智能变电站GOOSE交换机的在线配置管理

文/包文俊 韩少卫 陈允凯 姚晖 曾伟华

1 GOOSE网络配置的评价

1.1 GOOSE通信服务优点

GOOSE服务是以p2p通信基础，代替了传统的通信方式，为通讯提供了快速有效的方法，且节省更多处理时间，此外，GOOSE还包含了数据有效性检查和消息检查重发机制，为智能变电站建设提供了高效、稳定的数据传输方法。因此，GOOSE实现了真正的P2P通讯，与任何网络连接上都可以作为订阅端接收数据，也可以作为发布端提供相关数据，该技术的应用避免了以往通信方案的缺陷，降低维护成本。

1.2 GOOSE功能及结构特性

在智能变电建设的过程中，GOOSE作为间隔层和过渡层之间的通讯桥梁，其主要作用：传递信息、保护跳闸、封闭信息、操控信息、运行信息等。同时GOOSE还包括检查数据的时效性，确保数据安全运行和保存。因此，需要具有良好的可靠性和时效性，此外，还严格的时间指标来控制安全性能。研究得知，GOOSE主要有母线型、星型和环形3种结构。母线结构是一种简单的多开关串行连接方式。其特点是简单且可靠性差，失败会导致双方沟通的中断。这种类型的扩展并不常用。星结构具有通信距离短且实效性好的特点。但是根交换机的故障会导致所有的子交换机出现故障。为了提高网络的可靠性，应采用双重配置。环结构在其他链接被中断的情况下，有一个逻辑断点，重点会自动愈合。所以在整个环中任何一个交换机故障，不会影响其他交换机之间的交流。

2 GOOSE网配置方案

GOOSE作为信息传输机制，传输模型为应用层、表示层、数据链路层、物理层四层通信体系。应用层协议通常采用抽象语法，专门定义协议数据单元PDU（Protocol Data Unit），它是指对等层次之间传递的数据单位。协议数据单元（Protocol Data Unit）物理层的PDU是数据位（bit），数据链路层的PDU是数据帧（frame），网络层的PDU是数据包（packet），传输层的PDU是数据段（segment），其他更高层次的PDU是报文（message）；表示层作为对应层的PDU编码，配合进行网络传输，使用ASN.1的BER编码规则，具有T-L-V的格式，在编码过程中，需要经过ASN.1定义的GOOSE PDU编码规则进行对照，相互匹配然后取出对应的标签值，接着调用对应的函数进行细致编码，根据标签的内容新建相符的空结构体，每个结构体存放一个解码值，然后从GOOSE PDU取出标签，对应放入结构体中，确保数据处理的及时性和完整性。

GOOSE的数据链路层遵循IOS/IEC 8802.3协议，GOOSE的出发点是功能分布化处理，可以根据功能的不同分配特定范围的组播地址，范围从01-0C-CD-01-00-00到01-0C-CD-01-01-FF。通过分配SAV报文和GOOSE报文不相同的特定范围的组播地址，采取在介质访问控制层的硬件地址过滤方法，提高组播报文的接收性能；GOOSE的物理层可以用双绞线或者光纤，如果数据传输量较大，报文发送会出现延迟，此时，可以采用100Mbps或者更高的以太网来满足报文的实时性需求。

本文以220kV配置方案为例进行研究，目前。我国220kV一次接线使用双母线接线，在这种连接模式下，每条线路对应于一个交换机。各间隔保护装置的相对独立性及此间隔的智能终端，母线保护与间隔保护之间存在数据交互；以及数据交互用智能终端进行交互。对每套母线保护的访问GOOSE网络交换机，作为根开关的相应保护装置和智能终端接入交换机作为子交换机，如图1所示，测控装置应提供两组网络端口，相互连接。该方案的优点，可使数据交互最多经过两个交换机完成，实现了全网信息交互时间最短、时效性最高的特点，大大提高了网络的可靠性。

图1：220KV GOOSE网配置方案（双星型拓扑结构）

3 结论

综上所述，根据变电站的实际情况，需要综合考虑电压等级，一次连接方式、二次设备配置等内容。GOOSE作为信息传输机制，传输模型为应用层、表示层、数据链路层、物理层四层通信体系，它是智能变电站的关键部分，其方案可为变电站运行提供可靠和配置正确的网络配置，从而促进智能变电站的安全稳定运行。

参考文献

[1]刘玮,王海柱,张延旭.智能变电站过程层网络报文特性分析与通信配置研究[J].电力系统保护与控制,2014(05):95.

[2]范建中,马千里.GOOSE通信与应用[J].电力系统化,2007(05):85.

[3]王文龙,杨贵,刘明慧.智能变电站过程层用交换机的研制[J].电力系统自动化,201(08):85.