOSE事件的轉發、母線智能單元負責母線測控遙控操作信號的接收等。
根據上述類型信息的劃分和GOOSE報文信息的流向可以對間隔中各電壓等級的IED配置GOOSE網絡、劃分VLAN。220 kV智能變電站中以1#主幹交換機為 中心的GOOSE網絡的VLAN劃分為例，其分配方案如表2所示。
3.2 GOOSE網與SV網的聯合傳輸機制
採用GOOSE網、SV網共口傳輸後採用的Tag VLAN劃分之後，需考慮三種邏輯需求：
（1） 裝置不能同時發送兩種不同的報文，GOOSE報文在傳輸時存在一定的延遲；
（2） 交換機埠在傳輸報文時可能令另一種報文產生延遲；
（3） 在劃分不同VLAN時，其報文的優先級不同。
為了分析整個過程中報文時延的「離散程度」，以此來制定報文優先級規則，用報文時延的均方差表示時延抖動，定義如下：
在220 kV級變電站中處於保護信號的緊急度將報文優先級分別設置為一般GOOSE報文、聯鎖GOOSE報文、跳閘GOOSE報文、SV報文依次優先。為了保證跳閘報文傳輸的穩定可靠性，GOOSE報文的發送頻率採用0/1/2/4 ms的間隔連續發送。設置報文優先級如表3所示。
然而在合併單元與智能終端中的共口傳輸就是將GOOSE報文和SV報文打包傳輸。現在的智能設備已經完全能滿足GOOSE報文與SV報文的實時性傳輸所需的流量帶寬，但由於SV報文的等間隔傳輸，所以為保證其實時性也要設置報文優先級，由此會造成GOOSE報文大約[20 μs]的延遲，可以忽略不計。由於SV網流量較大，不適合與GOOSE網劃分到一個VLAN中。在SV網採樣值傳輸中嚴格採用IEC 61850?02協議通信標準，主保護間信息傳輸較簡單可採用直采直跳，而考慮到110 kV側信息量大的因素採用現在發展勢頭較好的網采網跳方式。
4 結 語
本文主要以220 kV智能變電站為例分析了其間隔層與過程層間三網合一組網的可行性配置與主要特點，對原有的智能變電站通信網絡進行了優化，提出採用基於VID的Tag VLAN技術來劃分不同的VLAN，基於該方法的劃分可使虛擬區域網中網絡報文流量流向清晰、穩定。結合220 kV智能變電站實例以變電站部分網絡為例對埠進行設置、劃分MAC地址，給出了過程層交換機的VLAN網絡報文過濾和GOOSE+SV組網VLAN劃分的網絡配置。全站採用IEC 61850協議通信標準、網絡採用VLAN劃分從而提高了變電站內部通信的可靠性、控制網絡流量。
參考文獻
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[3] 張瑋，李玉平，康豐，等.面向智能變電站的環網分布式弧光保護系統[J].華電技術，2016，38（5）：11?14.
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[9] 韓笑，朱武增.TD?LTE網絡IP位址與VLAN ID規劃方法的研究[J].移動通信，2014（6）：39?43.
[10] ZHAN Rongrong， LI Yanjun， ZHANG Xiaoli， et al. Research on testing technology of relay protection for intelligent substations [J]. Electricity， 2014， 29（5）： 38?43.
摘 要： 目前智能變電站內部整體還採用的是直采直跳的通信方式，存在工作量大、且控制迴路量大、複雜等缺陷。在三網合一的通信網絡條件下提出一種基於GOOSE網與SV網的通信網絡，遵循IEC 62850標準並提出基於ID的Tag虛擬區域網的劃分，依照ACL規則過濾報文，對區域網中的網絡交換機進行優化配置，實現變電站內部網絡消息傳輸的智能化並提高通信網絡的穩定性。
關鍵詞： 智能變電站； 三合一網絡； 網絡配置； 通信網絡； VLAN劃分
中圖分類號： TN911?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2017）20?0173?05
Abstract： Currently， the communication mode of direct sampling and tripping is still used in smart substation， which has the defects of heavy workload， multiple and complex control loops. A communication network based on GOOSE network and SV network is proposed under the condition of three?in?one communication network. Abiding by the IEC62850 Standard， the ID?based division of Tag virtual local area network （LAN） is proposed. The message is filtered according to the rules of ACL. An optimal allocation is adopted for the network switch in LAN to realize the intelligent message transmission inside the network of substation， and improve the stability of the communication network.
