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面向通用对象的变电站事件（GOOSE）实时解析和预警系统

作　者: 张帆
导　师: 蔡泽祥；曾耿晖
学　校: 华南理工大学
专　业: 电气工程
关键词: IEC61850 GOOSE 实时解析在线预警
分类号: TM63
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 148次
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内容摘要

随着数字化变电站相关技术的日益完善,数字化变电站逐步进入大规模实用阶段。在数字化变电站中,过程层网络连接一次设备和间隔层设备,完成间隔层设备与一次设备之间、间隔层设备之间的实时信息交换,其用数字传输技术(光纤以太网)替代了常规变电站中沿用多年的二次电缆,为实现数据共享和设备的互操作性提供了必要的技术基础,这一重大变革将对未来变电站中二次设备的形态、设备调试流程、变电站检修和运行规范等各个方面都将产生深刻的影响。经过国内外多年的数字化变电站建设实践及运行经验,面向通用对象的变电站事件(GOOSE)已经成功的应用于传送实时跳闸信号、间隔逻辑闭锁、检同期等,基于网络传输的数字化保护测试设备也逐步完善。过程层网络的稳定可靠运行和IDE设备之间准确无误的通信过程已经成为数字化变电站成功的关键,对网络运行状况和IED设备之间通信过程的实时分析、监测、管理已经成为数字化变电站安全运行的迫切要求。然而传统的故障录波器由于其原理结构以及架设模式,不能有效地监听、解析网络中的交互信息,当电力系统发生故障时,其不能满足数字化变电站网络条件下事故记录与分析的需要。针对以上的问题,需要一套能够在通信网络、IED设备异常时及时预警,在电网、设备故障后重现当时二次系统网络通信的全过程,分析保护动作行为正确性,辅助继保人员准确定位故障原因的实时在线解析预警系统。本课题通过对GOOSE网络传输机制(包括GOOSE通信模型、GOOSE报文发送、交换网络、报文接收、GOOSE通信的实时性等)关键问题进行研究,提出了GOOSE报文实时解析的步骤和方法,同时针对GOOSE报文广播风暴的检测机制以及GOOSE网络异常事件的分析,提出了网络的预警策略。结合上述研究内容以及现有数字化变电站运行成果,对GOOSE实时解析和预警系统的可行性和实用性进行分析,提出该系统的功能需求,并针对目前数字化变电站主流的几种组网结构进行对比分析,列举出GOOSE实时解析和预警系统在各组网结构下的监听方案,为数字化变电站的运行维护提供有效的分析手段。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-13
  1.1 课题研究背景及意义  10-11
  1.2 课题研究内容  11-13
    1.2.1 GOOSE网络运作机制及GOOSE通信实时性要求  11
    1.2.2 广播风暴危害与检测  11
    1.2.3 通信网络监听方案  11-12
    1.2.4 通信网络实时监听、报文解析及状态在线预警  12-13
第二章 GOOSE机制及实时性要求  13-22
  2.1. GOOSE通信模型  13-18
    2.1.1 GOOSE应用层  13-15
    2.1.2 GOOSE表示层  15-16
    2.1.3 GOOSE链路层  16
    2.1.4 GOOSE报文格式  16-17
    2.1.5 GOOSE的实际应用  17-18
  2.2. GOOSE通信实时性分析  18-19
  2.3. 提高GOOSE实时性的对策  19-21
    2.3.1. 单优先级发送队列模式  19
    2.3.2. 多优先级发送队列模式  19
    2.3.3. GOOSE报文过滤  19-20
    2.3.4. 接收优先级队列  20-21
    2.3.5. IEEE 802.1P  21
  2.4. 本章小结  21-22
第三章 GOOSE广播风暴的检测  22-37
  3.1. 广播风暴的概念  22
  3.2. 广播风暴检测的要求  22-23
  3.3. 现有技术的技术方案  23
  3.4. 广播风暴检测算法分析  23-24
  3.5. CRC16的计算方法  24-28
  3.6. 广播风暴检测算法  28-31
  3.7. 广播风暴检测算法代码  31-36
  3.8. 本章小结  36-37
第四章 GOOSE监听方案  37-41
  4.1. 星型网络监听方案  37
  4.2. 环形网络监听方案  37-38
  4.3. 堆叠网络监听方案  38-39
  4.4. 动态组播域技术  39-40
  4.5. 本章小结  40-41
第五章 GOOSE实时解析及在线预警  41-60
  5.1. GOOSE实时解析  41-48
    5.1.1 GOOSE ASN.1解码  41-42
    5.1.2 GOOSE事件分析  42-43
    5.1.3 GOOSE语义分析  43
    5.1.4 SCD解析  43
    5.1.5 SCL对象模型  43-44
    5.1.6 SCL语法  44-48
  5.2. GOOSE实时解析软件开发  48-52
  5.3. GOOSE在线预警  52-56
    5.3.1 预警系统介绍  52
    5.3.2 预警系统原理  52-54
    5.3.3 预警系统框图  54-56
  5.4. GOOSE实时预警系统的开发  56-57
  5.5. GOOSE实时解析和预警系统的图形化界面及功能需求  57-59
    5.5.1. 事件列表与事件图形  57-58
    5.5.2. 告警灯  58
    5.5.3. 历史报文查询功能  58
    5.5.4. 导入导出功能  58-59
    5.5.5. 参数设置功能  59
  5.6. 本章小结  59-60
第六章结论  60-63
  6.1 对GOOSE传输机制进行深入的研究  60-61
  6.2 广播风暴的检测  61
  6.3 GOOSE网络的监听方案研究  61-62
  6.4 GOOSE实时解析分析与在线预警功能的研究  62-63
参考文献  63-65
攻读硕士学位期间取得的研究成果  65-66
致谢  66-67
附录  67

面向通用对象的变电站事件（GOOSE）实时解析和预警系统

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