GOOSE報(bào)文在變電站自動(dòng)化驗(yàn)收中輔助定位錯(cuò)誤信息的應(yīng)用

魏?jiǎn)趟?/p>

摘要：隨著電力智能化的發(fā)展，越來(lái)越多的智能變電站在建設(shè)過(guò)程中，就開(kāi)始嘗試使用自動(dòng)化驗(yàn)收系統(tǒng)輔助變電站驗(yàn)收。然而大部分自動(dòng)化驗(yàn)收系統(tǒng)目前還是僅具備原始的驗(yàn)收功能，對(duì)于錯(cuò)誤信息的處理，還不夠人性化。文章針對(duì)錯(cuò)誤信息處理這一部分，結(jié)合GOOSE報(bào)文的自身特性，提出合理的解決方法，為現(xiàn)場(chǎng)施工人員驗(yàn)收變電站提供更多的支持和協(xié)助。

關(guān)鍵詞：GOOSE;變電站;自動(dòng)化驗(yàn)收

Abstract： With the development of power intelligent， more and more intelligent substations begin to use automatic acceptance system to assist substation acceptance. However， most of the automatic acceptance systems only have the original acceptance function， and the processing of error information is not humanized. Aiming at the part of error information processing， combined with the characteristics of GOOSE message， this paper puts forward a reasonable solution to provide more support and assistance for the field construction personnel to check and accept the substation.

Key words： GOOSE;substation;automatic acceptance

0? 引言

隨著智能化變電站的普及，IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用也逐漸成為主流。IEC61850是一個(gè)關(guān)于變電站自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)通信的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，其目的是使變電站內(nèi)不同廠家的智能電子設(shè)備（IED）之間通過(guò)一種標(biāo)準(zhǔn)（協(xié)議）實(shí)現(xiàn)互操作和信息共享[1]。其中GOOSE報(bào)文作為IEC61850標(biāo)準(zhǔn)中重要的數(shù)據(jù)包，不僅在站內(nèi)可以起到傳輸重要數(shù)據(jù)的作用，更是可以延伸拓展出多元化的功能，以便于協(xié)助變電站向更智能化方向發(fā)展。站內(nèi)GOOSE報(bào)文在變電站自動(dòng)化驗(yàn)收過(guò)程中，針對(duì)未通過(guò)驗(yàn)收操作的動(dòng)作，協(xié)助現(xiàn)場(chǎng)人員快速定位錯(cuò)誤點(diǎn)位置，就是其延展功能的一種體現(xiàn)。

1? 現(xiàn)狀

目前在變電站自動(dòng)化驗(yàn)收項(xiàng)目中，現(xiàn)場(chǎng)人員操作人員可以在變電站尚未與外界建立通信時(shí)，利用自動(dòng)化驗(yàn)收設(shè)備在變電站內(nèi)進(jìn)行對(duì)主站或子站的模擬，實(shí)現(xiàn)預(yù)先在站內(nèi)驗(yàn)收校正錯(cuò)誤的目的，節(jié)省了大量的人工以及時(shí)間的花費(fèi)。然而，即便如此，在變電站自動(dòng)化驗(yàn)收過(guò)程中找到錯(cuò)誤信息點(diǎn)后，現(xiàn)場(chǎng)人員依然不能迅速定位錯(cuò)誤是由于站內(nèi)通訊鏈路的哪一層出現(xiàn)了問(wèn)題導(dǎo)致的，即不能直接定位到間隔層、過(guò)程層等確定問(wèn)題點(diǎn)范圍，還需要進(jìn)一步排查信號(hào)故障的位置。而GOOSE報(bào)文就是變電站內(nèi)的過(guò)程層傳遞消息的報(bào)文，如圖1所示，為變電站內(nèi)通訊鏈路。

基于以上，如果可以結(jié)合GOOSE報(bào)文的數(shù)據(jù)信息，就可判斷問(wèn)題是否在過(guò)程層就已經(jīng)產(chǎn)生。

2? 基于GOOSE報(bào)文解析的自動(dòng)化驗(yàn)收的方法實(shí)現(xiàn)

傳統(tǒng)變電站進(jìn)行驗(yàn)收的過(guò)程如下，在接收到主站或模擬主站操作人員發(fā)出的操作指令后，現(xiàn)場(chǎng)人員根據(jù)指令對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作。信號(hào)由過(guò)程層設(shè)備將數(shù)據(jù)信息通過(guò)GOOSE報(bào)文傳遞到間隔層設(shè)備，間隔層設(shè)備再將接收到的數(shù)據(jù)信息通過(guò)MMS報(bào)文傳遞給間隔層設(shè)備，最后通過(guò)104報(bào)文將數(shù)據(jù)信息發(fā)送給主站或模擬主站，如果主站或模擬主站的操作人員收到的最終數(shù)據(jù)與發(fā)出的操作指令一直，則正確，驗(yàn)證通過(guò);若沒(méi)收到數(shù)據(jù)或者收到的數(shù)據(jù)與發(fā)出的操作指令不一致，則錯(cuò)誤，驗(yàn)證不通過(guò)。