Keywords： intelligent substation； three?in?one network； network configuration； communication network； VLAN partition
0 引 言
變電站是電力傳輸中的發揮著關鍵作用，近年來變電站從數字化發展為智能化勢頭迅猛，其中對智能變電站的通信監控研究愈加緊迫。智能變電站由過程層智能設備和間隔層網絡化設備組成，全站遵從IEC 61850標準，其中智能變電站內部的網絡通信作為變電站通信的核心對智能變電站的發展具有尤其突出作用[1?2]。
目前在智能變電站的結構設計中主要有三層兩網架構、兩層一網架構、三網合一架構。其中三網合一架構尚在研究階段，該架構的優點減少智能變電站的建造成本，提高過程層的網絡穩定程度，降低維護難度，但其缺點在於完全依賴於交換機的性能。
現智能變電站提出適用於環網的一套分布式保護系統，利用數據的共享，與合併單元和智能單元間配合保證母線間的可靠性[3]。本文將對三網合一架構在已有的研究成果基礎上進行改進優化，實現交換機間報文傳輸最短距離，文獻[4?5]中分析了各報文特性與斷面流量計算方法，全面使用IEC 61850通信協議，並將GOOSE網、SV網、IEC 61850網進行共口合併為一個物理網絡來傳遞信息[6]。現在三網合一的隔離策略中，可通過分析網絡拓撲、動態協議、靜態配置對過載進行檢測分析[7]。在變電站通信網絡中以交換機、IED等智能設備為基礎組網絡並優化交換機配置。在以往的智能變電站中，一般的虛擬網絡劃分方式都是基於埠的，這種方式在劃分VLAN單元時比較簡單，只需定義埠即可，但在220 kV智能變電站網絡比較複雜的組網中因測試等因素比較複雜，需採用基於ID的Tag VLAN來劃分不同的VLAN，這種用VID劃分VLAN的方法將使主機間的通信不受其他網絡影響[8?9]，劃分的VLAN單元更加清晰。
1 通信網絡的組建
1.1 通信網絡結構優化
GOOSE網和SV網的組合主要應用於間隔層、過程層網絡，本文將以220 kV智能變電站過程層為基礎介紹三網合一組網方案。其中主要分為220 kV高壓側除去主變外的間隔網絡、110 kV外側變壓的間隔網絡、35 kV GOOSE網和SV網，對與智能變電站繼電系統的配置，文獻[10]介紹較為詳細。
各間隔配置合併單元，通過合併單元完成電信號與開關量的採集，並對電壓電流等信號進行同步，將測量數據按IEC 61850輸出供二次設備使用。智能終端完成斷路器、間隔開關等設備的跳合閘迴路、位置信號採集迴路等。全站分為：站控層、間隔層、過程層。整體網絡又雙層雙星型組網結構組成，以達到數據傳輸路徑最短、最快和控制簡潔。網絡結構簡圖如圖1所示。
實際應用中智能變電站一體化系統架構嚴格按照國家電網科143號（Q/GDW678—2011《智能變電站一體化監控系統 功能規範》、Q/GDW679—2011《智能變電站一體化監控系統建設技術規範》）。其中220 kV側採用4台百兆級網絡交換機，110 kV側使用2台百兆級網絡交換機，主幹線路中1#與2#主變過程層中各採用2台千兆級網絡交換機通過GOOSE網傳遞信息。
1.2 網絡描述
站內網絡組合GOOSE網、SV網和MMS網，其中GOOSE網絡交換機和SV網共口傳輸，同時傳輸兩種信息數據。保護裝置遙測量採用SV點對點傳送，測控、計量裝置遙測量則通過SV組網傳送；繼電保護系統採用直采直跳模式，各保護設備間的聯閉鎖命令及測控功能採用網絡方式實現。其中，220 kV繼電保護設備雙重化配置分別接入GOOSE A網和GOOSE B網，測控單元均接入GOOSE A網中，測控裝置間的聯閉鎖信息以GOOSE報文的形式通過MMS網傳輸。其中GOOSE網與SV網與智能設備間的聯繫如圖2所示。
220 kV線路、主變壓器保護使用母線電壓輸入，保護裝置電壓切換通過合併單元實現，母線設備合併單元SV網連接到各級變壓器間隔，同時母線間的隔離開關的開關量通過線纜接入合併單元，經轉換後傳輸到測控和保護單元。採用GOOSE網與SV網共口傳輸的模式後，就不能簡單地由傳統的VLAN劃分方式來劃分埠網絡，本文採用的是基於VID的Tag VLAN劃分方式將起到隔離兩網的作用，此方式將在下文網絡配置中做介紹。
