智能变电站中SMV网和GOOSE网共网可能性探讨

简述目前智能变电站的常用网络架构,分析采样值(sampled measured value,SMV)网和面向对象的变电站通用事件(generic object oriented substation event,GOOSE)网共网所面临的网络设备和智能设备的处理能力、数据实时性和网络可靠性、网络故障情况下对变电站的影响等技术问题.在此基础上对SMV网和GOOSE网共网进行可行性探讨,对所分析的问题逐一提出解决方法,最终得出了基于报文优先级控制、交换机端口数量限制、虚拟局域网(virtual local area network,VLAN)和GARP组播注册协议(GARP multicast registration protocol,GMRP)分类流量控制等应用的SMV网和GOOSE网共网解决方案.并且搭建试验台对SMV网GOOSE网共网和分网方案进行了对比试验和分析,其结果具有参考价值.     

基于FPGA的GOOSE报文解析模块设计与实现

为了提高通用面向对象变电站事件(GOOSE)报文的传输实时性和可靠性性能,给出一种基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的GOOSE报文快速有效解析的方法。利用FPGA的并行执行机制,设计并实现了GOOSE报文解析有限状态机与订阅检验判断流程。通过对实例的行为仿真及波形捕获,验证了设计在较大网络流量下能够实现过滤并快速解析GOOSE与链路自检的功能。相对于传统CPU的顺序执行处理方式,基于FPGA的变电站实时报文解析设计具有更高的实时性及可靠性,为过程层设备的设计与开发提供了新思路。     

与GOOSE联动的数字化变电站遥视系统

面向通用对象的变电站事件(GOOSE)用于一次设备的操控及二次设备间的闭锁与联动,是数字化变电站中最重要的通信应用。如果变电站遥视系统(RVSS)能够捕获并解析GOOSE报文,它将能根据GOOSE信息实施与变电站自动化系统的联动。提出了通过中间件或通信服务器实现RVSS与GOOSE联动的2套方案,并对方案中的关键技术(映射关系的建立、GOOSE报文的捕获、GOOSE报文的解析和信息安全防护等)进行了研究。     

智能变电站过程层数据共网可靠性研究

过程层网络化是智能变电站区别于传统变电站自动化系统的一个重要方面.在过程层采样值、GOOSE、IEEEI588三网合一的基础上,对过程层环网环境下的智能化变电站采样值、GOOSE报文的网络传输延时和保护整组动作时间进行测试,通过试验数据,全面分析网络环境下报文传输的可靠性,同时考查IEEE1588对时应用技术的可靠性.     

IEC61850GOOSE在变电站综合自动化系统中的应用

面向通用对象的变电站事件(GOOSE)是基于IEC61850的通用变电站事件(GSE)的一种控制类。从报文传输服务的抽象模型对GOOSE进行了深入的分析。讨论了GOOSE在变电站系统中的应用:全站逻辑闭锁功能和检同期合闸功能。并以全站逻辑闭锁功能为例建立了马尔科夫状态模型,讨论了GOOSE应用的可靠性。同时分析了GOOSE报文如何通过IEEE820．1Q保证了报文传输的实时性。     

SM2加密体系在智能变电站站内通信中的应用

现有的安全体系公钥算法大多采用RSA算法,无法保证数字化变电站通信报文的安全传输。针对此问题,提出了一种基于IEC 62351通信协议的身份认证机制,并结合国产商用密码SM2密码体系针对通信报文的安全传输问题提出了解决方案。分别以D2-1型变电站全站星形网、环形网及带冗余的双环路通信网络出现母线故障的场景为例,对面向通用对象的变电站事件/采样值(GOOSE/SMV)报文数字签名时间进行了定量计算,并通过OPNET软件对扩展报文进行了通信延时仿真,得到了3种网络结构在100 Mbit/s和10 Mbit/s带宽下的最大传输延时。仿真结果表明,该方案可有效满足变电站通信报文安全性和实时性需求。     

