數(shù)字化變電站GOOSE網(wǎng)絡(luò)跳閘可靠性風(fēng)險(xiǎn)分析

摘 要：在數(shù)字化變電站GOOSE網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的過程中，主要對網(wǎng)絡(luò)跳閘可靠性的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，并結(jié)合相關(guān)處理措施，如，數(shù)據(jù)丟失處理措施、信號實(shí)時(shí)性處理措施以及其他處理措施等，為降低數(shù)字化變電站GOOSE網(wǎng)絡(luò)挑戰(zhàn)可靠性的風(fēng)險(xiǎn)實(shí)施有效措施。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化；變電站；GOOSE網(wǎng)絡(luò)；可靠性；風(fēng)險(xiǎn)

引言

電力是人們?nèi)粘Ｉ钌a(chǎn)以及工作中應(yīng)用的重要能源，電力供電的可靠性直接影響到電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，變電站作為電力供電系統(tǒng)的樞紐，在電力系統(tǒng)中占有重要的地位。自從數(shù)字化變電站發(fā)展以來，GOOSE網(wǎng)絡(luò)通信也受到電力企業(yè)的關(guān)注，并且也將GOOSE網(wǎng)絡(luò)通信方式有效地應(yīng)用到數(shù)字化變電站中，對提高數(shù)字化變電站的通信水平有著重大的意義。但是，在數(shù)字化變電站GOOSE網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)際運(yùn)行中，卻存在網(wǎng)絡(luò)跳閘可靠性的風(fēng)險(xiǎn)，對變電站的正常運(yùn)行也造成一定的影響，為此，在文章中，主要對數(shù)字化變電站GOOSE網(wǎng)絡(luò)跳閘可靠性風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析。

1 GOOSE概述

GOOSE是一種網(wǎng)絡(luò)數(shù)字通信方式，是以P2P的通信作為基礎(chǔ)，相比于傳統(tǒng)的智能電子之間接線的網(wǎng)絡(luò)通信速度要快很多，在變電站內(nèi)應(yīng)用極為廣泛。GOOSE通信具有實(shí)時(shí)性、可靠性、快速性等優(yōu)勢，這也是其被廣泛應(yīng)用到變電站通信的主要原因[1]。在數(shù)據(jù)變電站中，開關(guān)量主要是通過GOOSE采用報(bào)文的方式將信息送出，而相應(yīng)的接收裝置可能是測控裝置、保護(hù)裝置，也可能是其他裝置，在這些裝置接受到報(bào)文之后，利用人機(jī)界面將接收數(shù)據(jù)的解析結(jié)果傳達(dá)給用戶。從GOOSE網(wǎng)絡(luò)通信的組成來說，主要包括保護(hù)裝置、交換機(jī)、智能終端等，如圖1所示。另外，如果發(fā)送方和接收方都按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的話，一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，那么接收方會(huì)及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，并采取報(bào)警措施，同時(shí)制訂相應(yīng)的處理方法以及保護(hù)措施，對提高數(shù)字化變電站運(yùn)行效率有著一定的作用。

圖1 GOOSE網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)

