GOOSE协议及其在系统完整性保护方案中的应用.docxVIP

GOOSE协议及其在系统完整性保护方案中的应用

摘要：IEC61850标准发展的下一步是扩展其在变电站外的应用，它改进了许多其功能，以便更好用于智能电网。本文讨论了R-GOOSE消息的定义、与传统GOOSE的区别及其在系统完整性保护方案中的应用。

关键词：IEC61850；智能电网；R-GOOSE；GOOSE；IED；SIP；

引言

近十年来，因为GOOSE（通用面向对象变电站事件）消息这一特点使IEC61850被确定为智能电网的基本技术和核心要素。它支持IED（多功能智能电子设备）之间的点对点通信，满足保护和自动化所需的高速性能要求。但它最初设计却是变电站内通过局域网使用的不可路由消息。用于变电站保护的GOOSE消息对广域保护系统中的IED来说非常具有吸引力。本文首先介绍了可路由GOOSE（R-GOOSE）的概念，然后讨论了它在广域保护和控制中的应用。

即使GOOSE消息已经用于变电站外的保护和自动化应用，但它们通过广域网传输使它们容易受到网络攻击。为了解决这些问题，IECTC57第10工作组编制了IEC6185090-5，其中定义了广域网上同步相量和GOOSE的通信。通信基于完整的七层OSI堆栈，采用TCP/UDP广播。本文还根据IEC62351标准中的定义描述了端到端网络安全的使用。

安全点对点通信允许在分布式广域保护系统中使用R-GOOSE消息，现场IED和广域保护系统控制器之间的双向信息交换，用于监测电力系统，以及执行隔离故障区段和维持电网稳定所需的操作。

1、系统完整性保护方案

系统完整性保护方案（SIP）是一种分布式系统。它基于电力系统中不同变电站或馈线上的IED之间的信息和控制信号交换。通过不同的高级保护和控制功能，在保持电力系统的可靠性方面起着非常关键的作用，例如：

系统重新配置

自适应保护设置控制

分布式能源控制

负荷管理

甩负荷

由于其起着关键作用，所以在投入使用之前必须经过适当的测试是非常重要的。SIP包含了系统监控、保护和操作三种主要功能，其中“系统监控”的功能是检测电力系统拓扑结构的变化、系统负载的变化和发电量的变化。“保护”功能是确定上述任何变化或其组合是否对电力系统的稳定性构成威胁。如果存在局部或广域干扰的可能性，则需要做出决定并发送信号，以便采取必要的措施防止干扰或至少限制事件的影响。“操作”的功能是接收来自SIP的信号并在本地执行所需的动作。SIP可以是简单的，也可以是复杂的，根据系统的复杂程度，层次结构中的级别数不同。一个多级SIPS系统一般使用IED作为系统监控和操作设备。并且这样大范围的保护系统需要不同类型的通信接口，每种通信接口可以基于不同的协议并且使用不同类型的通信链路。IEC61850正在发挥越来越重要的作用，因为其在高速数据传输和点对点信息的优势在智能电网系统中起着关键作用。如电流、电压、有功和无功功率测量，同步相量测量，监测与输电线路、变压器和发电机相关的断路器的状态。以及操作断路器或其他开关设备。

2、GOOSE和R-GOOSE的对比

GOOSE消息使用三层堆栈和MAC多广播协议，专为点对点变电站通信而设计。

点对点是IEC61850的基础特征通信类型，是该标准的显著特点之一，对保护和控制非常有优势。与主/从通信方式不同，连接到变电站通信网络的任意对IED都具有同等的信息交换权力，基于IEC61850的保护和控制系统中的高速点对点通信采用了一种专门设计的方法来满足各种要求。非常重要的是，GSE模型的概念不是基于命令，而是基于特定变电站事件已发生的函数的发送指示。它使用无连接的发布者-订阅者通信机制，旨在支持不同设备或应用程序之间的可靠高速通信，并允许通过通信消息交换替换设备之间的硬接线信号，同时改进保护、自动化和控制系统的功能。该模型包括一些可用于提高系统可靠性和可用性的功能，同时在供应商的实施中正确使用这些特性将减少维护并提高系统的灵活性。虽然最初GOOSE是为变电站通信而开发的，但由于它的诸多优异特性，所以有必要将其用于变电站到变电站或广域通信。

为了理解变电站GOOSE和广域GOOSE之间的区别，我们需要研究通用变电站事件模型的一些细节。GSE方法可以看作是一种逻辑设备上报的机制，因此速度性能、可用性和可靠性是否能实现取决于设备的性能。

GOOSE消息中的数据是定义为数据集成员的数据属性值的集合,接收器从本地缓冲区读取值,发布服务器中的GSE控制用于控制进程，如果至少一个数据属性的值已经改变，则发布者的传输缓冲器用本地服务“PUBLISH”更新，并且用GOOSE消息传输这些值。发布者/订阅者机制允许源IED到达多个接收IED，从而显着提高通信接口的效率。在变电站通信网络中，这是基于在以太网中使用MAC多播目标地址。

GOOSE消