2 交換機配置
2.1 交換機流量可行性分析
智能變電站通信網絡中交換機起著至關重要的作用，本文提出的組網方案中GOOSE網與SV網共口傳輸，對交換機的流量承載能力有一定的要求，設每個合併單元有12個模擬通道，那麼其流量輸出為（單位為Mb/s）：
在基於IEC 61850通信標準的GOOSE網與SV組網的網絡通信環境下，1 s內一個智能IED的帶寬流量可以為[Sa=0.006 Mb/s]。在整個運行網絡中與合併單元數據流量相比影響較小，交換機足以承載其共口傳輸，所有裝置可以通過百兆接口接入網絡。在220 kV級變電站中本次擬選取具有輸入5個埠、3個輸出埠，傳輸量為100 Mb/s的交換機，其中GOOSE網雙向傳輸、SV網單向傳輸，數據交換設計如圖3所示。
2.2 交換機網絡配置
在三網合一通信網絡中，在各單元監控主機中擬採用ACL規則來過濾不屬於自己單元所需的報文。例如主機只接受GOOSE報文則在傳輸過程中可過濾SV報文或IEC 61588對時網絡報文，以此可以減少交換機負載，簡化交換機的配置。本次GOOSE網絡中選擇三種鏈路類型中的Access，是因為它與PVID的屬性相對應，此埠只能屬於一種VLAN，其他兩種分別是Trunk和Hybrid。Trunk類型的埠通常連接於交換機間，Hybrid使用較複雜，可屬於多個VLAN。本設計中所有的交換機級聯埠均設置成trunk模式，即在預設的情況下是屬於本設備的所有VLAN可以轉發VLAN內的所有報文信息。其設計規則如下：
（1） 某一裝置需要同時接收兩種報文時，相對應的交換機埠中設置屏蔽埠，此交換機的埠為trunk模式。
（2） 只進行一種動作的埠的模式為Access模式，例如母線保護等的埠。
（3） 設置交換機級聯埠並屏蔽掉單間隔的數據流，以此減少交換機負載。
GOOSE網與SV網中的流量並不是很大，兩種網絡共口傳輸，在交換機配置時劃分到一個VLAN里，例如直接將IED1、2埠與交換機埠2、3連接，將其劃分到了一個VLAN里，報文傳輸只需經由MU IED_T1即可完成。最後報文信息再通過GOOSE網絡上傳至主幹交換機。如表1中部分埠連接關係所示。
交換機要識別允許與阻止有用與無用信息的進入，旨在劃分區域網（VLAN）流量，交換機中的報文傳輸均帶有Tag標籤，此為識別報文的重要機制。VLAN埠中PVID（Port VLAN ID）與報文攜帶的Tag標籤相對應，訪問（Access）埠時，與Tag中的VLAN ID比較判斷是否允許通過。其中PVID可刻錄多個VLAN ID，但一個（Access）埠只能有一個PVID。PVID的作用是，當有地址 報文進入交換機埠的時候，若其未帶Tag頭，但此埠上配置了 PVID，那麼，那麼將會在報文上自動生成Tag信息。如果進入的 地址報文已經帶有Tag頭，交換機端不動作。其中Tag VLAN 基於IEEE 802.1Q標準，IEEE 802.1Q標準定義一種新的幀格式，它在標準的乙太網幀的源地址後加入了一個tag頭，具體見圖4。Tag VLAN劃分不同的VLAN的原理是當數據幀通過交換機時，交換機根據Tag頭的VID信息來識別他們所屬的VLAN，從而使得此數據幀在其規則內的邏輯VLAN內傳輸。
在智能變電站中已經摒棄了信號觸發直接上傳的信息傳輸方法，在IEC 61850通信標準中，定義了UML模型，其中採用XML語言編寫的SCD文件可以完美表述交換機與智能IED之間的訂閱關係，本文不做詳細介紹。
3 基於VLAN ID的間隔網絡配置
3.1 GOOSE網絡配置
由IEC 61850?7?2定義的GOOSE重傳機制保證了報文傳輸的實時性與可靠性，採用了一種通信服務的映射來劃分報文的級別。報文傳輸時，其有一個穩態重傳延時和三個故障突變延時，穩態運行時穩態重傳延時去3～5 s，故障突變延時則為毫秒級，依次遞增。圖5為此機制延時示意圖。
在進行GOOSE網絡設置時通常使用MAC地址過濾GOOSE報文，需要手動填寫相對應的MAC地址到交換機上，與智能IED接口之間形成對應的關係 ，通過交換機轉發所有支路的GOOSE報文與所有無效報文，每個GOOSE報文連結一個MAC地址，如圖6所示。