2 數(shù)字化變電站GOOSE網(wǎng)絡(luò)跳閘的可靠性風(fēng)險(xiǎn)分析

數(shù)字化變電站GOOSE的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要分為星形、總線形、環(huán)形等結(jié)構(gòu)形式。星形結(jié)構(gòu)形式，主要依據(jù)任意兩點(diǎn)之間通信線路最短的原理，網(wǎng)絡(luò)通信速度較快，但是，如果要實(shí)現(xiàn)星形結(jié)構(gòu)通信形式的話，需要布置繁多的線路[2]。而且，一旦數(shù)字化變電站內(nèi)交換機(jī)出現(xiàn)故障，所有與故障交換機(jī)相連的通信線路的通信也將受到直接的影響，甚至出現(xiàn)通信線路中斷的現(xiàn)象?？偩€形結(jié)構(gòu)形式，相對于星形結(jié)構(gòu)來說，其結(jié)構(gòu)布線較為簡單，主要是通過串接多臺交換機(jī)的方式來實(shí)現(xiàn)相互之間的通信，但是，一旦串聯(lián)線路上的一臺交換機(jī)發(fā)生故障，也會(huì)引起故障線路兩邊的交換機(jī)通信終端出現(xiàn)故障，嚴(yán)重影響到數(shù)字變電站通信的可靠性。環(huán)形結(jié)構(gòu)主要是需要一個(gè)邏輯斷點(diǎn)，該邏輯斷點(diǎn)具有自動(dòng)愈合的功能，一旦變電站內(nèi)的一臺或多臺交換機(jī)發(fā)生故障，通過邏輯斷點(diǎn)的自動(dòng)愈合功能，不會(huì)耽誤其他交換機(jī)之間的信息通信功能，相對來說環(huán)形的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通信可靠性較強(qiáng)，但是，該形式在實(shí)際使用中，因?yàn)槭艿剿接袇f(xié)議的影響，極有可能產(chǎn)生環(huán)網(wǎng)風(fēng)暴的風(fēng)險(xiǎn)，對整個(gè)變電站的通信可靠性都造成一定的影響。

另外，在雙網(wǎng)冗余方式之下，雖然能夠保證變電站內(nèi)任意一臺交換機(jī)出現(xiàn)故障，還能保證其他交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信的正常，但是，在實(shí)際的變電站工程應(yīng)用中，雙網(wǎng)冗余的通信會(huì)應(yīng)用到私有協(xié)議，而且，通信裝置程序相對來說也比較復(fù)雜，不僅會(huì)增加變電站運(yùn)行通信數(shù)據(jù)信息處理的工作量，而且從本質(zhì)上來講，還是很難消除網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴的危險(xiǎn)因素[3]。

3 數(shù)字化變電站GOOSE網(wǎng)絡(luò)跳閘可靠性風(fēng)險(xiǎn)的處理措施

GOOSE網(wǎng)路結(jié)構(gòu)在數(shù)字變電站中的應(yīng)用，對信息傳統(tǒng)的可靠性、準(zhǔn)確性有著巨大的作用，相比傳統(tǒng)的通信方式，GOOSE網(wǎng)絡(luò)通信更適合當(dāng)今變電站發(fā)展的形勢。但是，GOOSE網(wǎng)絡(luò)跳閘可靠性的風(fēng)險(xiǎn)對數(shù)字化變電站通信的安全性、可靠性造成一定的影響，甚至威脅到數(shù)字化變電站的正常運(yùn)行，因此，要通過采取相應(yīng)措施來降低數(shù)字化變電站GOOSE網(wǎng)絡(luò)跳閘可靠性風(fēng)險(xiǎn)，這樣才能充分發(fā)揮出GOOSE網(wǎng)絡(luò)通信的優(yōu)勢。具體如下：

3.1 數(shù)據(jù)丟失處理措施

從上述分析得知，一旦GOOSE網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問題，就會(huì)造成變電站的通信數(shù)據(jù)信息出現(xiàn)丟失的現(xiàn)象，對變電站的正常運(yùn)行以及數(shù)據(jù)采集造成極大的影響。針對數(shù)據(jù)丟失的現(xiàn)象，可以在保護(hù)裝置內(nèi)設(shè)置雙重化的光纖結(jié)構(gòu)來連接獨(dú)立的GOOSE雙網(wǎng)，在變電站GOOSE通信系統(tǒng)正常運(yùn)行的過程中，一旦某個(gè)線路出現(xiàn)通信問題的話，可以通過另外一條線路進(jìn)行通信，雖然保護(hù)裝置是分別與GOOSE雙網(wǎng)進(jìn)行獨(dú)立連接的，但是，相互之間有一定的聯(lián)系，這樣可以確保數(shù)據(jù)不會(huì)出現(xiàn)丟失的現(xiàn)象[4]。例如，在某市變電站運(yùn)行的過程中，由于受到外界因素的影響，使得變電站GOOSE網(wǎng)絡(luò)存在跳閘的風(fēng)險(xiǎn)隱患，為了避免風(fēng)險(xiǎn)因素對變電站的運(yùn)行造成影響，對變電站GOOSE網(wǎng)絡(luò)實(shí)施雙線通信，這樣可以避免線路問題對通信質(zhì)量造成的影響。

