GOOSE实时通信的分析与实现

GOOSE是IEC61850对数字化变电站的重要贡献,其出发点是变电站自动化功能的分布式实现.通过深入分析IEC 61850标准针对GOOSE实时性所作的规定,提出了全方位实现GOOSE实时性的观点,即在确保GOOSE服务正确可靠的前提下,在发送端、交换机和接收端分别采取措施尽可能地提高GOOSE报文的实时性.分析了在交换机提高GOOSE报丈传输实时性、在接收端提高GOOSE报文处理实时性的原理.提出了GOOSE发送端多优先级发送队列的方法,解决了发送端GOOSE报文的延迟性和不确定性问题.     

基于粒子群优化算法的PSS参数优化

GOOSE是IEC61850对数字化变电站的重要贡献,其出发点是变电站自动化功能的分布式实现。通过深入分析IEC 61850标准针对GOOSE实时性所作的规定,提出了全方位实现GOOSE实时性的观点,即在确保GOOSE服务正确可靠的前提下,在发送端、交换机和接收端分别采取措施尽可能地提高GOOSE报文的实时性。分析了在交换机提高GOOSE报文传输实时性、在接收端提高GOOSE报文处理实时性的原理。提出了GOOSE发送端多优先级发送队列的方法,解决了发送端GOOSE报文的延迟性和不确定性问题。     

Linux环境下GOOSE报文传输方案的研究与设计

根据IEC61850对通信实时性的要求,GOOSE报文与其他网络应用传输的报文有所差异,不能再使用TCP/IP协议栈与常规的socket编程,而是需要直接与设备驱动通信来完成报文的发送和接收.对GOOSE 报文的结构及工作方式进行了分析研究,通过设备系统接口与驱动程序通信,实现了Linux系统下GOOSE 报文的数据链路层直接传输.     

基于报文监听和报文仿真验证GOOSE虚端子连接的不停电检修应用

对于一次系统不停电的智能变电站扩建、改建间隔装置,需要接收和发送不停电跨间隔装置过程层GOOSE开关量,不停电运行装置不允许改变过程层GOOSE开关量。为解决不停电检修应用的场景需求,同时避免GOOSE组网光纤的插拔,提出一种基于报文监听和报文仿真验证GOOSE虚端子连接的不停电检修应用方法,即在GOOSE报文接收端监听GOOSE发送端报文,改变监听到的GOOSE报文数据集所测试开关量数据的"分"、"合"状态和置位检修品质,然后模拟仿真GOOSE报文发送,最后在接收端通过GOOSE开关量值和检修品质验证GOOSE虚端子连接配置的正确性。     

适用于IEC 61850标准的以太网无源光网络DBA算法

在分析IEC 61850标准下网络报文传输特性的基础上,提出一种适用于IEC 61850标准网络报文传输的以太网无源光网络动态带宽分配算法。首先,该算法采用固定轮询周期,将带宽划分为采样值(SMV)、面向对象的变电站通用事件(GOOSE)、制造报文规范(MMS)这三类及三个优先级,优先保证SMV报文、GOOSE报文的实时传输,减少网络时延抖动。然后,采用改进的REPORT上传和GATE下发机制,提高了带宽利用率,并简要介绍了算法的典型应用系统及测试验证方案。最后,测试结果表明,该算法满足IEC 61850标准网络报文传输的实时性和快速性要求。     

基于EPOCHS的数字化变电站通信网络仿真分析

针对变电站自动化系统全站统一式通信网络结构,在电力通信同步仿真平台(EPOCHS)上建立了基于IEC 61850标准的数字化变电站的通信网络动态仿真模型.依据网络仿真需求,在网络模拟器NS2中实现了物理子网间的连接,并添加虚拟局域网多播和报文优先级处理机制.对采样值(SAV)和通用面向对象的变电站事件(GOOSE)传输的实时性进行了仿真分析,仿真结果为网络带宽、虚拟局域网划分以及报文优先级处理提供了依据.     

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。     

配电网分布式控制实时数据快速传输技术

为实现分布式控制关联站点智能终端(Smart Terminal Unit, STU)间的实时对等通信以及互操作,可采用面向通用对象的变电站事件(Generic Object—Oriented Substation Event,GOOSE)传输STU间的实时数据和控制命令。在对比分析现有GOOSE映射方式的基础上,提出了基于TCP协议的GOOSE报文传输方案(GOOSE over TCP),给出了实现方法以及改善GOOSE over TCP传输实时性的措施。分析了影响报文传输延时的主要因素。通过试验测得在通信网络含有大量突发报文的恶劣环境中优化后的GOOSE over TCP最大传输延时约为2.4 ms,平均传输延时约为1.3 ms,可以满足配电网分布式控制应用的需求。     

