基于GOOSE通信技术的高压电网运行故障诊断系统设计

面向通用对象的变电站事件(Generic Object Oriented Substation Event,GOOSE)通信技术是一种基于以太网的实时自动化通信协议,广泛应用于电力系统的保护和控制领域。它能够提供快速、可靠的数据交换,特别适用于高压电网的故障诊断。高压电网作为电力传输的主要方式,其稳定性对整个电力系统的安全运行至关重要。电网故障,包括短路、设备故障等,不仅影响供电可靠性,还可能引发更大规模的供电中断。因此,开发一套高效的故障诊断系统对于提前发现并处置潜在故障具有重要意义。基于GOOSE通信技术的高压电网运行故障诊断系统,通过故障自动检测、实时数据处理以及运行故障诊断评估3个步骤,实现对高压电网故障的快速准确诊断,并通过应用测试验证了系统的有效性和实用性。

基于GOOSE机制的地铁供电系统节电保护整定配合方案

地铁供电系统的设备长期处于高负荷运行状态,导致电能质量不稳定,影响节电保护,为此提出基于面向通用对象的变电站事件(Generic Object Oriented Substation Event,GOOSE)机制的地铁供电系统节电保护整定配合方案。在地铁供电系统拓扑结构模型中,利用GOOSE机制的快速通信能力和地铁供电系统直流特征量,选择闭锁自适应级联方向,并确定地铁供电系统电流整定值,实现地铁供电系统节电保护整定配合。仿真测试表明,运用GOOSE机制的地铁供电系统节电保护整定配合方案整定后的供电系统在保证安全性的同时,节约了电能,为地铁运营带来了长远的经济与环境双重效益。

基于站控层GOOSE的站域控制实现方案

提出并实现了基于站控层通用面向对象变电站事件(GOOSE)的站域控制系统。该系统由间隔层装置、监控子系统和站域控制子系统3部分构成,实现了智能变电站内的备用电源自动投入(简称备自投)、过负荷联切、过负荷闭锁等站域控制功能,并利用已有的双冗余站控层网络传输GOOSE报文,有效提高了站域控制动作的实时性,可替代现已使用的各种备自投、过负荷联切等装置和系统,已在多个智能变电站中得到应用。

基于GOOSE通信技术的微电网故障定位及隔离

微电网的运行及故障特性与传统电网区别明显,给微电网保护带来了挑战,为此文中提出了一种基于通用面向对象变电站事件(GOOSE)的微电网故障快速准确定位及隔离技术。将微电网区域化,以任一节点为中心,利用GOOSE通信传递相邻设备的方向过流信息完成微电网的故障定位,并通过GOOSE跳闸信号的传递实现故障隔离。文中从微电网运行特性、故障特性及故障定位隔离、工程实现以及工程验证等方面进行了阐述。此技术能够解决微电网多电源、多结构、多种运行方式(合环、开环、并网、孤岛等)、网络拓扑变化情况下的故障快速准确定位及隔离。目前,该技术已应用于多个工程项目,验证了其正确性和可行性。

配电网分布式控制实时数据的GOOSE over UDP传输方式

分布式控制是智能配电网实现广域保护、控制应用的重要方式,报文的实时性是影响分布式控制性能的关键因素。文中在分析配电网分布式控制应用对通信的要求基础上,对现有的快速报文传输方式进行了比较,提出了基于用户数据报协议(UDP),用通用面向对象变电站事件(GOOSE)机制传输实时报文(GOOSE over UDP)的方案,可实现快速报文在广域网传输。通过试验平台对该方案的传输性能进行了测试,测得配电终端之间传输延时最大不超过10 ms,满足配电网分布式控制应用的需求。