基于EtherCAT的GOOSE网络可靠性与实时性研究

针对现有通用面向对象变电站事件(GOOSE)网络在可靠性和实时性方面受到交换机数量及性能限制,且存在广播风暴的问题,提出用以太网控制自动化技术(EtherCAT)替代现有GOOSE网络中的交换式以太网技术,并以某智能变电站220kV GOOSE网络为例,详细阐述了基于EtherCAT的GOOSE网络组网原理。在可靠性方面,运用生成树算法,计算和分析了两种不同技术背景下GOOSE网络的可靠度,分析结果验证了EtherCAT可以提高GOOSE网络的可靠性。实时性方面,采用OPNET软件对基于交换式以太网技术的GOOSE网络进行建模和仿真分析,并搭建了基于EtherCAT的GOOSE网络实验平台,利用网络分析仪对其进行GOOSE报文传输时延测试,测试结果表明该网络能够满足IEC 61850标准的实时性要求。     

智能变电站GOOSE网配置方案研究

面向通用对象的变电站事件(GOOSE)作为IEC61850的一个全新应用是智能变电站的一大特点。GOOSE网络作为智能变电站的核心部分,对整个智能变电站系统的功能起着重要作用。介绍了GOOSE网的功能应用和拓扑结构设计,并结合实际对智能变电站GOOSE网络配置方案进行了探讨。提出了在不同电压等级变电站GOOSE网的具体配置方案和VLAN划分原则,并分析了配置方案的优越性。     

IEC61850 GOOSE实时通信的实现方法

通用面向对象的变电站事件(GOOSE)服务模型主要用于数字化变电站自动化功能的分布式实现.通过深入分析IEC61850标准针对GOOSE通信实时性所作的规定,提出了在发送端、交换机和接收端全方位实现GOOSE报文传输实时性的方法.在交换机根据虚拟局域网(VLAN)和报文优先级提高GOOSE报文的传输实时性,在接收端根据任务优先级提高GOOSE报文处理实时性.提出了G00SE报文发送端多优先级发送队列的方法,在网卡驱动中根据报文优先级设计不同的待发送队列,优先发送高优先级的报文,从而解决了发送端GOOSE报文的延迟性和不确定性问题.     

变电站过程层报文分网传输性能的仿真分析

基于IEC61850标准的变电站过程层网络是一次设备与二次设备间的信息交换桥梁,承载着各种智能电子设备IED(intelligent electric device)交换数据的实时传输任务。针对目前智能变电站采样值SMV(sampled measured value)与面向对象的变电站通用事件GOOSE(generic object oriented substation event)报文的分网传输结构,利用OPNET仿真平台建立过程层网络以及IED设备的仿真节点模型和网络模型,研究分网传输报文方式下的网络性能及其影响因素。仿真结果表明,采用100 Mbps带宽的以太网和虚拟局域网VLAN技术实现SMV和GOOSE报文分网传输时,实时性较好且时延抖动小,适于现阶段智能变电站的工程实际。     

基于OPNET的GOOSE双网性能分析

为研究GOOSE网络结构对快速报文传输实时性、可靠性的影响,利用OPNET软件对智能电子设备（intelligent electronic devices,IED）进行建模型,构建了双端口IED的节点模型,并在此基础之上构建GOOSE网络结构。分别对正常运行的双星型网络、星型网络以及通信网络故障动态情况下的双星型网络进行了仿真,分析了三种情况下快速报文传输延迟时间的差异,并对影响双网报文传输延时的因素进行了比较。结果表明：在满足快速报文传输实时性和可靠性要求的情况下,采用GOOSE双星型网络结构的优越性高于星型网络。     

基于过程总线通信实现数字化变电站的在线闭锁

以实际变电站线路为例,分析了开关操作的在线闭锁规则和闭锁消息在各智能电子设备(intelligent electronic device,IED)之间的交互协作关系,设计了间隔间闭锁通信模型的网络拓扑结构,并给出了传输面向通用对象的变电站事件(generic object oriented substation event,GOOSE)报文所需的虚拟局域网(virtual local area network,VLAN)和多播地址的配置方法。重点研究了基于过程总线的IEC61850GOOSE报文通信模块和在线闭锁模块的实现。通过实例分析以及在嵌入式平台下进行的模拟仿真实验,证明了所提出的闭锁方案的正确性和可行性。     

