GOOSE網(wǎng)絡技術在平煤股份八礦的應用

婁文法 趙金升 王延賓 李向鋒

（1.華洋通信科技股份有限公司，江蘇 徐州221116；2.平頂山天安煤業(yè)九礦責任有限公司，河南 平頂山467000）

GOOSE網(wǎng)絡技術在平煤股份八礦的應用

婁文法1趙金升1王延賓2李向鋒2

（1.華洋通信科技股份有限公司，江蘇 徐州221116；2.平頂山天安煤業(yè)九礦責任有限公司，河南 平頂山467000）

本文介紹GOOSE網(wǎng)絡技術在電力監(jiān)控系統(tǒng)中的應用，在此基礎上分析其安全性的重要性，針對數(shù)字化變電所中GOOSE網(wǎng)絡可能出現(xiàn)的故障進行可靠性風險分析評估，并提出相應解決方案。系統(tǒng)利用當前的計算機網(wǎng)路技術，同時進行軟件技術的開發(fā)，對礦井電力監(jiān)控系統(tǒng)進行實時監(jiān)控和綜合管理，實現(xiàn)對井上、井下改造后的供電系統(tǒng)無盲點檢測監(jiān)控，實現(xiàn)井上、井下一體化無縫監(jiān)控管理，同時也為實現(xiàn)礦井供電自動化、現(xiàn)代化奠定堅實基礎。

GOOSE網(wǎng)絡；無縫監(jiān)控管理；基礎

0 引言

平煤股份八礦雖已具備基本的數(shù)字化變電所基本功能，但管理模式還是在井下現(xiàn)場每個變電所硐室安排配電工24小時值班，電力調(diào)度人員在井上值班。該管理模式不僅與當前煤礦企業(yè)高速發(fā)展的綜合自動化信息化不協(xié)調(diào)，且存在效率低下、只能治患不能防患的弊端。為此，結合當前企業(yè)發(fā)展、技術進步的大好形勢，決定在電力監(jiān)控系統(tǒng)中采用GOOSE網(wǎng)絡技術。因此，如何在現(xiàn)有的數(shù)字化變電所方案基礎上提高GOOSE報文的可靠性至關重要。針對數(shù)字化變電所中GOOSE網(wǎng)絡可能出現(xiàn)的故障進行可靠性風險分析，可為解決這些異常行為提出可行性方案，提高其可靠性的措施。

1 GOOSE服務

GOOSE服務是一種替代傳統(tǒng)的智能電子設備間硬接線的網(wǎng)絡數(shù)字通信方式，以高速P2P通信為基礎。它的出現(xiàn)給數(shù)字化變電所IEC61850邏輯節(jié)點間的通信及跳閘保護提供可靠、高效、快速的方法。

在八礦綜合電力監(jiān)控系統(tǒng)的工程實施方案中，提出針對各種類型保護及智能終端設備的數(shù)據(jù)采集和信息通信的一套完善技術方案。

1.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡架構

系統(tǒng)利用井下千兆工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)作為通信基礎，將系統(tǒng)分為間地面監(jiān)控中心、通訊管理層和供電系統(tǒng)三層。

地面監(jiān)控中心：按照煤礦運行要求對供電系統(tǒng)運行參數(shù)進行檢測、顯示、定時打印制表及與上級系統(tǒng)通訊，并將原先站內(nèi)智能設備接入地面監(jiān)控中心，實現(xiàn)井上、井下供電系統(tǒng)的遙測、遙信、遙控和遙調(diào)等功能，確保供電系統(tǒng)安全運行，提高礦井整體生產(chǎn)水平，實現(xiàn)數(shù)字化礦井的建設目標。

信息通訊管理：建立用電計量考核系統(tǒng)，為節(jié)能降耗提供科學指導方案。提高地面供電開關和井下高壓防爆開關保護動作的可靠性和靈敏性，解決線路越級跳閘、接地選線及開關柜溫度測量問題。提高井下低壓供電系統(tǒng)饋電開關保護動作的安全性、可靠性和靈敏性，實現(xiàn)低壓供電系統(tǒng)的自動化控制。優(yōu)化接線方式，使改造后的設備更有可靠性和適用性；改造后設備的各種性能須通過有資質(zhì)的檢驗部門試驗驗證，并符合相關規(guī)定。

供電系統(tǒng)：供電系統(tǒng)包括各個變電所已配置的低壓第三方廠家保護裝置，此次方案主要是改造高壓和低壓保護裝置及照明綜保。供電系統(tǒng)首先處理各種不同規(guī)約的信息，將信息存入實時數(shù)據(jù)庫，為系統(tǒng)其它模塊提供數(shù)據(jù)來源。當系統(tǒng)收到的數(shù)據(jù)超出正常范圍進行復位。精確記錄系統(tǒng)開關狀態(tài)、綜合保護裝置動作信號等及事件發(fā)生的時刻、事件性質(zhì)和名稱。

1.2 GOOSE網(wǎng)絡

整個電力監(jiān)控網(wǎng)絡采用分層分布式光纖以太網(wǎng)結構，在地面設置電力監(jiān)控中心，為系統(tǒng)主站，井上下各個變電站為一個獨立分站。運行人員通過地面監(jiān)控中心即可實現(xiàn)對井上下變電站實時情況進行監(jiān)視和控制。各個井上下變電站相互獨立，互不影響，是個完整子系統(tǒng)。各個井上下變電站通過現(xiàn)有光纖形成一個獨立網(wǎng)絡，通過把變電站監(jiān)控信息經(jīng)井下主干工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)傳輸?shù)降孛姹O(jiān)控中心，使各個變電所間的信息能快速交換。既可節(jié)省資源，又不占用主骨干網(wǎng)的光纖。

