CN112887132B - 一种变电站整定式过程层免配置的goose自适应探针方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变电站整定式过程层免配置的GOOSE自适应探针方法。本发明只需要整定装置IED名称即可，使继电保护装置能够自动识别装置类型，并按照设定顺序识别和获取GOOSE报文内的跳闸信号和位置信号，从而实现变电站内过程层免配置要求，自动适应变电站内的GOOSE发送和接收，免去繁琐的配置过程，降低了对工程实施人员的操作要求，实现变电站点对点模式下保护装置的过程层GOOSE数据收发，降低工程现场实施和运维的难度。

Description

一种变电站整定式过程层免配置的GOOSE自适应探针方法
技术领域
本发明涉及电力系统变电站内过程层的配置和数据接收，具体地说是一种变电站点对点模式下整定式过程层免配置的GOOSE自适应探针方法。
背景技术
GOOSE(Generic Object-Oriented Substation Event)是一种面向通用对象的变电站事件，主要用于多个智能电子设备之间的信息传递，包括传输跳合闸、联闭锁等多种信号(命令)，具有高传输成功概率。
过程层GOOSE数据依赖于工程实施人员对装置配置描述ICD(IED ConfigurationDescription)和全站配置描述SCD(Substation Configuration Description)进行关联和映射，并将映射后的回路实例配置文件CCD(Configured Circuit Description)下装到继电保护装置中，在装置运行后解析该CCD文件，得到GOOSE接收配置，并对外部GOOSE报文进行过滤和解析，从而接收到具体的外部跳合闸和联闭锁等多种信号。
目前，整个过程层配置步骤较多，对工程实施人员要求较高，配置过程也较为繁琐。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种变电站点对点模式下整定式过程层免配置的GOOSE自适应探针方法，其可省略现有的过程层配置文件，免去繁琐的配置过程，只需要整定装置IED名称即可，以降低对工程实施人员的操作要求。
为此，本发明采用如下的技术方案：一种变电站整定式过程层免配置的GOOSE自适应探针方法，其包括步骤：
1)继电保护发送侧装置对外发送带有自身身份信息的GOOSE探针报文；
2)继电保护接收侧装置对GOOSE探针报文进行解码，从而进行身份验证；
3)身份验证成功后，继电保护接收侧装置存储继电保护发送侧装置GOOSE探针报文中包含的后续接收GOOSE报文的接收特征信息；
4)继电保护发送侧装置按照设定的信号顺序，发送包含继电保护发送侧装置开关量信息的GOOSE报文；
5)继电保护接收侧装置按照存储的GOOSE报文的接收特征信息，对包含继电保护发送侧装置开关量信息的GOOSE报文进行解码，获取GOOSE报文中的跳闸信号、位置信号；
6)继电保护接收侧装置根据继电保护算法的要求，对接收到的发送侧信号进行运算处理，最终决定是否出口，是否发送GOOSE变位报文；
7)过程层设备根据接收到的GOOSE变位报文进行相应的处理并执行相关跳闸出口命令。
进一步地，所述的自身身份信息包括电压等级、装置类型、间隔号、发送GOOSE的个数和发送头部信息。
进一步地，步骤1)中，所述的GOOSE探针报文的构造方法如下：
1)IED name采用5层结构命名：IED类型、归属设备类型、电压等级、归属设备编号和间隔内同类装置序号；
2)选取IED name作为装置的关键识别码，定义装置发送GOOSE报文的其他属性，包括GOOSE报文核心5个属性，分别是APPID、MAC地址、CBRef、GoID、Dataset这5个字段；
3)探针报文的数据集部分包括装置要发送的多少个GOOSE报文，如果有2个发送GOOSE报文，则探针报文的数据集有2个数据，分别代表2个GOOSE报文的APPID，用于后续接收装置根据该APPID进行GOOSE报文的接收，DateSet中的APPID随机生成即可。
进一步地，所述的APPID规则如下：
首先对IED name采用国密算法SM3，得到固定长度为256bit的摘要值，然后对该摘要值进行CRC16算法，得到2个字节的CRC16结果。
