馬天龍　呂利旭　侯果山　吳鵬超

摘 要：隨著智能變電站不斷的發(fā)展，智能變電站已經(jīng)成為主流。該文結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，對(duì)智能變電站過(guò)程層組網(wǎng)的原理進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析，并簡(jiǎn)單介紹了過(guò)程層組網(wǎng)的步驟。

關(guān)鍵詞：過(guò)程層 組網(wǎng) GOOSE SV

中圖分類號(hào)：TM464 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）07（a）-0059-03

1 過(guò)程層設(shè)備概念的由來(lái)

智能變電站是采用先進(jìn)、可靠、集成、環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化和信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動(dòng)完成信息采集、測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量和檢測(cè)等基本功能，同時(shí)支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策和協(xié)同互動(dòng)的高級(jí)功能的變電站。這里的“智能設(shè)備”就是相對(duì)于常規(guī)變電站而言的，也就是智能變電站中的過(guò)程層設(shè)備——即智能終端和合并單元。有了過(guò)程層設(shè)備，常規(guī)變電站里數(shù)以萬(wàn)計(jì)的電纜被光纜、光纖所取代。

由于智能變電站中供貨廠家眾多，在組網(wǎng)過(guò)程中各個(gè)廠家都有自己的軟件，但是其中共性是存在的，不然，組網(wǎng)都成問(wèn)題的話，智能變電站就不智能了。我們先來(lái)說(shuō)說(shuō)由GOOSE和SV構(gòu)成的過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)的要素。

2 GOOSE網(wǎng)絡(luò)的形成要素

GOOSE是IEC61850中的一種快速報(bào)文傳輸機(jī)制，用于傳輸變電站內(nèi)IED之間重要的分合閘等實(shí)時(shí)信號(hào)。我們可以把GOOSE網(wǎng)絡(luò)看成是一個(gè)集合，借鑒數(shù)學(xué)中對(duì)集合的定義來(lái)理解GOOSE網(wǎng)絡(luò)形成的要素，如下所示為GOOSE網(wǎng)絡(luò)的集合表達(dá)形式：GOOSE={g（iedname，邏輯設(shè)備，mac地址，APPID）| g（iedname，邏輯設(shè)備，mac地址，APPID）屬于訪問(wèn)點(diǎn)G1}。

這個(gè)名為GOOSE的集合，它的構(gòu)成元素是g，其共同特征就是屬于G1訪問(wèn)點(diǎn)，g代表goose控制塊，它具有（iedname，邏輯設(shè)備，mac地址，APPID）的屬性。如圖1所示，為GOOSE集合的示意圖，我們理解了這個(gè)集合的具體含義也就理解了GOOSE網(wǎng)絡(luò)通訊的原理，對(duì)于理解過(guò)程層組網(wǎng)很有幫助。

首先，來(lái)理解一下訪問(wèn)點(diǎn)。訪問(wèn)點(diǎn)，表征了IED所應(yīng)用的目的網(wǎng)絡(luò)，即網(wǎng)絡(luò)的屬性。一般用S1、G1和M1來(lái)表征不同的網(wǎng)絡(luò)。S1表征通訊網(wǎng)絡(luò)為MMS站控層網(wǎng)絡(luò)。G1表征為GOOSE過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)，發(fā)送GOOSE報(bào)文。M1表征為SV過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)，發(fā)送SV報(bào)文。由于智能站中，智能站中的保護(hù)和測(cè)控裝置都會(huì)參與站控層網(wǎng)絡(luò)和G1網(wǎng)絡(luò)的通訊。一般智能終端的訪問(wèn)點(diǎn)為G1，因?yàn)橹悄芙K端在GOOSE網(wǎng)絡(luò)會(huì)發(fā)送GOOSE信息給需要的IED，比如保護(hù)裝置或者測(cè)控裝置。同樣的道理，合并單元也需要發(fā)送一些GOOSE信息給測(cè)控裝置，比如自身的檢修壓板狀態(tài)，或者是自身的運(yùn)行異常等告警信息。

圖1中的方框代表goose控制塊，它所屬的IED有自己的iedname。比如，PT1101A為110 kVA套主變保護(hù)裝置模型的iedname，其命名規(guī)則是這樣的——首字母代表IED的功能：P代表保護(hù)，C代表測(cè)控，M代表合并單元設(shè)備，I代表智能終端設(shè)備；第二個(gè)字母代表類型：T表示主變，L代表線路，M代表母線，B表示斷路器，G表示公用，CF表示分段或者母聯(lián)，BT代表備自投等；其后的兩位數(shù)字代表電壓等級(jí)：11代表110 kV，35代表35 kV，10代表10 kV，22代表220 kV，33代表330 kV等；緊接著的兩位數(shù)字代表同類IED出現(xiàn)的個(gè)數(shù)；最后用A和B表征該IED是A套或者B套。個(gè)別特殊情況為：MT01表示為1號(hào)主變本體合并單元，IT02為2號(hào)主變本體智能終端等。

