(一)什么是GOOSE技術?
GOOSE(Generic Object Oriented Substation Event),即面向對象的變電站事件,GOOSE技術是IEC 61850標準針對過程層應用的最重要的技術之一。
GOOSE傳輸采用以太網虛擬局域網和流量優先級技術,其報文含有VLAN標簽定義的優先級/虛擬局域網標識域,用于將可靠性高、實時性強、優先級要求高的報文優先傳輸或者與其他網絡流量分開。
(二)GOOSE技術在IEC 61850變電站系統中的作用
隨著變電站自動化技術的發展,變電站自動化系統產品如通信協議、應用程序、數據描述等也不斷增加,且不同廠商設備之間具有不同的網絡、通信協議以及信息描述方法,導致各廠商之間無法進行互操作,最終造成系統維護難、可靠性降低,給整個變電站系統的穩定運行帶來巨大風險。
因此,需要一個具有廣泛適用性、功能強大的通信協議,使來自不同廠商的IED可以相互通信,不同廠商的系統可以集成為一個系統,構建數字化變電站。
IEC 61850是實現數字化、智能化變電站的關鍵技術,IEC 61850標準建立了三類信息服務模型,即MMS(制造報文規范)、GOOSE(面向對象的變電站事件)、SV(采樣值),其中GOOSE通信機制規范了間隔層IED之間以及間隔層IED與過程層智能終端之間的開關量報文的快速傳輸,如狀態量、控制信息等,可實現設備狀態信息共享、設備閉鎖功能、開關類設備的跳合閘控制等功能。
構建IEC 61850變電站, GOOSE技術主要功能如有在傳統變電站自動化系統中,二次回路的設計中通過端子到端子的電纜連接實現裝置之間的配合,以及裝置至一次設備的出口,存在數據傳輸實時性/速度低、數據傳輸流量小、安裝接線工程大等多方面的不足。而基于IEC 61850變電站的建設,采用GOOSE技術可以解決這些不足。
首先,GOOSE報文攜帶優先級/VLAN標志,支持VLAN標簽協議的以太網交換機會根據優先級進行實時處理,保證數據傳輸的實時性,如圖1。

圖1:交換機優先傳輸GOOSE報文
而且,GOOSE傳輸服務是應用層經表示層后,直接映射到數據鏈路層和物理層,不經過網絡層和傳輸層,傳輸延時短,提高可靠性同時降低傳輸延遲,從而滿足實時性要求較高的繼電保護應用,如圖2。國內外主流IEC 61850設備廠家均支持GOOSE技術。

圖2:通信分層概念模型與GOOSE通信協議棧對比
同時,采用GOOSE傳輸方式,可以通過“虛擬端子”的“連接”,無接點、無端子、無接線,實現各裝置之間信息的交換;而且 GOOSE是采用組播傳輸方式,即一個數據源(發布者)向多個接收者(訂閱者)發送數據的最佳方式,尤其適合數據流量大、實時性要求高,數據需要共享的數據通信,這一點非常適用于變電站內自動化系統的IED(智能電子設備)之間數據交換與共享。
CET作為國內主流廠家,自主研發的PMC-951X保護測控裝置,支持GOOSE功能,可以實現間隔層設備之間的數據通信與共享。
GOOSE數據交換關系通過“虛擬端子”的概念來描述,通過將虛擬端子輸出“連接”到虛擬端子輸入實現信息的傳遞,這個“連接”不是物理電纜的連接,而是蘊含在以太網GOOSE報文中的虛擬連接。
裝置具有96個虛端子輸入,128個虛端子輸出,可靈活選擇裝置61850模型中定義的BOOL量、模擬量數據。裝置對GOOSE信號的發送、接收均采用快速編解碼、優先處理機制,信號傳輸具備極小的延遲。其中P1、P2、P3以太網口最大傳輸延遲時間<10ms。

另外,GOOSE雙網冗余通信,可以提高繼電保護系統的可靠性。在繼電保護系統中,一旦通信網絡出現癱瘓或者故障,繼電保護系統將失去保護功能,威脅電力系統的安全、穩定、可靠運行。采用GOOSE雙網冗余通信,可以確保GOOSE報文快速性的前提下,提供網絡冗余,避免因為單網絡系統故障或癱瘓而導致繼電保護功能喪失,提高繼電保護系統的可靠性。
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