智能變電站GOOSE交換機(jī)的在線配置管理

文/包文俊 韓少衛(wèi) 陳允凱 姚暉 曾偉華

1 GOOSE網(wǎng)絡(luò)配置的評(píng)價(jià)

1.1 GOOSE通信服務(wù)優(yōu)點(diǎn)

GOOSE服務(wù)是以p2p通信基礎(chǔ)，代替了傳統(tǒng)的通信方式，為通訊提供了快速有效的方法，且節(jié)省更多處理時(shí)間，此外，GOOSE還包含了數(shù)據(jù)有效性檢查和消息檢查重發(fā)機(jī)制，為智能變電站建設(shè)提供了高效、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸方法。因此，GOOSE實(shí)現(xiàn)了真正的P2P通訊，與任何網(wǎng)絡(luò)連接上都可以作為訂閱端接收數(shù)據(jù)，也可以作為發(fā)布端提供相關(guān)數(shù)據(jù)，該技術(shù)的應(yīng)用避免了以往通信方案的缺陷，降低維護(hù)成本。

1.2 GOOSE功能及結(jié)構(gòu)特性

在智能變電建設(shè)的過(guò)程中，GOOSE作為間隔層和過(guò)渡層之間的通訊橋梁，其主要作用：傳遞信息、保護(hù)跳閘、封閉信息、操控信息、運(yùn)行信息等。同時(shí)GOOSE還包括檢查數(shù)據(jù)的時(shí)效性，確保數(shù)據(jù)安全運(yùn)行和保存。因此，需要具有良好的可靠性和時(shí)效性，此外，還嚴(yán)格的時(shí)間指標(biāo)來(lái)控制安全性能。研究得知，GOOSE主要有母線型、星型和環(huán)形3種結(jié)構(gòu)。母線結(jié)構(gòu)是一種簡(jiǎn)單的多開(kāi)關(guān)串行連接方式。其特點(diǎn)是簡(jiǎn)單且可靠性差，失敗會(huì)導(dǎo)致雙方溝通的中斷。這種類型的擴(kuò)展并不常用。星結(jié)構(gòu)具有通信距離短且實(shí)效性好的特點(diǎn)。但是根交換機(jī)的故障會(huì)導(dǎo)致所有的子交換機(jī)出現(xiàn)故障。為了提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性，應(yīng)采用雙重配置。環(huán)結(jié)構(gòu)在其他鏈接被中斷的情況下，有一個(gè)邏輯斷點(diǎn)，重點(diǎn)會(huì)自動(dòng)愈合。所以在整個(gè)環(huán)中任何一個(gè)交換機(jī)故障，不會(huì)影響其他交換機(jī)之間的交流。

2 GOOSE網(wǎng)配置方案

GOOSE作為信息傳輸機(jī)制，傳輸模型為應(yīng)用層、表示層、數(shù)據(jù)鏈路層、物理層四層通信體系。應(yīng)用層協(xié)議通常采用抽象語(yǔ)法，專門定義協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU（Protocol Data Unit），它是指對(duì)等層次之間傳遞的數(shù)據(jù)單位。協(xié)議數(shù)據(jù)單元（Protocol Data Unit）物理層的PDU是數(shù)據(jù)位（bit），數(shù)據(jù)鏈路層的PDU是數(shù)據(jù)幀（frame），網(wǎng)絡(luò)層的PDU是數(shù)據(jù)包（packet），傳輸層的PDU是數(shù)據(jù)段（segment），其他更高層次的PDU是報(bào)文（message）；表示層作為對(duì)應(yīng)層的PDU編碼，配合進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸，使用ASN.1的BER編碼規(guī)則，具有T-L-V的格式，在編碼過(guò)程中，需要經(jīng)過(guò)ASN.1定義的GOOSE PDU編碼規(guī)則進(jìn)行對(duì)照，相互匹配然后取出對(duì)應(yīng)的標(biāo)簽值，接著調(diào)用對(duì)應(yīng)的函數(shù)進(jìn)行細(xì)致編碼，根據(jù)標(biāo)簽的內(nèi)容新建相符的空結(jié)構(gòu)體，每個(gè)結(jié)構(gòu)體存放一個(gè)解碼值，然后從GOOSE PDU取出標(biāo)簽，對(duì)應(yīng)放入結(jié)構(gòu)體中，確保數(shù)據(jù)處理的及時(shí)性和完整性。

GOOSE的數(shù)據(jù)鏈路層遵循IOS/IEC 8802.3協(xié)議，GOOSE的出發(fā)點(diǎn)是功能分布化處理，可以根據(jù)功能的不同分配特定范圍的組播地址，范圍從01-0C-CD-01-00-00到01-0C-CD-01-01-FF。通過(guò)分配SAV報(bào)文和GOOSE報(bào)文不相同的特定范圍的組播地址，采取在介質(zhì)訪問(wèn)控制層的硬件地址過(guò)濾方法，提高組播報(bào)文的接收性能；GOOSE的物理層可以用雙絞線或者光纖，如果數(shù)據(jù)傳輸量較大，報(bào)文發(fā)送會(huì)出現(xiàn)延遲，此時(shí)，可以采用100Mbps或者更高的以太網(wǎng)來(lái)滿足報(bào)文的實(shí)時(shí)性需求。

本文以220kV配置方案為例進(jìn)行研究，目前。我國(guó)220kV一次接線使用雙母線接線，在這種連接模式下，每條線路對(duì)應(yīng)于一個(gè)交換機(jī)。各間隔保護(hù)裝置的相對(duì)獨(dú)立性及此間隔的智能終端，母線保護(hù)與間隔保護(hù)之間存在數(shù)據(jù)交互；以及數(shù)據(jù)交互用智能終端進(jìn)行交互。對(duì)每套母線保護(hù)的訪問(wèn)GOOSE網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，作為根開(kāi)關(guān)的相應(yīng)保護(hù)裝置和智能終端接入交換機(jī)作為子交換機(jī)，如圖1所示，測(cè)控裝置應(yīng)提供兩組網(wǎng)絡(luò)端口，相互連接。該方案的優(yōu)點(diǎn)，可使數(shù)據(jù)交互最多經(jīng)過(guò)兩個(gè)交換機(jī)完成，實(shí)現(xiàn)了全網(wǎng)信息交互時(shí)間最短、時(shí)效性最高的特點(diǎn)，大大提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

圖1：220KV GOOSE網(wǎng)配置方案（雙星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）

3 結(jié)論

綜上所述，根據(jù)變電站的實(shí)際情況，需要綜合考慮電壓等級(jí)，一次連接方式、二次設(shè)備配置等內(nèi)容。GOOSE作為信息傳輸機(jī)制，傳輸模型為應(yīng)用層、表示層、數(shù)據(jù)鏈路層、物理層四層通信體系，它是智能變電站的關(guān)鍵部分，其方案可為變電站運(yùn)行提供可靠和配置正確的網(wǎng)絡(luò)配置，從而促進(jìn)智能變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]劉瑋,王海柱,張延旭.智能變電站過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)報(bào)文特性分析與通信配置研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2014(05):95.

[2]范建中,馬千里.GOOSE通信與應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)化,2007(05):85.

[3]王文龍,楊貴,劉明慧.智能變電站過(guò)程層用交換機(jī)的研制[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,201(08):85.