GOOSE網絡技術在平煤股份八礦的應用

婁文法　趙金升　王延賓　李向鋒

【摘 要】本文介紹GOOSE網絡技術在電力監控系統中的應用，在此基礎上分析其安全性的重要性，針對數字化變電所中GOOSE網絡可能出現的故障進行可靠性風險分析評估，并提出相應解決方案。系統利用當前的計算機網路技術，同時進行軟件技術的開發，對礦井電力監控系統進行實時監控和綜合管理，實現對井上、井下改造后的供電系統無盲點檢測監控，實現井上、井下一體化無縫監控管理，同時也為實現礦井供電自動化、現代化奠定堅實基礎。

【關鍵詞】GOOSE網絡；無縫監控管理；基礎

0 引言

平煤股份八礦雖已具備基本的數字化變電所基本功能，但管理模式還是在井下現場每個變電所硐室安排配電工24小時值班，電力調度人員在井上值班。該管理模式不僅與當前煤礦企業高速發展的綜合自動化信息化不協調，且存在效率低下、只能治患不能防患的弊端。為此，結合當前企業發展、技術進步的大好形勢，決定在電力監控系統中采用GOOSE網絡技術。因此，如何在現有的數字化變電所方案基礎上提高GOOSE報文的可靠性至關重要。針對數字化變電所中GOOSE網絡可能出現的故障進行可靠性風險分析，可為解決這些異常行為提出可行性方案，提高其可靠性的措施。

1 GOOSE服務

GOOSE服務是一種替代傳統的智能電子設備間硬接線的網絡數字通信方式，以高速P2P通信為基礎。它的出現給數字化變電所IEC61850邏輯節點間的通信及跳閘保護提供可靠、高效、快速的方法。

在八礦綜合電力監控系統的工程實施方案中，提出針對各種類型保護及智能終端設備的數據采集和信息通信的一套完善技術方案。

1.1 系統網絡架構

系統利用井下千兆工業以太環網作為通信基礎，將系統分為間地面監控中心、通訊管理層和供電系統三層。

地面監控中心：按照煤礦運行要求對供電系統運行參數進行檢測、顯示、定時打印制表及與上級系統通訊，并將原先站內智能設備接入地面監控中心，實現井上、井下供電系統的遙測、遙信、遙控和遙調等功能，確保供電系統安全運行，提高礦井整體生產水平，實現數字化礦井的建設目標。

信息通訊管理：建立用電計量考核系統，為節能降耗提供科學指導方案。提高地面供電開關和井下高壓防爆開關保護動作的可靠性和靈敏性，解決線路越級跳閘、接地選線及開關柜溫度測量問題。提高井下低壓供電系統饋電開關保護動作的安全性、可靠性和靈敏性，實現低壓供電系統的自動化控制。優化接線方式，使改造后的設備更有可靠性和適用性；改造后設備的各種性能須通過有資質的檢驗部門試驗驗證，并符合相關規定。

供電系統：供電系統包括各個變電所已配置的低壓第三方廠家保護裝置，此次方案主要是改造高壓和低壓保護裝置及照明綜保。供電系統首先處理各種不同規約的信息，將信息存入實時數據庫，為系統其它模塊提供數據來源。當系統收到的數據超出正常范圍進行復位。精確記錄系統開關狀態、綜合保護裝置動作信號等及事件發生的時刻、事件性質和名稱。

1.2 GOOSE網絡

整個電力監控網絡采用分層分布式光纖以太網結構，在地面設置電力監控中心，為系統主站，井上下各個變電站為一個獨立分站。運行人員通過地面監控中心即可實現對井上下變電站實時情況進行監視和控制。各個井上下變電站相互獨立，互不影響，是個完整子系統。各個井上下變電站通過現有光纖形成一個獨立網絡，通過把變電站監控信息經井下主干工業以太環網傳輸到地面監控中心，使各個變電所間的信息能快速交換。既可節省資源，又不占用主骨干網的光纖。