在說(shuō)“邏輯設(shè)備”前，我們先理解goose控制塊的含義。每一個(gè)goose控制塊里都有一定數(shù)量的開(kāi)入和開(kāi)出等信息，其具體的功能和意義是根據(jù)其功能而定的。如圖2所示，為IL1101（110 kV線路1智能終端）的G1訪問(wèn)點(diǎn)下，RPIT為其邏輯設(shè)備，其目錄下有4個(gè)GOOSE控制塊，dsGOOSE1為第一個(gè)GOOSE控制塊，里面有斷路器機(jī)構(gòu)及操作回路的信號(hào)。有的GOOSE控制塊里有單、雙點(diǎn)遙信開(kāi)入信息，還有的GOOSE控制塊里有裝置異常信息等。由此可見(jiàn)，邏輯設(shè)備、GOOSE控制塊的關(guān)系也顯而易見(jiàn)了。

下面來(lái)說(shuō)說(shuō)邏輯設(shè)備這個(gè)概念，它可以理解為裝置的CPU號(hào)。單純的保護(hù)裝置只有一個(gè)CPU號(hào)，因而，所有的GOOSE控制塊的信息都是這一個(gè)CPU來(lái)處理。如圖2所示，dsGOOSE1控制塊中的信息，都是由RPIT這個(gè)CPU號(hào)邏輯設(shè)備負(fù)責(zé)處理，在以G1為訪問(wèn)點(diǎn)GOOSE網(wǎng)絡(luò)中，給訂閱了這些GOOSE信息的其他設(shè)備（保護(hù)和測(cè)控裝置）按照一定規(guī)則發(fā)送已經(jīng)訂閱的信息，這個(gè)規(guī)則就是IEC61850協(xié)議中的GOOSE報(bào)文規(guī)則。如果有保護(hù)和測(cè)控在一起的話，一般它們都會(huì)有兩個(gè)CPU，分別處理保護(hù)和測(cè)控信息，保護(hù)CPU要發(fā)保護(hù)跳閘信息，測(cè)控CPU要發(fā)遙控刀閘、斷路器等信息，那它的邏輯設(shè)備必然就有兩個(gè)并且相互獨(dú)立。至于這些邏輯設(shè)備的具體名稱，都是封裝在IED內(nèi)的，沒(méi)有必要修改。

而IEC61850協(xié)議中的GOOSE報(bào)文規(guī)則就是每個(gè)GOOSE控制塊要有MAC地址和APPID。GOOSE網(wǎng)絡(luò)有明確規(guī)定：MAC地址范圍在01-0C-CD-01-00-01和01-0C-CD-01-03-FF之間，APPID的范圍是1001H-03FFH，并且要求MAC地址和APPID在GOOSE網(wǎng)絡(luò)中是唯一的。這樣的話，同一個(gè)邏輯設(shè)備下的不同GOOSE控制塊之間它們可以通過(guò)以上兩者進(jìn)行區(qū)分。一般在查找GOOSE網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題時(shí)，要看的主要就是這個(gè)。

3 SV網(wǎng)絡(luò)形成的要素

SV（Smapled Value）， 也叫SMV（Smapled Measured Value），指的是采樣測(cè)量值，用于傳輸數(shù)字采樣信息。提到傳輸，它必然有自己的網(wǎng)絡(luò)，需要在獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)中傳輸。我們可以用同樣的方法來(lái)分析SV網(wǎng)絡(luò)的要素。如下為SV的集合表達(dá)方式。

SV={m（iedname，邏輯設(shè)備，sv控制塊，mac地址，APPID，VLAN_ID）| m（iedname，邏輯設(shè)備，sv控制塊，MAC地址，APPID，VLAN_ID）屬于訪問(wèn)點(diǎn)M1}。與GOOSE十分相似，所不同的是，多了一個(gè)VLAND_ID的參數(shù)，這個(gè)參數(shù)至關(guān)重要。如圖3所示，為SV集合示意圖。

如圖3所示，SV集合中的元素是屬于某個(gè)合并單元的SV控制塊，共同構(gòu)成訪問(wèn)點(diǎn)M1，它們都負(fù)責(zé)發(fā)送SV信息，換句話說(shuō)，合并單元構(gòu)成了SV網(wǎng)絡(luò)起點(diǎn)。邏輯設(shè)備和SMV控制塊的功能與GOOSE中的一樣。

SV網(wǎng)絡(luò)中，APPID的范圍為4001H-7FFFH。在SV網(wǎng)絡(luò)中， mac地址和APPID用以區(qū)分SV控制塊。

下面來(lái)說(shuō)說(shuō)VLAN_ID。合并單元以IEC61850的9-2報(bào)文形式將實(shí)時(shí)采樣值發(fā)送到組網(wǎng)交換機(jī)上，組網(wǎng)內(nèi)的任何設(shè)備都可以收到。在實(shí)際工程應(yīng)用中，往往SV會(huì)和GOOSE共網(wǎng)，這種情況下，SV報(bào)文的流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于GOOSE流量。組網(wǎng)上的設(shè)備可以有選擇的訂閱SV，就可以通過(guò)選擇SV的VLAN_ID實(shí)現(xiàn)過(guò)濾，即通過(guò)在交換機(jī)上設(shè)置某個(gè)光口運(yùn)行通過(guò)的VLAN_ID來(lái)訂閱SV。通過(guò)這種方式，減少了組網(wǎng)交換機(jī)的壓力，也避免了GS和SV的相互影響。

