GOOSE报文在变电站自动化验收中辅助定位错误信息的应用
魏乔所。
摘要：随着电力智能化的发展，越来越多的智能变电站在建设过程中，就开始尝试使用自动化验收系统辅助变电站验收。然而大部分自动化验收系统目前还是仅具备原始的验收功能，对于错误信息的处理，还不够人性化。文章针对错误信息处理这一部分，结合GOOSE报文的自身特性，提出合理的解决方法，为现场施工人员验收变电站提供更多的支持和协助。
Abstract： With the development of power intelligent， more and more intelligent substations begin to use automatic acceptance system to assist substation acceptance. However， most of the automatic acceptance systems only have the original acceptance function， and the processing of error information is not humanized. Aiming at the part of error information processing， combined with the characteristics of GOOSE message， this paper puts forward a reasonable solution to provide more support and assistance for the field construction personnel to check and accept the substation.
Key words： GOOSE;substation;automatic acceptance。
0 引言。
随着智能化变电站的普及，IEC61850标准的应用也逐渐成为主流。IEC61850是一个关于变电站自动化系统结构和数据通信的国际标准，其目的是使变电站内不同厂家的智能电子设备（IED）之间通过一种标准（协议）实现互操作和信息共享[1]。其中GOOSE报文作为IEC61850标准中重要的数据包，不仅在站内可以起到传输重要数据的作用，更是可以延伸拓展出多元化的功能，以便于协助变电站向更智能化方向发展。站内GOOSE报文在变电站自动化验收过程中，针对未通过验收操作的动作，协助现场人员快速定位错误点位置，就是其延展功能的一种体现。
1 现状。
目前在变电站自动化验收项目中，现场人员操作人员可以在变电站尚未与外界建立通信时，利用自动化验收设备在变电站内进行对主站或子站的模拟，实现预先在站内验收校正错误的目的，节省了大量的人工以及时间的花费。然而，即便如此，在变电站自动化验收过程中找到错误信息点后，现场人员依然不能迅速定位错误是由于站内通讯链路的哪一层出现了问题导致的，即不能直接定位到间隔层、过程层等确定问题点范围，还需要进一步排查信号故障的位置。而GOOSE报文就是变电站内的过程层传递消息的报文，如图1所示，为变电站内通讯链路。
基于以上，如果可以结合GOOSE报文的数据信息，就可判断问题是否在过程层就已经产生。
传统变电站进行验收的过程如下，在接收到主站或模拟主站操作人员发出的操作指令后，现场人员根据指令对设备进行操作。信号由过程层设备将数据信息通过GOOSE报文传递到间隔层设备，间隔层设备再将接收到的数据信息通过MMS报文传递给间隔层设备，最后通过104报文将数据信息发送给主站或模拟主站，如果主站或模拟主站的操作人员收到的最终数据与发出的操作指令一直，则正确，验证通过;若没收到数据或者收到的数据与发出的操作指令不一致，则错误，验证不通过。
过程层、间隔层或者站控层中的任何一层链路出现问题，都有可能导致验证最终不通过。因此，一旦出现问题，就需要逐步进行排查。不仅花费人力，还要占用本就紧张的现场时间。
基于GOOSE报文解析的自动化验收系统，是在变电站自动化验收系统的基础功能上增加了一个新的功能模块——过程层错误定位模块，由设备地址定位和设备数据判定两部分组成，可以判断导致主站收到的错误信息是否起源于链路的过程层。