系統采用井上下工業以太環網的基本功能，劃分GOOSE系統專用通信VLAN，有效保證交換機端口數據流量。采用環網通信方式有效保證一旦有一臺保護裝置出現故障或任意線路中斷，都不會影響整個網絡的運行，能有效避免對網絡風暴等嚴重故障。

1.3 GOOSE通訊處理

系統對各種不同規約的信息進行分析處理，然后發送和接收遙測、遙信、遙控、系統對時等信息，同時將實時的數據按照一種固定格式存入實時數據庫。其基本的規約包括部頒CDT規約，部頒SC-1801規約，DNP3.0規約等上十種通用標準規約，同時預留規約接口，使用戶方便擴充通訊規約。系統能同時處理8個通道信息，實時數據刷新周期小于3秒。

2 GOOSE網絡安全性分析

在數字化變電所中，繼電保護的安全性主要由不誤動的可靠性體現。設計時應考慮如運行、擴建、檢修等情況的安全性，在采用GOOSE網絡時考慮對網絡交換機分配模式的影響。針對數字化變電所中電力系統的繼電保護有按間隔配置的特殊性，間隔間信號的聯系較少，甚至沒有信號間聯系，而母線及其上所有間隔間都存在信號聯系。這些信號量和繼電保護配置及一次接線方式的關系較密切，因此，可按間隔分散配置交換機，劃分VLAN，對大部分只和本間隔有聯系的GOOSE多播報文在本間隔交換機內進行信息傳輸。

按間隔分散配置交換機不僅易隔離間隔間多播報文，提高系統運行的安全性，也利于繼電保護的檢修和擴建。在進行間隔檢修時只需把母線交換機到間隔交換機的連接斷開。在進行間隔擴建時，先把間隔內的保護調試完畢后才能把間隔交換機接入到母線交換機中調試。這種方式無論檢修還是擴建，安全性都較可靠，且措施實行較簡便。同時，按分散配置還一定程度上減少單臺交換機對整個系統的影響，提高系統運行的安全性、可靠性。

3 提高GOOSE網絡應用可靠性措施

GOOSE網絡結構的選擇是提高繼電保護的重要外因，而相應功能的保護裝置則是體現其應用性能的內因。所以，在數字化變電所中采取適合的網絡保護GOOSE網絡跳閘可靠性的信息傳遞非常重要，而提高各項軟硬件性能的措施是其中關鍵。措施有以下幾點：

3.1 保護裝置保護GOOSE專用網絡報文的接口要獨立MMS報文接口。為提高信號處理的實時性，將該網絡接口直接與保護DSP相連。

3.2 為確保數據傳輸不丟失，保護裝置應具有雙重化的光纖口用來連接獨立的GOOSE雙網。

3.3 只有在保護GOOSE板中檢查到有效的保護啟動信號后，才能發送保護動作跳閘GOOSE信號。否則，始終默認這些信號為“0”。

3.4 保護裝置要對接收到的GOOSE報文多播地址進行嚴格檢查。

3.5 可在裝置沒有收到預期的GOOSE報文時，通過后臺軟件顯示相應的GOOSE斷鏈報警信息，提示用戶對相關鏈路進行檢查。

4 結語

GOOSE網絡技術不僅能實現數據的實時采集和處理，且具事件順序記錄、事故記憶等功能。該系統具有遠程控制功能，可對井下各保護裝置進行遙控操作，且將相關信息操作記錄存儲。系統（下轉第40頁）（上接第33頁）對遙控操作實行安全管理，具有防誤閉鎖功能。系統可自動記錄保存每次遙控操作的操作人、時刻、類型等。系統單獨組網具備工業以太環網的基本功能，保證系統正常有效穩定運行。電力監控系統提升煤礦供電安全性、可靠性。在減員增效等方面意義巨大。

【參考文獻】

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[責任編輯：朱麗娜]