(云南电网有限责任公司曲靖供电局 云南曲靖 650000)
摘要：随着将IEC61850规范引入到我国的电缆系统中，从而使我国的数字化变电站发展越来越来快，而在实际建设过程中存在的一定的问题。因此要对数字化变电站中进行相应的优化设计，实现GOOSE作为变电站实现快速报文需求的一种方式，对于数字化变电站中的过程层而言，其通信方案采用GOOSE可以有效地提高系统的稳定性以及安全性。本文就GOOSE通信进行相应的优化，并提出一定的通信检测方案，从而对我国的数字化变电站建设有所借鉴意义。
关键词：数字化变电站；GOOSE；过程层；通信方案
前言：数字化变电站由于具有性能高、高可靠性、安全性高以及经济性好等优势，已经成为变电站主要的发展方向，而数字化变电站中的自动化系统可以在构造上分为过程层、变电站层以及间隔层。在过程层中采用GOOSE通信系统可以对系统的安全性以及可靠性加以提升，从而使变电站运维工作量加以减少，从而实现对经济成本的降低。作为数字化变电站中的重要的组成部分，对过程层通信进行相应的优化是非常必要的。
一、GOOSE通信优化方案
GOOSE通信网络一定要对其进行优化，优化内容不仅仅包含有网络结构，还要将通信软件设计、通信模块配合、避免网络阻塞以及防止网络瘫痪等方面加以优化。
（一）优先级规划
IEEE802.1Q采用了MAC报文优先级方面的概念，并且把优先级赋予权利提供给使用者，若使用者均将优先级设定为最高，相当于为设定优先级。将优先级根据从高至低设定如下，第一，最高级，电气量保护形式跳闸、非电气量保护以及保护闭锁等信号。第二，次高级，非电气量保护形式跳闸、遥控分合闸以及断路器位置等信号。第三，普通级，刀闸位置与一次设备状态等的信号[1]。
（二）数据集定义原则
第一，优先级相同内容方可定义于同一数据集中。第二，根据保护功能节点形式进行最高级数据集间的组织。第三，根据信号类型进行次高级数据集方面的组织。第四，非电气量保护方面的信号将单独建立成为数据集，并将其和除此以外的最高级变量相区分开。第五，由于系统CPU处理能力有所制约，因此保证最高级与次高级中的数据尽可能较少。第六，数据品质能够提高GOOSE报文数据所具有的可靠性。第七，对于IEC61850规范中，DO为数据对象，DA为数据属性，DO是由众多的DA构成，采取DA方式进行品质传输，防止DO方式浪费相应的网络资源。第八，双位置状态方面的信号本身能够对数据有效性进行反应，本文建议不对其品质数据进行发送。第九，可以适当对普通级数据进行扩大，采用的报文字节数不大于256b为最佳[2]。
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（三）信号传输方式
GOOSE通信将采取的使订阅与发布形式的机制，与请求与响应形式的机制不同，这是对传输网络以及网络资源加以综合考虑得到的设计方案。为了避免出现网络过载导致GOOSE报文丢失情况的发生，可以进行同一报文的多次发送。
继电器触点所需的时间大约在4ms左右，因此适宜的报文传送时间应该在4ms以内。本文建议在0、1、2、4ms的时间时进行连续发送。对于非电气量保护方面的信号以及普通级信号将采用变位传输与定时发布相结合的机制。状态变位过程中依据在0、1、2、4ms的时间间隔进行连续4次发送。非电气量保护方面的信号发送时间固定成10ms。非电气量保护方面的信号传输将采用多播方式，而普通级信号在进行传输过程中将采用广播方式。若限制网络传输速率为100Mb/s时，报文字节数均为256b，那么每秒中可以最多传输39个报文。如果1000个装置在1秒之内完成普通级信号的同步，仅仅会占用宽带的2.56%。关键要注意防止在同一时刻进行多个装置一同的发送报文，从而导致网络发生的异常事故。
（四）避免网卡溢出故障
影响GOOSE网络传输性能的主要约束因素有采样率、CPU处理能力以及网络宽带等。采样率对于逻辑程序以及保护运算所具有的固定服务时间有着直接的影响，100Mb/s的宽带将会对固定服务时间中的报文最大数有着最直接的决定作用，其是避免网卡溢出故障作为重要依据。网卡溢出故障将会导致网络通信出现1～3s左右的中断，拥有着极大的危害性，通过源地址过滤与多播地址过滤等措施进行预防后，可以有效地防止网卡溢出故障的发生[3]。
二、GOOSE通信检测方案
检测方案将由在线与离线两种不同形式。在进行GOOSE程序设计时，利用Ethereal软件作为工具有着很好的帮助作用，其通拥有报文时间显示、报文解析以及分类查询等功能。其中离线检测程序将根据Ethereal中的功能进行设计，在其基础上增加MAC地址过滤以及网络流量统计等非常实用的功能。在线检测功能相比于离线检测，其功能更为的实用与可靠。较为严重的网络故障主要有交换机故障、MAC广播风暴以及装置网卡故障等。通过双网互备型式进行GOOSE报文传输，出现双网同时发生故障的几率是非常小的。通常情况下，每秒便会接受到装置的GOOSE报文，没有收到相关的报文便说明出现了异常状况，连续多次未收到将会发出警报[4]。
结语：终上所述，数字化变电站建设对于我国的配电网发展有着很好的推动作用，过程层中的GOOSE通信非常的拥有的挑战性，其涉及到了变电站二次改造、计算机通信、保护测控装置开发以及嵌入式系统运用等诸多的方面的内容。只有将上述技术加以综合运用，组织有关的技术人员共同进行探究，才能实现通信方案的合理制定，通过本文研究内容，希望可以对相关技术发展有所推动作用，从而使我国的GOOSE通信得到有效地完善与应用。
参考文献：
[1]朱开阳，宣筱青，宋锦海，等.安全稳定控制装置过程层数据通信研究及设计方案[J].电力系统保护与控制，2012，04（04）:134-138.
[2]宋园果，舒勤.基于OPNET的SMV与GOOSE报文共网传输的数字化变电站技术研究与分析[J].华东电力，2012，03（03）:467-472.
[3]宋园果，舒勤，贺含峰.数字化变电站过程层通信网络实时性仿真分析[J].电力系统及其自动化学报，2013，02（02）:71-76.
[4]黄华茂，张程，李垂有，等.数字化变电站GOOSE链路状态监测方法探讨[J].广东电力，2014，12（12）:76-79+83.
论文作者:李印阳,洪志焜
论文发表刊物:《电力设备》2016年第16期
论文发表时间:2016/11/7
标签：报文论文; 变电站论文; 通信论文; 信号论文; 优先级论文; 数据论文; 过程论文; 《电力设备》2016年第16期论文;