智能變電站GOOSE交換機的在線配置管理

文/包文俊 韓少衛(wèi) 陳允凱 姚暉 曾偉華

1 GOOSE網(wǎng)絡配置的評價

1.1 GOOSE通信服務優(yōu)點

GOOSE服務是以p2p通信基礎，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)機制，為智能變電站建設提供了高效、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸方法。因此，GOOSE實現(xiàn)了真正的P2P通訊，與任何網(wǎng)絡連接上都可以作為訂閱端接收數(shù)據(jù)，也可以作為發(fā)布端提供相關數(shù)據(jù)，該技術的應用避免了以往通信方案的缺陷，降低維護成本。

1.2 GOOSE功能及結構特性

在智能變電建設的過程中，GOOSE作為間隔層和過渡層之間的通訊橋梁，其主要作用：傳遞信息、保護跳閘、封閉信息、操控信息、運行信息等。同時GOOSE還包括檢查數(shù)據(jù)的時效性，確保數(shù)據(jù)安全運行和保存。因此，需要具有良好的可靠性和時效性，此外，還嚴格的時間指標來控制安全性能。研究得知，GOOSE主要有母線型、星型和環(huán)形3種結構。母線結構是一種簡單的多開關串行連接方式。其特點是簡單且可靠性差，失敗會導致雙方溝通的中斷。這種類型的擴展并不常用。星結構具有通信距離短且實效性好的特點。但是根交換機的故障會導致所有的子交換機出現(xiàn)故障。為了提高網(wǎng)絡的可靠性，應采用雙重配置。環(huán)結構在其他鏈接被中斷的情況下，有一個邏輯斷點，重點會自動愈合。所以在整個環(huán)中任何一個交換機故障，不會影響其他交換機之間的交流。

2 GOOSE網(wǎng)配置方案

GOOSE作為信息傳輸機制，傳輸模型為應用層、表示層、數(shù)據(jù)鏈路層、物理層四層通信體系。應用層協(xié)議通常采用抽象語法，專門定義協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU（Protocol Data Unit），它是指對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是報文（message）；表示層作為對應層的PDU編碼，配合進行網(wǎng)絡傳輸，使用ASN.1的BER編碼規(guī)則，具有T-L-V的格式，在編碼過程中，需要經(jīng)過ASN.1定義的GOOSE PDU編碼規(guī)則進行對照，相互匹配然后取出對應的標簽值，接著調(diào)用對應的函數(shù)進行細致編碼，根據(jù)標簽的內(nèi)容新建相符的空結構體，每個結構體存放一個解碼值，然后從GOOSE PDU取出標簽，對應放入結構體中，確保數(shù)據(jù)處理的及時性和完整性。

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。通過分配SAV報文和GOOSE報文不相同的特定范圍的組播地址，采取在介質(zhì)訪問控制層的硬件地址過濾方法，提高組播報文的接收性能；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，報文發(fā)送會出現(xiàn)延遲，此時，可以采用100Mbps或者更高的以太網(wǎng)來滿足報文的實時性需求。

本文以220kV配置方案為例進行研究，目前。我國220kV一次接線使用雙母線接線，在這種連接模式下，每條線路對應于一個交換機。各間隔保護裝置的相對獨立性及此間隔的智能終端，母線保護與間隔保護之間存在數(shù)據(jù)交互；以及數(shù)據(jù)交互用智能終端進行交互。對每套母線保護的訪問GOOSE網(wǎng)絡交換機，作為根開關的相應保護裝置和智能終端接入交換機作為子交換機，如圖1所示，測控裝置應提供兩組網(wǎng)絡端口，相互連接。該方案的優(yōu)點，可使數(shù)據(jù)交互最多經(jīng)過兩個交換機完成，實現(xiàn)了全網(wǎng)信息交互時間最短、時效性最高的特點，大大提高了網(wǎng)絡的可靠性。

圖1：220KV GOOSE網(wǎng)配置方案（雙星型拓撲結構）

3 結論

綜上所述，根據(jù)變電站的實際情況，需要綜合考慮電壓等級，一次連接方式、二次設備配置等內(nèi)容。GOOSE作為信息傳輸機制，傳輸模型為應用層、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鍵部分，其方案可為變電站運行提供可靠和配置正確的網(wǎng)絡配置，從而促進智能變電站的安全穩(wěn)定運行。

參考文獻

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