過(guò)程層、間隔層或者站控層中的任何一層鏈路出現(xiàn)問(wèn)題，都有可能導(dǎo)致驗(yàn)證最終不通過(guò)。因此，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，就需要逐步進(jìn)行排查。不僅花費(fèi)人力，還要占用本就緊張的現(xiàn)場(chǎng)時(shí)間。

基于GOOSE報(bào)文解析的自動(dòng)化驗(yàn)收系統(tǒng)，是在變電站自動(dòng)化驗(yàn)收系統(tǒng)的基礎(chǔ)功能上增加了一個(gè)新的功能模塊——過(guò)程層錯(cuò)誤定位模塊，由設(shè)備地址定位和設(shè)備數(shù)據(jù)判定兩部分組成，可以判斷導(dǎo)致主站收到的錯(cuò)誤信息是否起源于鏈路的過(guò)程層。

2.1 GOOSE報(bào)文結(jié)構(gòu)? GOOSE的原始報(bào)文由以下幾個(gè)部分構(gòu)成：目的MAC地址、源MAC地址、以太網(wǎng)類(lèi)型、APPID、報(bào)文長(zhǎng)度以及GOOSE報(bào)文的實(shí)際數(shù)據(jù)值。其中GOOSE報(bào)文的APPID是協(xié)助定位鏈路錯(cuò)誤位置的地址;GOOSE報(bào)文的實(shí)際數(shù)據(jù)值是遙信數(shù)據(jù)，可以協(xié)助判斷上送數(shù)據(jù)正確與否。

2.2 設(shè)備地址定位? 設(shè)備地址定位，是根據(jù)GOOSE報(bào)文的APPID確定當(dāng)前的GOOSE包是由哪個(gè)設(shè)備傳送上來(lái)的，以達(dá)到協(xié)助定位錯(cuò)誤位置的目的，如圖2所示。

過(guò)程層錯(cuò)誤定位模塊的設(shè)備地址定位功能，在協(xié)助定位鏈路錯(cuò)誤位置時(shí)的邏輯說(shuō)明如下：

<1>實(shí)時(shí)接收變電站現(xiàn)場(chǎng)的GOOSE報(bào)文;<2>解析GOOSE報(bào)文，并獲取當(dāng)前報(bào)文的APPID信息;<3>將獲得的APPID結(jié)合自動(dòng)化驗(yàn)收設(shè)備中已有的設(shè)備名等數(shù)據(jù)，確定當(dāng)前的GOOSE報(bào)文的設(shè)備地址，即本條GOOSE數(shù)據(jù)是由哪個(gè)設(shè)備動(dòng)作發(fā)出的;<4>根據(jù)獲得的設(shè)備地址對(duì)比是否為所需的設(shè)備地址;<5>如果是正確的設(shè)備地址，則證明過(guò)程層鏈路完好，可以進(jìn)行下一步實(shí)際數(shù)據(jù)值驗(yàn)證;<6>如果不是正確的設(shè)備地址，則證明過(guò)程層鏈路異常，問(wèn)題出在過(guò)程層，可直接排查過(guò)程層部分。

通過(guò)以上步驟，可以快速的確定過(guò)程層鏈路的完整性，如果通過(guò)GOOSE報(bào)文確定鏈路不通，即可快速確定為過(guò)程層設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題。

2.3 設(shè)備數(shù)據(jù)判定? 設(shè)備數(shù)據(jù)判定，是根據(jù)GOOSE報(bào)文的實(shí)際數(shù)據(jù)值，可以在確定過(guò)程層鏈路通信完好后，進(jìn)一步判斷過(guò)程層數(shù)據(jù)是否正確，如圖3所示。

過(guò)程層錯(cuò)誤定位模塊的設(shè)備數(shù)據(jù)判定功能，在協(xié)助定位錯(cuò)誤位置時(shí)的邏輯說(shuō)明如下：<1>分析GOOSE報(bào)文的實(shí)際數(shù)據(jù)值，提取功能數(shù)值;<2>將提取數(shù)據(jù)和所需數(shù)值進(jìn)行對(duì)比判斷;<3>如果二者數(shù)據(jù)一致，則過(guò)程層數(shù)據(jù)無(wú)誤，確定錯(cuò)誤不在過(guò)程層;<4>如果二者數(shù)據(jù)相悖，則過(guò)程層數(shù)據(jù)有誤，即可定位錯(cuò)誤在過(guò)程層。