本文所舉220 kV變電站中交換機的工作量比較龐大，線路較複雜，工程實際實施中每個智能IED與相對應的GOOSE網MAC地址在調試中，若出現需要調整的線路，需更改MAC地址，同時需手動在交換機配置中/更改組波表，如此則比較麻煩。鑒於其活動性較差的原因，在規模稍大的變電站中並不適合應用此方式通信。
隨著虛擬區域網（VLAN）技術的發展，可實現在本文所述的兩層三網合一的交換機中進行廣播的VLAN劃分，降低網絡流量負荷。與交換機類似的，在GOOSE網的工程組網中適用基於VLAN ID的VLAN劃分，在虛擬區域網中創建多個虛擬工作單元，由智能IED之間的網絡拓撲邏輯關係通過GOOSE網分配到各個對應的VLAN工作單元中去，避免了測試過程中單獨對智能IED配置的必要。
在GOOSE網絡的組網過程中，本次220 kV智能變電站GOOSE組網交互信息分為兩大類，分別為保護間隔內的IED和母線間隔與其他間隔間的IED信息交互。
（1） 在保護間隔GOOSE組網內各設備類型及其接收的主要信息類型有：變壓器保護接收失靈聯跳主變三側、線路保護接收線路的閉鎖重合閘與線路遠跳相對側、主變測控裝置接收起本身的智能終端的開入量和GOOSE事件的轉發、間隔智能終端中接收變壓器與線路中的操作控斷信號等。
（2） 在母線與其他間隔中IED間GOOSE組網的主要信息類型有：母線保護接收自身的啟動失靈信號、母聯間隔測控接收其間隔內智能終端的開入量及GOOSE事件的轉發、母線智能單元負責母線測控遙控操作信號的接收等。
根據上述類型信息的劃分和GOOSE報文信息的流向可以對間隔中各電壓等級的IED配置GOOSE網絡、劃分VLAN。220 kV智能變電站中以1#主幹交換機為 中心的GOOSE網絡的VLAN劃分為例，其分配方案如表2所示。
3.2 GOOSE網與SV網的聯合傳輸機制
採用GOOSE網、SV網共口傳輸後採用的Tag VLAN劃分之後，需考慮三種邏輯需求：
（1） 裝置不能同時發送兩種不同的報文，GOOSE報文在傳輸時存在一定的延遲；
（2） 交換機埠在傳輸報文時可能令另一種報文產生延遲；
（3） 在劃分不同VLAN時，其報文的優先級不同。
為了分析整個過程中報文時延的「離散程度」，以此來制定報文優先級規則，用報文時延的均方差表示時延抖動，定義如下：
在220 kV級變電站中處於保護信號的緊急度將報文優先級分別設置為一般GOOSE報文、聯鎖GOOSE報文、跳閘GOOSE報文、SV報文依次優先。為了保證跳閘報文傳輸的穩定可靠性，GOOSE報文的發送頻率採用0/1/2/4 ms的間隔連續發送。設置報文優先級如表3所示。
然而在合併單元與智能終端中的共口傳輸就是將GOOSE報文和SV報文打包傳輸。現在的智能設備已經完全能滿足GOOSE報文與SV報文的實時性傳輸所需的流量帶寬，但由於SV報文的等間隔傳輸，所以為保證其實時性也要設置報文優先級，由此會造成GOOSE報文大約[20 μs]的延遲，可以忽略不計。由於SV網流量較大，不適合與GOOSE網劃分到一個VLAN中。在SV網採樣值傳輸中嚴格採用IEC 61850?02協議通信標準，主保護間信息傳輸較簡單可採用直采直跳，而考慮到110 kV側信息量大的因素採用現在發展勢頭較好的網采網跳方式。
4 結 語
本文主要以220 kV智能變電站為例分析了其間隔層與過程層間三網合一組網的可行性配置與主要特點，對原有的智能變電站通信網絡進行了優化，提出採用基於VID的Tag VLAN技術來劃分不同的VLAN，基於該方法的劃分可使虛擬區域網中網絡報文流量流向清晰、穩定。結合220 kV智能變電站實例以變電站部分網絡為例對埠進行設置、劃分MAC地址，給出了過程層交換機的VLAN網絡報文過濾和GOOSE+SV組網VLAN劃分的網絡配置。全站採用IEC 61850協議通信標準、網絡採用VLAN劃分從而提高了變電站內部通信的可靠性、控制網絡流量。
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