基于GOOSE的分布式控制数据快速传输技术研究

研究基于相关站点智能终端(Smart Terminal Unit,STU)间实时对等通信的分布式控制实现机理。为实现STU间的实时对等通信以及互操作,使用GOOSE(Generic Object-Oriented Substation Event)机制来传输STU间的实时数据以及控制命令。在分析现有GOOSE传输机制的基础上,提出基于TCP协议的GOOSE报文传输方案及提高报文传输实时性的措施。通过OPNET软件搭建仿真模型,验证了所提方案的可行性。仿真结果表明,当网络平均负载率小于40%时,应用TCP协议传输GOOSE报文的平均传输延时约为0.65 ms,且最大值不超过1 ms,可以满足分布式控制对快速报文传输速度的要求。     

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。     

基于VxWorks系统的GOOSE实现与可靠性分析

面向通用对象的变电站事件（GOOSE）模型是IEC 61850对数字化变电站的重要贡献,其出发点是变电站自动化功能的分布式实现。通过分析VxWorks操作系统内核的特点,提出了基于VxWorks的IEC 61850 GOOSE发布的实现方案。GOOSE发布任务基于VxWorks事件组,采用事件驱动方式处理GOOSE初始发送、变化发送、快速重发和周期重发。给出了各GOOSE发送控制块共享的高精度定时器的使能和关闭方法。分析了VxWorks网络重发的实现原理,提出了新添加GOOSE协议的重发送实现方式。     

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。     

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IEC 61850过程总线的分布式母线保护研究

IEC 61850标准中所定义的过程总线为变电站各种分布式功能的实现提供了新的途径。本文分析了过程总线技术,重点介绍了SAV报文和GOOSE报文的两种多播发送机制,并提出了一种基于IEC 61850过程总线的分布式母线保护方案,该方案利用MAC多播地址、虚拟局域网和优先级等网络技术,可充分实现数据共享。利用OPNET Modeler网络仿真软件对该方案的通信系统进行了仿真分析,结果表明:采用多播技术可有效减少网络负载,SAV报文和GOOSE报文的时延要求均能满足。文末对可靠性问题进行了探讨,IEC 61850过程总线对变电站保护和自动化的影响还值得进一步深入的研究。     

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。     

电力骨干光传输网络的动态波道均衡路由波长分配算法

提出一种电力光传输网络中基于业务的路由波长分配(RWA)算法。算法设计旨在解决复杂电力光传输网络拓扑下,多业务等级请求路由波长分配问题。首先根据复杂网络拓扑情况与业务请求状况,完成业务请求合并与对跨域业务的路由选择;其次依据域内与域间优先级设定策略,完成业务请求优先级设定,并按照优先级顺序,采用分组波长分配算法完成波长分配。仿真结果表明,算法在处理大规模复杂网络拓扑、多业务等级路由波长分配问题上,有效降低了网络请求阻塞率,提高了光传输网络资源利用率。     

新一代智能变电站SV直采和GOOSE共口传输方案研究

阐述了SV采用点对点直采方式的收发处理方案和GOOSE的传输机制,分析了SV和GOOSE的通信模型和报文结构。在此基础上,提出一种SV直采和GOOSE共口传输的方法,过程层设备对传输通道进行时分复用,在SV报文传输的空闲时间完成GOOSE报文的发送;间隔层设备利用以太网控制器的接收机制并采用FPGA对其直接控制,解决了通用型以太网控制器无法区分SV和GOOSE报文导致的重采样时标混乱的问题。从理论分析和实际应用可知,该方案不涉及硬件改动、软件处理简单、可靠性高、易于实现,有着广泛推广的现实意义。     

基于EPOCHS平台的监控网与GOOSE网合一的网络仿真分析

通用面向对象的变电站事件(GOOSE)是IEC 61850标准中用于满足变电站自动化系统快速报文需求的机制。针对监控网与GOOSE网合一的网络结构,运用电力通信同步仿真平台(EPOCHS)进行通信网络动态仿真。通过对GOOSE及采样值(SAV)实时性的仿真分析,其结果为报文优先级、网络带宽及组网的创新拓展提供了依据。     

基于WINPCAP的GOOSE报文捕获分析工具开发

WINPCAP网络开发包是一个免费、基于Windows平台、访问网络链路层的工具,它允许各种应用程序绕过协议栈捕捉并传送网络数据包,同时还包括一些其他功能,如包过滤、网络流量统计以及远程捕获等.基于这一开发包,可以方便地开发出面向通用对象的变电站事件(GOOSE)报文的捕捉工具,进而根据ASN.1/BER对报文进行解码并分析.文中介绍了如何基于WINPCAP开发包开发一个完整的GOOSE报文捕获工具,以及整个的设计思路和实现过程,并提出了一些可能的应用.