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提高GOOSE网络应用可靠性措施

加入收藏〗 发布时间:2017-07-21
  【摘 要】本文介绍GOOSE网络技术在电力监控系统中的应用,在此基础上分析其安全性的重要性,针对数字化变电所中GOOSE网络可能出现的故障进行可靠性风险分析评估,并提出相应解决方案。系统利用当前的计算机网路技术,同时进行软件技术的开发,对矿井电力监控系统进行实时监控和综合管理,实现对井上、井下改造后的供电系统无盲点检测监控,实现井上、井下一体化无缝监控管理,同时也为实现矿井供电自动化、现代化奠定坚实基础。
 
  【关键词】GOOSE网络;无缝监控管理;基础※基金项目:2014年工信部物联网发展专项资金项目“

  0引言
 
  平煤股份八矿虽已具备基本的数字化变电所基本功能,但管理模式还是在井下现场每个变电所硐室安排配电工 24 小时值班, 电力调度人员在井上值班。 该管理模式不仅与当前煤矿企业高速发展的综合自动化信息化不协调,且存在效率低下、只能治患不能防患的弊端。 为此,结合当前企业发展、技术进步的大好形势,决定在电力监控系统中采用 GOOSE 网络技术。因此,如何在现有的数字化变电所方案基础上提高 GOOSE 报文的可靠性至关重要。针对数字化变电所中 GOOSE 网络可能出现的故障进行可靠性风险分析,可为解决这些异常行为提出可行性方案,提高其可靠性的措施。
 
  1 GOOSE服务
 
  GOOSE 服务是一种替代传统的智能电子设备间硬接线的网络数字通信方式, 以高速 P2P 通信为基础。 它的出现给数字化变电所IEC61850 逻辑节点间的通信及跳闸保护提供可靠、高效、快速的方法。
 
  在八矿综合电力监控系统的工程实施方案中,提出针对各种类型保护及智能终端设备的数据采集和信息通信的一套完善技术方案。
 
  1.1 系统网络架构
 
  系统利用井下千兆工业以太环网作为通信基础,将系统分为间地面监控中心、通讯管理层和供电系统三层。
 
  地面监控中心: 按照煤矿运行要求对供电系统运行参数进行检测、显示、定时打印制表及与上级系统通讯,并将原先站内智能设备接入地面监控中心,实现井上、井下供电系统的遥测、遥信、遥控和遥调等功能,确保供电系统安全运行,提高矿井整体生产水平,实现数字化矿井的建设目标。
 
  信息通讯管理:建立用电计量考核系统,为节能降耗提供科学指导方案。 提高地面供电开关和井下高压防爆开关保护动作的可靠性和灵敏性,解决线路越级跳闸、接地选线及开关柜温度测量问题。 提高井下低压供电系统馈电开关保护动作的安全性、可靠性和灵敏性,实现低压供电系统的自动化控制。 优化接线方式,使改造后的设备更有可靠性和适用性;改造后设备的各种性能须通过有资质的检验部门试验验证,并符合相关规定。
 
  供电系统:供电系统包括各个变电所已配置的低压第三方厂家保护装置,此次方案主要是改造高压和低压保护装置及照明综保。 供电系统首先处理各种不同规约的信息,将信息存入实时数据库,为系统其它模块提供数据来源。 当系统收到的数据超出正常范围进行复位。精确记录系统开关状态、 综合保护装置动作信号等及事件发生的时刻、事件性质和名称。
 
  1.2 GOOSE 网络
 
  整个电力监控网络采用分层分布式光纤以太网结构,在地面设置电力监控中心,为系统主站,井上下各个变电站为一个独立分站。 运行人员通过地面监控中心即可实现对井上下变电站实时情况进行监视和控制。 各个井上下变电站相互独立,互不影响,是个完整子系统。 各个井上下变电站通过现有光纤形成一个独立网络,通过把变电站监控信息经井下主干工业以太环网传输到地面监控中心,使各个变电所间的信息能快速交换。 既可节省资源,又不占用主骨干网的光纤。
 
