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    61850报文讲解 IEC-61850,GOOSE报文研究

    分类:毕业祝福语 时间:2019-06-06 本文已影响

      【摘 要】IEC-61850通信协议是一个完整的变电站通信体系,对于实现设备间的互操作具有重要意义,是实现数字化变电站的基础,数字化变电站是智能电网的关键部分。GOOSE是IEC-61850中定义的一种通用变电站事件模型类。本文分析了GOOSE的控制和报文规范,详细介绍了GOOSE报文语法结构。
      【关键词】IEC-61850;GOOSE报文;数字化变电站;通信协议  0.引言
      IEC-61850《变电站网络与通信协议》标准(以下简称IEC-61850)是新一代的变电站网络通信体系,适应分层的IED和变电站自动化系统。它根据电力系统生产过程的特点,制定了满足实时信息传输要求的服务模型,采用抽象通信服务接口、特定通信服务映射,以适应网络发展。与传统的体系相比,有如下突出特点:采用面向对象建模技术,面向设备建模和自我描述,以适应功能扩展,满足应用开放互操作性要求。采用配置语言,配备配置工具,在信息源定义数据和数据属性。定义和传输元数据,扩充数据和设备管理功能,传输采样测量值等,还包括变电站通信网络和系统总体要求、系统和工程管理、一致性测试等。
      IEC-61850标准对变电站系统中所有的通信报文做了详细的规定和分类,并对各种报文的传输做了特殊的通信服务映射。它解决了不同设备和不同系统之间传输时的不兼容,真正实现了设备的互操作性。IEC-61850规定了若干种报文来传输变电站实时数据,每种报文传输值的侧重点不同。其中间隔之间的联闭锁、跳闸信息,基于出线保护IED信息的分布式母线保护,分布式故障录波器通过GOOSE传输,GOOSE采用多播方式。
      本文介绍了IEC-61850各部分的地位和作用,分析了GOOSE报文的控制和报文规范,根据GOOSE报文的定义,介绍了GOOSE报文语法结构。
      1.GOOSE报文机制
      面向系统-范围事件的通用对象即GOOSE是IEC-61850-7-2标准中定义的一种派生于GSE类的通用变电站事件模型。
      分布式变电站自动化系统中,IED共同协助完成自动化功能的场合越来越多,例如间隔层设备之间的防误闭锁、分布式母线保护等,这些功能得以完成的重要前提是众多IED之间数据通信的可靠性和实时性。基于此,IEC-61850标准中定义了通用变电站事件模型GSE,该模型提供了全系统范围内快速可靠地输入输出数据值的功能。
      GSE分为两种不同的控制类和报文结构:一种是面向通用对象的变电站事件GOOSE,支持由数据集(Data-Set)组织的公共数据交换;另一种是通用变电站状态事件GSSE,用于传输状态变位信息。
      1.1 IEC-61850的一般结构
      IEC-61850 第7部分提供各种变电站和馈线装置的内部装置操作。在这些装置之间的通信要求定义对象(即逻辑装置、逻辑结点、数据、数据集、报告控制、记录)以及由对象所提供的服务(即读取、设置、报告、定义、删除)。
      抽象通信服务接口提供如下基本抽象接口。
      (1)在客户应用和远方服务器应用之间的抽象接口;实时的数据访问和检索;控制装置;事件报告和记录;文件传输;装置的自我描述(装置对象字典);数据类型的数据选型和发现。
      (2)快速和可靠的系统-范围事件在一个装置的应用和在不同装置中多个远方应用之间分配。
      (3)采样测量值传输的抽象接口。
      1.2 GOOSE抽象模型
      GOOSE报文传输抽象模型均采用发布者/订阅者结构,它克服了点对点通信结构的缺点,尤其适合于数据流量大且实时性要求高的数据通信;发布者/订阅者结构也符合GOOSE的报文传输本质,是事件驱动。软件复用技术是软件工程学研究的重点,比较热点的是组件复用、设计模式复用及架构复用,IEC-61850大量使用了设计模式复用。为了满足GOOSE报文传输的要求,IEC-61850对发布者/订阅者结构进行了改进,完成以下功能:时序性控制,GOOSE报文传输的时间延迟规定在4ms内;可靠性控制,比如保护跳闸信号的传输;询问-响应。还引入了以下控制参数:报文存活时间;事件序列计数器;状态改变计数器;状态改变时刻。
      1.3 GOOSE报文结构
      GOOSE报文有如下结构,其中SendingIED(发送的智能电子装置)是发送智能电子装置唯一识别报告GOOSE报文的装置;time-stamp(时标)和GOOSE报文有关的时标,指用户数据最后的变化时间,缺省值零指时标不可用;SeqNum(顺序号)每发送一个报文,这个序号加一而且比特对偶不改变状态,如果报文包含了任何GOOSE比特对偶的状态变化,SeqNum(顺序号)复位为零。SeqNum(顺序号)计数达到32位的最大数复位为零;StNUM(状态号)每次IED发送已改变的信息此状态号加一,状态号唯一地标记GOOSE事件,当达到最大计数复归为零。接收的GOOSE报文StNUM没有加一表示在接收的报文中没有状态变化;Usec(微秒)任选项微秒时间分辨率用于GOOSE报文最后的状态变化的“t”时间参数。量程从0到999。如果没有采用,值为零;UserDat(用户数据)包含在GOOSE报文中的用户定义的数据。
      1.4 GOOSE报文控制类别
      由SetGOOSEControlValue服务对GOOSE控制对象进行参数化。GOOSE控制对象按照配置行为激活GOOSE报文传输。GOOSE报文将包含报文已被丢失的信息、状态变位和自上次状态变位以后的时间。上次状态变位以后的时间称为“back time”。 允许接收的IED设置相对给定事件的当地计时器。GetGOOSEControlValue(读取GOOSE控制服务),此服务将返送GOOSE控制属性值给客户,为GetDataObjectValues(读取数据对象值)的特例。
      1.5 GOOSE报文传输
      GOOSE报文的内容可由用户自由定义,不仅可以传输状态信息,还可以传输模拟量信息和时间同步信息。在IEC-61850中,即使外部状态不变,发布者仍然重发GOOSE报文,且重发的时间间隔逐渐增大,这使得报文传输的可靠性与减轻网络流量达到较好的统一。GOOSE报文的传输服务是应用层到表示层,经抽象语法符号ASN.1编码后,直接映射到底层,并采用了先进的交换式以太网技术,确保重要信息的优先级,从而保证了报文传输的实时性。
      2.结论和展望
      GOOSE报文已经在防误闭锁,报文传输等方面有了一定的应用,本文就IEC-61850 GOOSE报文的结构和控制等进行了说明和分析,对其性能进行了分析,全面介绍了GOOSE报文的语法结构。随着智能电网和数字化变电站技术的发展,IEC-61850 GOOSE必将得到更加广泛的应用。
      【参考文献】
      [1]丁峰,陆承宇.基于IEC61850标准的变电站防误闭锁工程应用.电力系统保护与控制,2010,38(9):96-99.

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