基于GOOSE报文的简易母线保护的应用

针对传统方式下出线各保护装置、分段母线保护装置与简易母线保护装置之间存在较多硬开入连线而导致二次回路接线复杂的问题,提出采用面向通用对象的变电站事件(generic object oriented substation event,GOOSE)报文通信机制取代传统保护装置之间的闭锁信号,实现简易母线保护。介绍了基于GOOSE报文通信机制母线保护装置的基本原理、应用结构及其配置,并以110kV东方变电站母线W1、W2保护装置为例说明保护动作逻辑。实际应用情况表明:采用GOOSE报文通信机制取代传统保护装置之间的闭锁信号,可以快速解决变电站10kV母线短路故障对开关柜和变压器的危害问题。     

GOOSE报文记录器在数字化变电站中的应用

通过分析数字化变电站的面向通用对象的变电站事（generic object oriented substation event,GOOSE）报文信息数据流,提出了应用通信报文录波器实现GOOSE报文数据记录、再现的功能,精确分清不同设备间的数据交换动作。以110kV三江数字化变电站为例,介绍了GOOSE报文记录装置的工作原理,模拟试验结果表明该装置能反映GOOSE通信状况,但仍存在个别报文事件时间未随实际事件变化的情况。     

智能变电站过程层网络采用EPON技术实用性研究

本文提出在智能变电站过程层网络通信系统采用EPON进行组网的应用方案,在对智能变电站过程层通信业务分析、及EPON技术和现阶段智能变电站过程层所采用的主流工业以太网技术进行对比分析的基础上,围绕重点关注的SV采样值传输性能及GOOSE传输性能,搭建模拟系统,利用网络记录及分析系统对智能变电站过程层采用EPON组网后的S...     

一个用于智能水电厂IED的GOOSE通信实现设计

IEC61850标准在智能水电厂的应用可以提高通信效率、实现数据共享。分析了智能变电站和智能水电厂中GOOSE应用的差异。提出了一种基于FPGA的智能水电厂IED的GOOSE通信实现设计。详细介绍了整体构架和报文收发软件设计。针对智能水电厂中交互信息类型多、数据量大等特点,设计了GOOSE报文硬件解码模块。利用FPGA的并行运算机制,在接收报文的同时完成解码与校验,进一步提升通信效率。仿真结果表明,该硬件解码模块满足智能水电厂GOOSE通信时效性和可靠性的要求。     

智能变电站GOOSE组网应用

为了保证智能变电站GOOSE报文传输的实时性和可靠性,分析和比较了MAC地址静态组播、虚拟局域网（VLAN）、组播注册协议（GMRP）3种多播报文过滤技术的特征,指出基于端口的VLAN划分方式是现阶段智能变电站GOOSE组网工程应用中切实可行的方案。分析了智能电子设备（IED）之间GOOSE报文的数据流向和交互范围,提出一种基于GOOSE信息分类和保护间隔的VLAN划分方案,最后结合工程实例给出了GOOSE组网配置方案,该方案易于实现,GOOSE数据流向清晰,能够有效隔离多播报文。     

基于GOOSE的配电自动化系统的研究

为解决多个配电终端配合完成复杂功能的通信问题,提出利用面向通用对象的变电站事件(generic object oriented substation event,GOOSE)实现配电网通信的方法。深入研究GOOSE传输机制、GOOSE服务的映射和GOOSE数据帧的结构,并提供基于GOOSE的馈线自动化实例。通过在网络仿真技术软件(optimal network engineering tools,OPNET)中建立的数据通信网络平台模型,对配电网的网络延时进行仿真,并与传统通信机制进行对比,验证GOOSE通信机制的优越性。     

基于GOOSE的10kV母线快速保护方案

目前,国内变电站10 kV母线一般都没有装设专用的母线保护,以致不能及时切除母线故障。介绍了基于GOOSE的10 kV母线快速保护的原理、构成、GOOSE网络结构及报文设置,并分析了此保护方案的优缺点。     

基于IEC 61850的通用变电站事件模型

面向通用对象的变电站事件(GOOSE)和通用变电站状态事件(GSSE)是基于IEC61850的通用变电站事件(GSE)模型2种不同的控制类,从报文传输服务的抽象模型和特定通信服务映射2个方面,对GOOSE和GSSE进行了深入分析和比较,得出结论:在报文传输的实时性及其内容的灵活性上,GOOSE更优越。同时指出了IEC61850中GSSE与UCA2.0中GOOSE的兼容性,为GSE模型的实际应用提供了良好的理论基础。