  系统采用井上下工业以太环网的基本功能, 划分 GOOSE 系统专用通信 VLAN,有效保证交换机端口数据流量。 采用环网通信方式有效保证一旦有一台保护装置出现故障或任意线路中断,都不会影响整个网络的运行,能有效避免对网络风暴等严重故障。
 
  1.3 GOOSE 通讯处理
 
  系统对各种不同规约的信息进行分析处理, 然后发送和接收遥测、遥信、遥控、系统对时等信息,同时将实时的数据按照一种固定格式存入实时数据库。 其基本的规约包括部颁 CDT 规约,部颁 SC-1801规约,DNP3.0 规约等上十种通用标准规约,同时预留规约接口,使用户方便扩充通讯规约。 系统能同时处理 8 个通道信息,实时数据刷新周期小于 3 秒。
 
  2 GOOSE网络安全性分析
 
  在数字化变电所中,继电保护的安全性主要由不误动的可靠性体现。 设计时应考虑如运行、扩建、检修等情况的安全性,在采用 GOOSE网络时考虑对网络交换机分配模式的影响。 针对数字化变电所中电力系统的继电保护有按间隔配置的特殊性, 间隔间信号的联系较少,甚至没有信号间联系,而母线及其上所有间隔间都存在信号联系。 这些信号量和继电保护配置及一次接线方式的关系较密切,因此,可按间隔分散配置交换机, 划分 VLAN, 对大部分只和本间隔有联系的GOOSE 多播报文在本间隔交换机内进行信息传输。
 
  按间隔分散配置交换机不仅易隔离间隔间多播报文,提高系统运行的安全性,也利于继电保护的检修和扩建。 在进行间隔检修时只需把母线交换机到间隔交换机的连接断开。 在进行间隔扩建时,先把间隔内的保护调试完毕后才能把间隔交换机接入到母线交换机中调试。这种方式无论检修还是扩建,安全性都较可靠,且措施实行较简便。 同时, 按分散配置还一定程度上减少单台交换机对整个系统的影响,提高系统运行的安全性、可靠性。
 
  3提高GOOSE网络应用可靠性措施
 
  GOOSE 网络结构的选择是提高继电保护的重要外因, 而相应功能的保护装置则是体现其应用性能的内因。 所以,在数字化变电所中采取适合的网络保护 GOOSE 网络跳闸可靠性的信息传递非常重要,而提高各项软硬件性能的措施是其中关键。 措施有以下几点:
 
  3.1 保护装置保护 GOOSE 专用网络报文的接口要独立 MMS 报文接口。 为提高信号处理的实时性,将该网络接口直接与保护 DSP 相连。
 
  3.2 为确保数据传输不丢失,保护装置应具有双重化的光纤口用来连接独立的 GOOSE 双网。
 
  3.3 只有在保护 GOOSE 板中检查到有效的保护启动信号后,才能发送保护动作跳闸 GOOSE 信号。 否则,始终默认这些信号为“0”。
 
  3.4 保护装置要对接收到的 GOOSE 报文多播地址进行严格检查。
 
  3.5 可在装置没有收到预期的 GOOSE 报文时,通过后台软件显示相应的 GOOSE 断链报警信息,提示用户对相关链路进行检查。
 
  4结语
 
  GOOSE 网络技术不仅能实现数据的实时采集和处理,且具事件顺序记录、事故记忆等功能。 该系统具有远程控制功能,可对井下各保护装置进行遥控操作,且将相关信息操作记录存储。系统对遥控操作实行安全管理,具有防误闭锁功能。 系统可自动记录保存每次遥控操作的操作人、时刻、类型等。系统单独组网具备工业以太环网的基本功能,保证系统正常有效稳定运行。 电力监控系统提升煤矿供电安全性、可靠性。 在减员增效等方面意义巨大。
 
  【参考文献】
 
  [1]黄少雄,张 沛超.智 能变电站 GOOSE 网配置方案研究[J].东 北电力技术,2010(10).
  [2]尹中华.数字化变电站 GOOSE 网络跳闸可靠性风险分析[J].中国高新技术企业,2011(34).
  [3]刘戈.数 字化变电站 GOOSE 网 络跳闸可靠性风险分析[J].科技创新与应用,2014(33).

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