3.2 信號實(shí)時(shí)性的處理措施

數(shù)字化變電站主要依靠信號的相互傳輸來完成，對信號的實(shí)時(shí)性要求極高，為了確保GOOSE網(wǎng)絡(luò)通信信號的實(shí)時(shí)性，可以在保護(hù)裝置內(nèi)的保護(hù)GOOSE網(wǎng)絡(luò)報(bào)文接口獨(dú)立于MMS報(bào)文，同時(shí)，可以將網(wǎng)路接口與保護(hù)DSP直接相連，信號數(shù)據(jù)傳輸需要保證實(shí)時(shí)性的處理功能，一旦信號數(shù)據(jù)丟失，通過信號實(shí)時(shí)性的處理可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)信號丟失的現(xiàn)象，進(jìn)一步提高信號傳遞的準(zhǔn)確性，而且，在保證信號傳輸實(shí)時(shí)性的基礎(chǔ)上，可以對變電站運(yùn)行過程中存在的風(fēng)險(xiǎn)也能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)并給予相應(yīng)的提示，從而提高數(shù)字化變電站運(yùn)行的可靠性，這樣對保證GOOSE網(wǎng)絡(luò)通信信息的實(shí)時(shí)性有著極大的作用。

3.3 其他處理措施

除了以上所提到的措施之外，還有其他規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的措施。例如，當(dāng)保護(hù)裝置接收到GOOSE報(bào)文時(shí)，要對GOOSE報(bào)文的多播地質(zhì)進(jìn)行檢查，要由專業(yè)的檢查人員負(fù)責(zé)，確保GOOSE網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性；如果預(yù)期的GOOSE報(bào)文發(fā)出，而相應(yīng)的設(shè)備卻沒有收到預(yù)期的GOOSE報(bào)文的情況下，可以通過數(shù)字化變電站的后臺人機(jī)界面來對GOOSE斷鏈的信息發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警，以提示用戶對鏈路進(jìn)行檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)GOOSE網(wǎng)絡(luò)通信線路的斷路位置，并及時(shí)維修，提高GOOSE網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性。

4 結(jié)束語

數(shù)字化變電站主要應(yīng)用的是GOOSE網(wǎng)絡(luò)通信方式，而GOOSE網(wǎng)絡(luò)通信方式的應(yīng)用也增加了數(shù)字化變電站運(yùn)行工作的難度，不僅要重視變電設(shè)備的更新、維修等，還要注重GOOSE報(bào)文通信傳輸?shù)目煽啃浴Ｔ谖恼轮?，通過對數(shù)字化變電站GOOSE網(wǎng)絡(luò)跳閘可靠性風(fēng)險(xiǎn)的分析，可以了解到GOOSE網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)存在的因素，并通過數(shù)據(jù)丟失處理措施、信號實(shí)時(shí)性處理措施以及其他處理措施等幾方面的處理措施來降低網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)，從而保證數(shù)字化變電站的正常運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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[4]范榮全，肖紅，李琪林.智能變電站GOOSE通信網(wǎng)實(shí)時(shí)性分析[J].計(jì)算機(jī)科學(xué)，2011（S1）.

作者簡介：劉戈（1983-），男，廣東韶關(guān)人，電氣工程師，研究方向：變電繼保技術(shù)、變電繼保管理、智能電網(wǎng)技術(shù)等。