2.1 GOOSE報文结构 GOOSE的原始报文由以下几个部分构成：目的MAC地址、源MAC地址、以太网类型、APPID、报文长度以及GOOSE报文的实际数据值。其中GOOSE报文的APPID是协助定位链路错误位置的地址;GOOSE报文的实际数据值是遥信数据，可以协助判断上送数据正确与否。
2.2 设备地址定位 设备地址定位，是根据GOOSE报文的APPID确定当前的GOOSE包是由哪个设备传送上来的，以达到协助定位错误位置的目的，如图2所示。
过程层错误定位模块的设备地址定位功能，在协助定位链路错误位置时的逻辑说明如下：
<1>实时接收变电站现场的GOOSE报文;<2>解析GOOSE报文，并获取当前报文的APPID信息;<3>将获得的APPID结合自动化验收设备中已有的设备名等数据，确定当前的GOOSE报文的设备地址，即本条GOOSE数据是由哪个设备动作发出的;<4>根据获得的设备地址对比是否为所需的设备地址;<5>如果是正确的设备地址，则证明过程层链路完好，可以进行下一步实际数据值验证;<6>如果不是正确的设备地址，则证明过程层链路异常，问题出在过程层，可直接排查过程层部分。
通过以上步骤，可以快速的确定过程层链路的完整性，如果通过GOOSE报文确定链路不通，即可快速确定为过程层设备出现问题。
2.3 设备数据判定 设备数据判定，是根据GOOSE报文的实际数据值，可以在确定过程层链路通信完好后，进一步判断过程层数据是否正确，如图3所示。
过程层错误定位模块的设备数据判定功能，在协助定位错误位置时的逻辑说明如下：<1>分析GOOSE报文的实际数据值，提取功能数值;<2>将提取数据和所需数值进行对比判断;<3>如果二者数据一致，则过程层数据无误，确定错误不在过程层;<4>如果二者数据相悖，则过程层数据有误，即可定位错误在过程层。
因为智能变电站信息自动化验收的重要性，国内已经对自动化验收的相关系统进行过研究。然而，由于实际中自动化验收系统产生的时间还比较短，基础功能虽然大多已经完备，但是针对现场操作人员的使用还是不够友好化，待开发的方向还有很多：错误反馈单一，不能明确错误链路的来源;对最终的数据分析不够，无法对上送的数据的信号做到智能分析。
本过程层错误定位模块从这些现实情况出发，对这些问题进行深入研究，并给出了很好的解决方案：
3.1 设备地址定位分析 通过对GOOSE报文地址的分析，能够自动的和过程层发送数据的设备进行匹配，获得设备地址，能够适应现场工作人员的使用习惯，提供更方便快捷的反馈，进一步提高变电站自动化验收系统的适应力和操作友好度。
3.2 设备数据判定分析 本过程层错误定位模块通过对GOOSE报文实际数据方面的分析，结合现场人员的操作，实时对接收到的报文进行整理，自动抓取错误的数据主动提醒现场人员错误方位。在错误消息匹配的过程中，智能分析过程层设备的数据情况，为现场工作人员分析、处理变电站验收时产生的问题提供了及时、有效的信息。
GOOSE报文针对过程层的错误信息辅助分析起到了很大的作用。同理，针对于间隔层和站控层的错误信息判定和定位，可以分别通过其对应的MMS报文和104报文进行分析来确定。当三层报文同时辅助应用在自动化验收系统作为错误定位的依据后，变电站的验收效率则会出现质的飞跃。通过对三层报文的对比分析，自动判断设备链路的运行状态及当前发生的操作数据结果，并对验证不通过的操作，实时智能分析、自动提醒，提高了运行人员的工作效率，并提升了电网的安全运行水平。
5 结论。
GOOSE报文在变电站自动化验收中辅助定位错误信息的应用，不仅极大的提高了变电站在自动化验收过程当中定位错误位置的效率，并且很大程度上节约了人工成本，是对原有的变电站自动化验收系统功能上的优化和創新。本过程层错误定位模块为辅助变电站自动化验收系统提供了多样性的功能，介绍了基于GOOSE报文的快速定位错误位置的研究及实现方案。该功能的研发有助于提升变电站现场操作人员验收电网变电站设备运行情况的速度及准确率，提高了电网的智能化、自动化水平。基于此功能的变电站自动化验收系统建设减轻了验收人员的工作压力和劳动强度，提高电网的安全运行水平。
参考文献：
[1]王涛，彭云华，吴小亚.IEC61850标准在变电站综合自动化系统设计中的应用[J].广东石油化工学院学报，2012，22（4）：49—52.