进一步地，发送控制块的组播MAC地址后两位由该控制块的APPID生成，前四位固定并统一为“01-0C-CD-01”。
进一步地，所述的CBRef、GoID和Dataset由IED name加固定路径再加上控制块序号组合自动生成，一个装置发出多个控制块时，则gocb1后面的数字会依次增加。
进一步地，所有预设及自动生成的通信配置信息如下：
MinTime固定设置为2ms，MaxTime固定设置为5S，ConfRev固定设置为1，优先级Priority为4，VLANID为0，优先级和VLANID有要求的，通过整定的方式进行。
进一步地，探针报文的解析如下：
继电保护接收侧装置也要整定“IED name”名称，当继电保护接收侧装置的IED名称为I_L2201A，代表继电保护接收侧装置是220kv线路间隔1的智能终端，那么在点对点接收到GOOSE报文时，对IED name和APPID按照前述的字段进行校验，首先IED name必须等于“P_L2201A”，APPID必须等于IED name按照国密算法SM3散列后在CRC16计算的值，其他字段也必须符合GOOSE报文的正确格式；如果符合，则认为数据集中的APPID1有效，后续将接收IED name为“P_L2201A”，APPID为“X”的GOOSE报文；
以此类推，如果继电保护接收侧装置需要接收多个GOOSE报文，则均按照上述方法进行探针报文的解析。
进一步地，继电保护接收侧装置获取数据集中的数据过程如下：
继电保护接收侧装置按照IED name+APPID进行接收报文的解析，获取到指定装置的GOOSE报文后，对DateSet中的数据按照标准进行解析，继电保护接收侧装置所需的开关量信号，从GOOSE报文中也同样按照上述标准的通道信息获取即可。
本发明具有如下的有益效果：
本发明能够取消当前变电站内过程层GOOSE接收和发送的繁琐配置，只需要整定装置IED名称即可，使得继电保护装置能够自动识别装置类型，并按照设定顺序识别和获取GOOSE报文内的跳闸信号和位置信号，从而实现变电站内过程层免配置要求，自动适应变电站内的GOOSE发送和接收，免去繁琐的配置过程，降低了对工程实施人员的操作要求，实现变电站点对点模式下保护装置的过程层GOOSE数据收发，降低工程现场实施和运维的难度。
附图说明
图1是本发明变电站整定式过程层免配置的GOOSE自适应探针方法的流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明做进一步详细的说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明提供一种变电站整定式过程层免配置的GOOSE自适应探针方法，如图1所示，包括步骤：
1)继电保护发送侧装置对外发送带有自身身份信息的GOOSE探针报文，所述的自身身份信息包括电压等级、装置类型、间隔号、发送GOOSE的个数和发送头部信息；
2)继电保护接收侧装置对GOOSE探针报文进行解码，从而进行身份验证；
3)身份验证成功后，继电保护接收侧装置存储继电保护发送侧装置GOOSE探针报文中包含的后续接收GOOSE报文的接收特征信息；
4)继电保护发送侧装置按照设定的信号顺序，发送包含继电保护发送侧装置开关量信息的GOOSE报文；
5)继电保护接收侧装置按照存储的GOOSE报文的接收特征信息，对包含继电保护发送侧装置开关量信息的GOOSE报文进行解码，获取GOOSE报文中的跳闸信号、位置信号；
6)继电保护接收侧装置根据继电保护算法的要求，对接收到的发送侧信号进行运算处理，最终决定是否出口，是否发送GOOSE变位报文；
7)过程层设备根据接收到的GOOSE变位报文进行相应的处理并执行相关跳闸出口命令。
对上述方法的部分内容作如下说明。
一、首先介绍探针报文的构造
(1)选取“IED name”作为装置的关键识别码，“IED name”采用5层结构命名：IED类型、归属设备类型、电压等级、归属设备编号、间隔内同类装置序号，如下表：
表1IED名称命名规则
Figure GDA0003856568520000061
以220kV I母A套母线保护为例，命名为：P_M2201A；
以220kV线路间隔01的B套线路保护，命名为：P_L2201B。