系統(tǒng)采用井上下工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)的基本功能，劃分GOOSE系統(tǒng)專用通信VLAN，有效保證交換機端口數(shù)據(jù)流量。采用環(huán)網(wǎng)通信方式有效保證一旦有一臺保護裝置出現(xiàn)故障或任意線路中斷，都不會影響整個網(wǎng)絡的運行，能有效避免對網(wǎng)絡風暴等嚴重故障。

1.3 GOOSE通訊處理

系統(tǒng)對各種不同規(guī)約的信息進行分析處理，然后發(fā)送和接收遙測、遙信、遙控、系統(tǒng)對時等信息，同時將實時的數(shù)據(jù)按照一種固定格式存入實時數(shù)據(jù)庫。其基本的規(guī)約包括部頒CDT規(guī)約，部頒SC－1801規(guī)約，DNP3.0規(guī)約等上十種通用標準規(guī)約，同時預留規(guī)約接口，使用戶方便擴充通訊規(guī)約。系統(tǒng)能同時處理8個通道信息，實時數(shù)據(jù)刷新周期小于3秒。

2 GOOSE網(wǎng)絡安全性分析

在數(shù)字化變電所中，繼電保護的安全性主要由不誤動的可靠性體現(xiàn)。設計時應考慮如運行、擴建、檢修等情況的安全性，在采用GOOSE網(wǎng)絡時考慮對網(wǎng)絡交換機分配模式的影響。針對數(shù)字化變電所中電力系統(tǒng)的繼電保護有按間隔配置的特殊性，間隔間信號的聯(lián)系較少，甚至沒有信號間聯(lián)系，而母線及其上所有間隔間都存在信號聯(lián)系。這些信號量和繼電保護配置及一次接線方式的關系較密切，因此，可按間隔分散配置交換機，劃分VLAN，對大部分只和本間隔有聯(lián)系的GOOSE多播報文在本間隔交換機內(nèi)進行信息傳輸。

按間隔分散配置交換機不僅易隔離間隔間多播報文，提高系統(tǒng)運行的安全性，也利于繼電保護的檢修和擴建。在進行間隔檢修時只需把母線交換機到間隔交換機的連接斷開。在進行間隔擴建時，先把間隔內(nèi)的保護調(diào)試完畢后才能把間隔交換機接入到母線交換機中調(diào)試。這種方式無論檢修還是擴建，安全性都較可靠，且措施實行較簡便。同時，按分散配置還一定程度上減少單臺交換機對整個系統(tǒng)的影響，提高系統(tǒng)運行的安全性、可靠性。

3 提高GOOSE網(wǎng)絡應用可靠性措施

GOOSE網(wǎng)絡結構的選擇是提高繼電保護的重要外因，而相應功能的保護裝置則是體現(xiàn)其應用性能的內(nèi)因。所以，在數(shù)字化變電所中采取適合的網(wǎng)絡保護GOOSE網(wǎng)絡跳閘可靠性的信息傳遞非常重要，而提高各項軟硬件性能的措施是其中關鍵。措施有以下幾點：

3.1 保護裝置保護GOOSE專用網(wǎng)絡報文的接口要獨立MMS報文接口。為提高信號處理的實時性，將該網(wǎng)絡接口直接與保護DSP相連。

3.2 為確保數(shù)據(jù)傳輸不丟失，保護裝置應具有雙重化的光纖口用來連接獨立的GOOSE雙網(wǎng)。

3.3 只有在保護GOOSE板中檢查到有效的保護啟動信號后，才能發(fā)送保護動作跳閘GOOSE信號。否則，始終默認這些信號為“0”。

3.4 保護裝置要對接收到的GOOSE報文多播地址進行嚴格檢查。

3.5 可在裝置沒有收到預期的GOOSE報文時，通過后臺軟件顯示相應的GOOSE斷鏈報警信息，提示用戶對相關鏈路進行檢查。

4 結語

GOOSE網(wǎng)絡技術不僅能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時采集和處理，且具事件順序記錄、事故記憶等功能。該系統(tǒng)具有遠程控制功能，可對井下各保護裝置進行遙控操作，且將相關信息操作記錄存儲。系統(tǒng)對遙控操作實行安全管理，具有防誤閉鎖功能。系統(tǒng)可自動記錄保存每次遙控操作的操作人、時刻、類型等。系統(tǒng)單獨組網(wǎng)具備工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)的基本功能，保證系統(tǒng)正常有效穩(wěn)定運行。電力監(jiān)控系統(tǒng)提升煤礦供電安全性、可靠性。在減員增效等方面意義巨大。

［1］黃少雄,張沛超.智能變電站GOOSE網(wǎng)配置方案研究[J].東北電力技術,2010 (10).

［2］尹中華.數(shù)字化變電站GOOSE網(wǎng)絡跳閘可靠性風險分析[J].中國高新技術企業(yè),2011(34).

［3］劉戈.數(shù)字化變電站GOOSE網(wǎng)絡跳閘可靠性風險分析[J].科技創(chuàng)新與應用, 2014(33).

［責任編輯：朱麗娜］

2014年工信部物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展專項資金項目“基于物聯(lián)網(wǎng)煤礦安全生產(chǎn)綜合監(jiān)控系統(tǒng)研制及應用”。

婁文法（1986.09—），漢族，江蘇徐州人，助理工程師，目前主要從事煤礦綜合自動化信息化系統(tǒng)調(diào)研、設計、建設。