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。

智能变电站继电保护GOOSE网络跳闸探讨

现有智能变电站继电保护大多数采用"直采直跳"的模式,但存在装置光口和光缆敷设过多、配置复杂、维护困难等不足。分析了通用面向对象变电站事件(GOOSE)报文传输延时,结果表明网络传输延时占比较小,与网跳相比,直跳并没有优势。分析了GOOSE网跳安全性,提出间隔交换机或检修虚拟局域网(VLAN)可以提高检修扩建情况下的安全性。针对二次设备提出了网跳关键技术及验证测试方案,提出了继电保护应用网络跳闸的网络方案和约束条件。

变电站GOOSE报文在IED中的实时处理

报文的通信延迟包括传输延迟和处理延迟2部分。IEC61850标准将面向通用对象的变电站事件(GOOSE)报文直接映射到数据链路层,能有效减少传输延迟。文中对GOOSE报文在变电站智能电子设备(IED)中的处理延迟进行了研究。分析了前后台方式的嵌入式系统在变电站IED中处理实时报文方面的不足,提出在IED中采用具有强实时内核的操作系统,并针对IED中实时报文和非实时报文混合处理环境需求,在RTAI实时操作系统上设计了保障GOOSE报文处理实时性的方案。实验验证了该方案的有效性和实用性。该研究结果对于使用IEC 61850的变电站IED过程总线通信设计具有参考意义。

GOOSE信号闭锁在煤矿供电系统防越级跳闸中的应用

针对煤矿井下供电系统在短路故障时出现越级跳闸的问题,在煤矿井下现有微机综保装置和高速安全监控网络的基础上,设计了基于GOOSE通信的闭锁模块。利用GOOSE通信机制的实时性和可靠性,当发生短路故障时在供电系统上下级线路综保装置间传送闭锁信号,可以快速准确地确定故障点位置。测试表明GOOSE信号闭锁模块在短路故障时能释放距故障点最近综保装置的跳闸信号,满足继电保护选择性,有效防止越级跳闸现象。

智能变电站中SMV网和GOOSE网共网可能性探讨

简述目前智能变电站的常用网络架构,分析采样值(sampled measured value,SMV)网和面向对象的变电站通用事件(generic object oriented substation event,GOOSE)网共网所面临的网络设备和智能设备的处理能力、数据实时性和网络可靠性、网络故障情况下对变电站的影响等技术问题。在此基础上对SMV网和GOOSE网共网进行可行性探讨,对所分析的问题逐一提出解决方法,最终得出了基于报文优先级控制、交换机端口数量限制、虚拟局域网(virtual local area network,VLAN)和GARP组播注册协议(GARP multicast registration protocol,GMRP)分类流量控制等应用的SMV网和GOOSE网共网解决方案。并且搭建试验台对SMV网GOOSE网共网和分网方案进行了对比试验和分析,其结果具有参考价值。

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。

GOOSE协议分析及其在工业过程控制中的应用

面向通用对象的变电站事件(GOOSE)是IEC 61850规约的一个崭新应用,其采用点对点(P2P)通信模式。P2P模式消除了主/从通信方式和串行通信方式存在的缺陷,可以快速、可靠地传输数据。对GOOSE通信协议进行了分析,并使用GOOSE协议开发了一种工业过程控制器。该控制器取得了良好的应用效果。

GOOSE通信与应用

IEC 61850标准的通信模式有客户/服务器(C/S)模式和P2P(peer-to-peer)模式2种,面向通用对象的变电站事件(GOOSE)作为IEC 61850的一个全新应用,采用了P2P模式,并应用了许多最新的网络与通信技术,使许多新的应用成为可能。文中对GOOSE通信协议栈进行了分析,并对GOOSE应用的一些关键问题进行了研究,如虚拟局域网(VLAN)的划分、时间的测试、GOOSE辅助工具等。