(2)以“IED name”作为装置的关键识别码，定义装置发送GOOSE报文的其他属性，包括GOOSE报文核心5个属性，分别是APPID、MAC地址、CBRef、GoID、Dataset这5个字段(本发明主要面向保护类和智能终端类装置)。
2.1APPID规则如下：
首先对IEDName采用国密算法SM3，得到固定长度为256bit的摘要值，然后对该摘要值进行CRC16算法，得到2个字节的CRC16结果。
2.2MAC地址
发送控制块的组播MAC地址后两位由该控制块的APPID生成，前四位固定并统一为“01-0C-CD-01”。
2.3GOCBRef、GoID、Dataset
CBRef、GoID、Dataset可由IEDName加固定路径再加上控制块序号组合自动生成，一个装置发出多个控制块时，则gocb1后面的数字会依次增加。
2.4所有预设及自动生成的通信配置信息
MinTime软件固定设置为2ms、MAXTime固定设置为5S、ConfRev固定设置为1，优先级Priority为4，VLANID为0。优先级和VLANID有要求的，也可以通过整定的方式进行。
(3)GOOSE探针报文的头部信息构造完毕，下面阐述探针报文的数据集部分，探针报文的数据集部分主要包含本装置要发送的多少个GOOSE报文。如果有2个发送GOOSE报文，则探针报文的数据集有2个数据，分别代表2个GOOSE报文的APPID，用于后续接收装置根据该APPID进行GOOSE报文的接收。DateSet中的APPID随机生成即可。
(4)至此，GOOSE探针报文构造方法介绍完毕，具体的探针报文范例如下：
表2探针报文范例
名称 描述
IED name P_L2201A
APPID 根据IED name生成
接收组播MAC 01-0C-CD-01-APPID
MinTime 2
MaxTime 5000
GoCBRef P_L2201A PIGO/LLN0$GO$gocb1
GoID P_L2201A PIGO/LLN0.gocb1
DatSet P_L2201A PIGO/LLN0$dsGOOSE1
ConfRev 1
DateSet数据 X(2个字节的无符号数)
二、装置接收到探针报文的处理
首先接收装置，也要整定“IED name”名称，当接收装置的IED名称为I_L2201A，代表装置是220kv线路间隔1的智能终端，那么在点对点接收到GOOSE报文时，对IED name和APPID按照前述的字段进行校验，首先IED name必须等于“P_L2201A”，APPID必须等于IEDname按照国密算法SM3散列后在CRC16计算的值，其他字段也必须符合表2中所述。如果符合，则认为数据集中的APPID1有效，后续将接收IED name为“P_L2201A”，APPID为“X”的GOOSE报文。
以此类推，如果装置需要接收多个GOOSE报文，则均按照此方法进行探针报文的解析。
三、获取数据集中的数据
接收装置按照IED name+APPID来进行接收报文的解析，获取到指定装置的GOOSE报文后，对DateSet中的数据按照标准(国家电网Q/GDW 1396-2012《IEC61850工程继电保护应用模型》)进行解析，本装置所需的开关量信号，从GOOSE报文中按照上述标准的通道信息获取即可，此过程由程序自动完成，无需进行相关配置。
四、数据处理
接收侧装置根据继电保护算法的要求对接收到的发送侧信号进行运算处理，最终决定是否出口，是否发送GOOSE变位报文。过程层设备根据接收到的GOOSE变位报文进行相应的处理并执行相关跳闸出口命令。
以上给出了本发明涉及的具体实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。在本发明给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本发明中的相应技术手段基本相同、实现的发明目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种变电站整定式过程层免配置的GOOSE自适应探针方法，其特征在于，包括步骤：
1)继电保护发送侧装置对外发送带有自身身份信息的GOOSE探针报文；
2)继电保护接收侧装置对GOOSE探针报文进行解码，从而进行身份验证；
