為了對(duì)面向通用對(duì)象的變電站事件 (GOOSE) 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行性能分析、狀態(tài)預(yù)警、故障定位及事故再現(xiàn)，本文研究并設(shè)計(jì)了一套智能變電站通信網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。通過(guò)分析智能變電站的變電站配置描述(SCD)和配置后的智能電子裝置描述(CID)等配置文件及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⒎抡鍳OOSE 網(wǎng)絡(luò)的傳輸機(jī)制、模擬智能電子設(shè)備(IED)節(jié)點(diǎn)在典型運(yùn)行狀態(tài)下的傳輸報(bào)文等方法，構(gòu)建以系統(tǒng)平臺(tái)層、設(shè)備接口層和數(shù)據(jù)層為功能域劃分的系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)。通過(guò)詳細(xì)論述各層級(jí)的核心組件、主要功能和實(shí)現(xiàn)原理，論證了系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)的可行性和主要功能的實(shí)用性。

　　基于IEC61850協(xié)議的智能變電站結(jié)構(gòu)

　　IEC61850基于分布、分層理論體系，把變電站自動(dòng)化系統(tǒng)分成變電站層、間隔層、過(guò)程層，IEC61850將傳統(tǒng)的二次設(shè)備直連模式變?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)模式，從過(guò)程層到間隔層、間隔層到變電站層都使用工業(yè)以太網(wǎng)。每個(gè)IED設(shè)備由服務(wù)器和應(yīng)用組成，IEC61850標(biāo)準(zhǔn)將服務(wù)器分層為邏輯設(shè)備-邏輯節(jié)點(diǎn)-數(shù)據(jù)對(duì)象-數(shù)據(jù)屬性，由于這種分層要有相應(yīng)的抽象服務(wù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，加上抽象通信服務(wù)接口提供的服務(wù)就可建立起完整的分層數(shù)據(jù)模型，這種方法可用于重構(gòu)配置，很容易獲得新加入的設(shè)備名稱和管理設(shè)備屬性。智能變電站結(jié)構(gòu)如下圖所示。

　　IEC61850協(xié)議應(yīng)用研究分析

　　目前國(guó)內(nèi)基于IEC61850的智能變電站應(yīng)用正處于推廣運(yùn)行階段，已有研究主要集中在基于IEC61850的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架、交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)性能、IED數(shù)據(jù)模型描述以及GOOSE報(bào)文傳輸機(jī)制等領(lǐng)域。對(duì)GOOSE網(wǎng)絡(luò)仿真的研究，大多是借助OPNET或NS2等基于TCP/IP協(xié)議簇的網(wǎng)絡(luò)仿真軟件給出模擬仿真。利用通用網(wǎng)絡(luò)仿真軟件模擬IEC61850網(wǎng)絡(luò)行為，只能模擬網(wǎng)絡(luò)流量，不能模擬數(shù)據(jù)包性質(zhì)，因?yàn)镮EC61850協(xié)議是從應(yīng)用層直接映射到數(shù)據(jù)鏈路層，沒有表示層、會(huì)話層、傳輸層和網(wǎng)絡(luò)層，所以無(wú)法直接利用現(xiàn)有的通用網(wǎng)絡(luò)仿真軟件模擬IEC61850網(wǎng)絡(luò)。部分研究從理論上提出了對(duì)GOOSE報(bào)文進(jìn)行捕獲、分析，但只分析、模擬了部分智能變電站網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行性能;對(duì)GOOSE網(wǎng)絡(luò)故障定位、GOOSE網(wǎng)路事故再現(xiàn)以及在GOOSE報(bào)文捕獲基礎(chǔ)上進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)性能分析、報(bào)文故障分析、故障定位和故障重現(xiàn)等問(wèn)題的研究還不深入。如荷蘭KEMA公司的UniCA 61850分析儀，可分析61850信息，用于智能終端設(shè)備的61850符合性與互操作性認(rèn)證;國(guó)內(nèi)已有遵循IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的故障錄波器，主要用于接收記錄IEC61850 9-1報(bào)文和GOOSE報(bào)文，難以綜合分析通信網(wǎng)性能狀況;二次設(shè)備廠商自有工具則是面向安裝調(diào)試與配置，不是面向生產(chǎn)、運(yùn)行、維護(hù)和管理，功能較弱。

　　智能變電站通信網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　智能變電站通信網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)分為系統(tǒng)平臺(tái)層、設(shè)備接口層和數(shù)據(jù)層3部分，系統(tǒng)整體平臺(tái)采用插件式結(jié)構(gòu)，有利于系統(tǒng)新功能的擴(kuò)展，智能變電站通信網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)如下圖所示。

　　智能變電站通信網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，根據(jù)智能變電站的SCD、CID等配置文件及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，仿真GOOSE網(wǎng)絡(luò)的傳輸機(jī)制，模擬各IED節(jié)點(diǎn)在各種典型運(yùn)行狀態(tài)下的傳輸報(bào)文等環(huán)節(jié)展開，關(guān)鍵環(huán)節(jié)如下。

　　1)基于IEC61850和變電站保護(hù)機(jī)制，建立變電站網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(含變電站IED設(shè)備節(jié)點(diǎn))模型庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建模型庫(kù)、協(xié)議庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)故障模型庫(kù)、誤差報(bào)文再現(xiàn)模型及模型庫(kù)管理算法。

　　2)建立GOOSE報(bào)文解析匹配模型、實(shí)時(shí)解析GOOSE報(bào)文，快速實(shí)現(xiàn)ASN.1解碼、GOOSE事件分析和GOOSE語(yǔ)義分析。

　　3)依據(jù)變電站保護(hù)機(jī)制，對(duì)各類信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性要求，定義事件優(yōu)先級(jí);確定事件排序、事件觸發(fā)、事件再現(xiàn)的關(guān)聯(lián)機(jī)制及事件同步關(guān)系。

　　4)基于變電站節(jié)點(diǎn)模型和事件抽象集，實(shí)現(xiàn)變電站事件模擬和網(wǎng)絡(luò)仿真。

　　結(jié)語(yǔ)

　　隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，智能變電站在運(yùn)行可靠性、運(yùn)維可操作性方面的優(yōu)勢(shì)，將全面取代傳統(tǒng)變電站，對(duì)智能變電站數(shù)據(jù)通信的監(jiān)控、故障查找、仿真模擬和培訓(xùn)等研究也逐步開展。本文通過(guò)智能變電站結(jié)構(gòu)闡述了基于IEC61850規(guī)約的GOOSE網(wǎng)絡(luò)在智能變電站中的重要性，結(jié)合IED 節(jié)點(diǎn)設(shè)備文件、SCD文件，構(gòu)建GOOSE通信網(wǎng)絡(luò)模型、數(shù)據(jù)報(bào)文捕獲和解析，從而實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)數(shù)據(jù)的監(jiān)控、故障查找、仿真模擬的方法和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，重點(diǎn)介紹了智能變電站通信網(wǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。隨著技術(shù)發(fā)展、智能變電站的大規(guī)模應(yīng)用，將會(huì)出現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的新需求和解決技術(shù)，只有持續(xù)投入研究和跟蹤最新技術(shù)發(fā)展，才能逐步完善系統(tǒng)功能，適應(yīng)智能變電站數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的發(fā)展和需求。