基于GOOSE的变电站在线式五防系统的实现

介绍了一种基于面向对象的通用变电站事件(generic object oriented substation event,GOOSE)技术的变电站在线式五防系统。首先分析了传统微机五防所存在的缺点,接着介绍GOOSE技术的基本情况,并对变电站在线式五防系统进行了全面概述,然后详细分析了本系统具体各模块的实现方式包括监控后台、测控屏柜、智能操作箱及锁具的实现,最后针对本系统在运行当中可能出现的各种异常情况提出了处理建议。主要阐述该在线式五防系统如何设计和实现,能方便的解决传统微机五防的缺点,在今后变电站的五防系统建设中具有良好的应用前景。

基于GOOSE的10kV备用电源自动投入装置故障分析

广州供电局110kV三江变电站采用面向通用对象的变电站事件(generic object oriented substation event,GOOSE)技术的10kV备用电源自动投入(简称备自投)装置频繁发出"装置内部故障"及"通信故障"信号,为此,介绍了基于GOOSE的备自投原理,对该装置的故障现象进行分析,找出故障原因是由于负荷在"无流"定值临界点时主变压器后备保护频繁启动而引起的,修改"无流"定值后解决了故障问题。此外,若装置损坏,更换装置并下装配置数据后需对装置进行有关GOOSE的保护功能测试,测试通过后才能将装置投入运行,以避免出现因GOOSE配置错误而带来的保护误动等情况。

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。

基于SVG的GOOSE智能变电站二次回路的可视化研究

文章提出了一种自动提取变电站事件(GOOSE)信息、动态生成智能电子设备(IED)拓扑图和GOOSE的"虚端子"图,并利用可缩放矢量图形(SVG)显示出来的方法。以数字二次回路所包含的内容来仿真和展现传统二次回路的实物连接,既可了解该变电站的GOOSE二次回路,又可验证SCD模型与工程设计图纸是否相符。因此,方便调试和检修人员配置、调试和检修数字二次回路,可以更加直观地了解二次回路的状态。在变电站的调试、验收过程中极大地提高了工作效率。

XMPP和GOOSE在分布式馈线自动化中的应用

为实现分布式馈线自动化的智能终端间的互操作,保证终端的通信安全,文中提出了采用内置安全的可扩展消息和在线表示协议(XMPP)与基于用户数据报协议(UDP)的通用面向对象变电站事件(GOOSE)结合的IEC 61850通信映射方案。该方案使用基于哈希获取随机子集(HORS)一次性签名的安全防护方案以保证GOOSE报文的通信安全。在配电终端上使用该方案开发了基于代理式的分布式馈线自动化(FA)测试系统。测试结果说明,该方案能够满足速动型分布式FA要求。

基于GOOSE的区域保护控制系统站间通信技术

传统的电力系统安全稳定控制系统站间通信方案已不能适应区域保护与控制系统的要求,基于此,根据电力系统通信网络的发展现状和区域保护控制系统的架构和通信需求,借鉴智能变电站过程层面向通用对象的变电站事件(generic object oriented substation event,GOOSE)通信报文机制,提出在广域网实现基于GOOSE的站间组播通信。依据GOOSE报文的特性,分析站间通信的组网方案、带宽控制和系统配置方案等,以广州荔城区域保护与保护控制系统为典型案例进行验证,结果表明基于GOOSE的站间组播通信方案稳定可靠、传输数据量大、重用性和互操作性好,符合当前技术发展趋势,满足区域保护控制系统站间信息交互的需求。

基于GOOSE通信技术的高压电网运行故障定位方法研究

常规的高压电网运行故障定位方法存在故障定位周期较长、定位结果相对误差较大的问题,因此引入面向通用对象的变电站事件(Generic Object Oriented Substation Event,GOOSE)通信技术,开展了基于GOOSE通信技术的高压电网运行故障定位方法研究。处理电网故障波形信号,建立并计算故障特征量和基于GOOSE通信技术的故障测距模型,实时测量电网运行故障距离。在此基础上,识别电网运行故障类型,定位高压电网运行故障区段。测试结果表明,提出的方法应用后,故障定位相对误差最大不超过0.4%,故障定位准确率得到了显著提升。