舉個(gè)例子：比如CT1101需要從組網(wǎng)交換機(jī)上接收MT1101A的SV（APPID=4011H，VLAN_ID=20H），而主變的組網(wǎng)交換機(jī)上會(huì)同時(shí)有MT1101A（APPID=4011H，VLAN_ID=20H）、MT1001A（APPID=4012H，VLAN_ID=21H）、MT3501A（APPID=4013H，VLAN_ID=22H）等SV，通過(guò)設(shè)置CT1101在交換機(jī)上所連接的光口允許通過(guò)的VLAN_ID為32（20H），這樣就只有MT1101A的SV通過(guò)。

4 過(guò)程層組網(wǎng)步驟

只要明白了GS和SV網(wǎng)絡(luò)的要素，對(duì)于我們進(jìn)行組網(wǎng)工作很有幫助，下面就簡(jiǎn)單介紹一下組網(wǎng)步驟。

第一步，收集全站過(guò)程層和間隔層設(shè)備的模型，組成SCD，進(jìn)行GOOSE和SV網(wǎng)絡(luò)配置。在GOOSE網(wǎng)絡(luò)中，把發(fā)GOOSE的IED的所有g(shù)oose控制塊納入G1訪問(wèn)點(diǎn)內(nèi)，修改MAC地址和APPID。在SV網(wǎng)絡(luò)中，把發(fā)送SV的IED的所有SV控制塊納入到M1訪問(wèn)點(diǎn)中，設(shè)置MAC地址、APPID和VLAN_ID。

第二步，對(duì)照設(shè)計(jì)提供的虛端子表、連虛端子。即完成（1）保護(hù)、測(cè)控裝置接收合并單元的SV，以及智能終端的GOOSE的過(guò)程；（2）智能終端接收保護(hù)裝置的GOOSE的過(guò)程；（3）保護(hù)裝置接收其他保護(hù)裝置的GOOSE的過(guò)程。如圖4所示，為CT1101的部分GOOSE虛端子，按照設(shè)計(jì)提供的虛端子，用CT1101中的斷路器位置、刀閘位置和告警信號(hào)去對(duì)應(yīng)接收智能終端發(fā)送過(guò)來(lái)的斷路器位置、刀閘位置及其他告警信息。

圖5所示的為PT1101A所接收的SV的部分虛端子信息，保護(hù)裝置為了提高精度和準(zhǔn)確率，采用雙AD采樣，外加核定延時(shí)。

第三步，光口綁定。無(wú)論是保護(hù)測(cè)控裝置，還是智能終端、合并單元都要進(jìn)行這一步。就是要告訴裝置用哪一個(gè)光口接收、用哪一個(gè)光口發(fā)送。

第四步，完善光路。通過(guò)跳纖和尾纜打通組網(wǎng)的光路。有從裝置背板光口去本屏光纖配線架（一般通過(guò)光配到智能終端和合并單元）的，有到組網(wǎng)交換機(jī)的。盡可能的按照施工圖紙來(lái)完善，如有必要修改，記得做好標(biāo)記。

第五步，通過(guò)配置好的SCD文件轉(zhuǎn)化生成裝置可識(shí)別的文件，來(lái)激活過(guò)程層接口板卡的光口，過(guò)程層接口板卡負(fù)責(zé)把CPU要發(fā)送的信息轉(zhuǎn)換成光信息，指定從某個(gè)光口發(fā)出，同時(shí)，過(guò)程層板卡從某個(gè)光口接收到的光信息，轉(zhuǎn)換成電信息，傳給裝置的CPU。

這樣完整的過(guò)程層組網(wǎng)步驟就完成了，剩下的就是通過(guò)不斷的測(cè)試，來(lái)發(fā)現(xiàn)虛端子配置或者裝置配置問(wèn)題，并處理問(wèn)題。

5 結(jié)語(yǔ)

從智能變電站誕生之初，過(guò)程層組網(wǎng)就一直是智能站中最重要的環(huán)節(jié)。該文利用“集合”的概念介紹了GOOSE網(wǎng)絡(luò)和SV網(wǎng)絡(luò)形成的要素，對(duì)組網(wǎng)原理做了簡(jiǎn)單易懂的說(shuō)明和解釋，對(duì)于初識(shí)智能變電站的人有很好的學(xué)習(xí)和借鑒意義。通過(guò)實(shí)際工作中借鑒該文經(jīng)驗(yàn)，可以加深對(duì)過(guò)程層組網(wǎng)概念的理解，有助于分析和處理過(guò)程層組網(wǎng)問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

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