3)身份验证成功后，继电保护接收侧装置存储继电保护发送侧装置GOOSE探针报文中包含的后续接收GOOSE报文的接收特征信息；
4)继电保护发送侧装置按照设定的信号顺序，发送包含继电保护发送侧装置开关量信息的GOOSE报文；
5)继电保护接收侧装置按照存储的GOOSE报文的接收特征信息，对包含继电保护发送侧装置开关量信息的GOOSE报文进行解码，获取GOOSE报文中的跳闸信号、位置信号；
6)继电保护接收侧装置根据继电保护算法的要求，对接收到的发送侧信号进行运算处理，最终决定是否出口，是否发送GOOSE变位报文；
7)过程层设备根据接收到的GOOSE变位报文进行相应的处理并执行相关跳闸出口命令；
步骤1)中，所述的GOOSE探针报文的构造方法如下：
1)IED name采用5层结构命名：IED类型、归属设备类型、电压等级、归属设备编号和间隔内同类装置序号；
2)选取IED name作为装置的关键识别码，定义装置发送GOOSE报文的其他属性，包括GOOSE报文核心5个属性，分别是APPID、MAC地址、CBRef、GoID、Dataset这5个字段；
3)探针报文的数据集部分包括装置要发送的多少个GOOSE报文，如果有2个发送GOOSE报文，则探针报文的数据集有2个数据，分别代表2个GOOSE报文的APPID，用于后续接收装置根据该APPID进行GOOSE报文的接收，DateSet中的APPID随机生成即可。
2.根据权利要求1所述的变电站整定式过程层免配置的GOOSE自适应探针方法，其特征在于，所述的自身身份信息包括电压等级、装置类型、间隔号、发送GOOSE的个数和发送头部信息。
3.根据权利要求1所述的变电站整定式过程层免配置的GOOSE自适应探针方法，其特征在于，所述的APPID规则如下：
首先对IED name采用国密算法SM3，得到固定长度为256bit的摘要值，然后对该摘要值进行CRC16算法，得到2个字节的CRC16结果。
4.根据权利要求1所述的变电站整定式过程层免配置的GOOSE自适应探针方法，其特征在于，发送控制块的组播MAC地址后两位由该控制块的APPID生成，前四位固定并统一为“01-0C-CD-01”。
5.根据权利要求1所述的变电站整定式过程层免配置的GOOSE自适应探针方法，其特征在于，所述的CBRef、GoID和Dataset由IED name加固定路径再加上控制块序号组合自动生成，一个装置发出多个控制块时，则gocb1后面的数字会依次增加。
6.根据权利要求1所述的变电站整定式过程层免配置的GOOSE自适应探针方法，其特征在于，所有预设及自动生成的通信配置信息如下：
MinTime固定设置为2ms，MaxTime固定设置为5S，ConfRev固定设置为1，优先级Priority为4，VLANID为0，优先级和VLANID有要求的，通过整定的方式进行。
7.根据权利要求1所述的变电站整定式过程层免配置的GOOSE自适应探针方法，其特征在于，探针报文的解析如下：
继电保护接收侧装置也要整定“IED name”名称，当继电保护接收侧装置的IED名称为I_L2201A，代表继电保护接收侧装置是220kv线路间隔1的智能终端，那么在点对点接收到GOOSE报文时，对IED name和APPID按照前述的字段进行校验，首先IED name必须等于“P_L2201A”，APPID必须等于IED name按照国密算法SM3散列后在CRC16计算的值，其他字段也必须符合GOOSE报文的正确格式；如果符合，则认为数据集中的APPID1有效，后续将接收IEDname为“P_L2201A”，APPID为“X”的GOOSE报文；
以此类推，如果继电保护接收侧装置需要接收多个GOOSE报文，则均按照上述方法进行探针报文的解析。
8.根据权利要求1所述的变电站整定式过程层免配置的GOOSE自适应探针方法，其特征在于，继电保护接收侧装置获取数据集中的数据过程如下：
继电保护接收侧装置按照IED name+APPID进行接收报文的解析，获取到指定装置的GOOSE报文后，对DateSet中的数据按照标准进行解析，继电保护接收侧装置所需的开关量信号，从GOOSE报文中也同样按照上述标准的通道信息获取即可。
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