3? 基于GOOSE報(bào)文解析的自動(dòng)化驗(yàn)收系統(tǒng)的意義

因?yàn)橹悄茏冸娬拘畔⒆詣?dòng)化驗(yàn)收的重要性，國(guó)內(nèi)已經(jīng)對(duì)自動(dòng)化驗(yàn)收的相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行過(guò)研究。然而，由于實(shí)際中自動(dòng)化驗(yàn)收系統(tǒng)產(chǎn)生的時(shí)間還比較短，基礎(chǔ)功能雖然大多已經(jīng)完備，但是針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作人員的使用還是不夠友好化，待開(kāi)發(fā)的方向還有很多：錯(cuò)誤反饋單一，不能明確錯(cuò)誤鏈路的來(lái)源;對(duì)最終的數(shù)據(jù)分析不夠，無(wú)法對(duì)上送的數(shù)據(jù)的信號(hào)做到智能分析。

本過(guò)程層錯(cuò)誤定位模塊從這些現(xiàn)實(shí)情況出發(fā)，對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行深入研究，并給出了很好的解決方案：

3.1 設(shè)備地址定位分析? 通過(guò)對(duì)GOOSE報(bào)文地址的分析，能夠自動(dòng)的和過(guò)程層發(fā)送數(shù)據(jù)的設(shè)備進(jìn)行匹配，獲得設(shè)備地址，能夠適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)工作人員的使用習(xí)慣，提供更方便快捷的反饋，進(jìn)一步提高變電站自動(dòng)化驗(yàn)收系統(tǒng)的適應(yīng)力和操作友好度。

3.2 設(shè)備數(shù)據(jù)判定分析? 本過(guò)程層錯(cuò)誤定位模塊通過(guò)對(duì)GOOSE報(bào)文實(shí)際數(shù)據(jù)方面的分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)人員的操作，實(shí)時(shí)對(duì)接收到的報(bào)文進(jìn)行整理，自動(dòng)抓取錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)主動(dòng)提醒現(xiàn)場(chǎng)人員錯(cuò)誤方位。在錯(cuò)誤消息匹配的過(guò)程中，智能分析過(guò)程層設(shè)備的數(shù)據(jù)情況，為現(xiàn)場(chǎng)工作人員分析、處理變電站驗(yàn)收時(shí)產(chǎn)生的問(wèn)題提供了及時(shí)、有效的信息。

4? GOOSE報(bào)文錯(cuò)誤信息定位功能的延伸及拓展

GOOSE報(bào)文針對(duì)過(guò)程層的錯(cuò)誤信息輔助分析起到了很大的作用。同理，針對(duì)于間隔層和站控層的錯(cuò)誤信息判定和定位，可以分別通過(guò)其對(duì)應(yīng)的MMS報(bào)文和104報(bào)文進(jìn)行分析來(lái)確定。當(dāng)三層報(bào)文同時(shí)輔助應(yīng)用在自動(dòng)化驗(yàn)收系統(tǒng)作為錯(cuò)誤定位的依據(jù)后，變電站的驗(yàn)收效率則會(huì)出現(xiàn)質(zhì)的飛躍。通過(guò)對(duì)三層報(bào)文的對(duì)比分析，自動(dòng)判斷設(shè)備鏈路的運(yùn)行狀態(tài)及當(dāng)前發(fā)生的操作數(shù)據(jù)結(jié)果，并對(duì)驗(yàn)證不通過(guò)的操作，實(shí)時(shí)智能分析、自動(dòng)提醒，提高了運(yùn)行人員的工作效率，并提升了電網(wǎng)的安全運(yùn)行水平。

5? 結(jié)論

GOOSE報(bào)文在變電站自動(dòng)化驗(yàn)收中輔助定位錯(cuò)誤信息的應(yīng)用，不僅極大的提高了變電站在自動(dòng)化驗(yàn)收過(guò)程當(dāng)中定位錯(cuò)誤位置的效率，并且很大程度上節(jié)約了人工成本，是對(duì)原有的變電站自動(dòng)化驗(yàn)收系統(tǒng)功能上的優(yōu)化和創(chuàng)新。本過(guò)程層錯(cuò)誤定位模塊為輔助變電站自動(dòng)化驗(yàn)收系統(tǒng)提供了多樣性的功能，介紹了基于GOOSE報(bào)文的快速定位錯(cuò)誤位置的研究及實(shí)現(xiàn)方案。該功能的研發(fā)有助于提升變電站現(xiàn)場(chǎng)操作人員驗(yàn)收電網(wǎng)變電站設(shè)備運(yùn)行情況的速度及準(zhǔn)確率，提高了電網(wǎng)的智能化、自動(dòng)化水平。基于此功能的變電站自動(dòng)化驗(yàn)收系統(tǒng)建設(shè)減輕了驗(yàn)收人員的工作壓力和勞動(dòng)強(qiáng)度，提高電網(wǎng)的安全運(yùn)行水平。

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