[发明专利]地铁GOOSE网三网冗余架构及其组网控制方法

说明书

技术领域

本发明属于网络通信领域，特别涉及一种GOOSE网组网技术，适用于地铁及城市轻轨10kV或35kV中压供电系统牵引(降压)变电站，以及对GOOSE链路可靠性要求较高的其它领域。

背景技术

近年来，我国的地铁事业取得了快速发展。按照现有规划，我国即将进入地铁建设的高峰期。目前，有33个城市正规划建设地铁，已经有28个城市获得国务院批复，2020年前全国地铁总里程将达到6100公里。

基于IEC61850系列规范的数字化变电站技术目前已经在国内地铁得到了大量应用，其中应用最多的是GOOSE(Generic Object Oriented Substation Event，面向通用对象的变电站事件)网络通信技术。上海地铁、广州地铁、深圳地铁、长沙地铁都先后建立了地铁中压供电系统保护装置GOOSE网，用于实现网络选跳保护、数字电流保护、失灵保护等。随着GOOSE应用的便利性得到用户的进一步认可，联闭锁信号传递和备用电源自投等功能也将放弃传统硬接线方式而转用GOOSE通信方式实现。由此可见，高可靠性的GOOSE网已经成为地铁中压环网供电系统的一项关键技术。

目前地铁GOOSE网多采用GOOSE网和监控网“共网”的方式组建。所谓共网是指GOOSE网和监控网采用同一套网络硬件实现，保护装置的某一个数据接口控制器和交换机即完成GOOSE报文的发送和接收，也完成监控报文的发送和接受。采用该方式组建的地铁GOOSE网，风险比较集中，单一网络故障会导致GOOSE网和监控网同时退出运行。

目前电力系统的数字化变电站采用了GOOSE网和监控网独立的组网方式，这种组网方式要求：监控网和GOOSE网采用不同的交换机组建，继电保护装置接入不同网络时应采用相互独立的数据接口控制器，且GOOSE网络应采用双网冗余配置。采用该方式组建的地铁GOOSE网，相比于现行方式可靠性显著提高，GOOSE网单网故障不影响GOOSE通信。但是该组网方式也有一些不足：当GOOSE双网同时断网时，建立在GOOSE通信基础上的保护等功能则必须退出。地铁是长年连续运营的公共交通体系，其供电系统仅在每日的凌晨1点至4点间提供检修窗口时间，而3个小时的检修时间对于网络故障的排查明显不足，因此地铁GOOSE网组网技术必须解决GOOSE双网断链对地铁安全运行的影响。

基于以上分析，本案由此产生。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，是针对前述背景技术中的缺陷和不足，根据地铁中压供电系统对GOOSE功能的需求，提供一种地铁GOOSE网三网冗余架构及其组网控制方法，其具有可靠性高的特点。

本发明为解决以上技术问题，所采用的技术方案是：

一种地铁GOOSE网三网冗余架构，包括独立冗余的GOOSE双网和监控网，保护装置采用完全独立的数据接口控制器连入GOOSE双网和监控网，所有保护装置既连接GOOSE网，又连接监控网。

上述GOOSE双网采用星型网络结构与交换机连接，满足IEC61850要求的交换机冗余配置，双网间无扰动切换。

一种地铁GOOSE网三网冗余组网控制方法，包括如下内容：GOOSE双网正常工作时，GOOSE通信报文由冗余GOOSE双网传递；当GOOSE双网全部断链时，保护装置对GOOSE通信链路进行重构，GOOSE通信报文改由监控网传递；当GOOSE双网中任意一网络通信恢复，GOOSE链路再次重构，链路重构完成后，GOOSE通信报文改由GOOSE双网传递。

保护装置利用GOOSE断链信号触发GOOSE双网与监控网间的切换；GOOSE按一定周期重复发送的每一帧报文都包含“报文最大可能延时时间”参数，该参数标明下一帧报文的最大等待时间；超过最大等待时间仍未接收到下一帧报文，接受装置判定为GOOSE链路丢失。

GOOSE双网断链被监测后，立刻闭锁利用GOOSE通信实现的数字保护和联闭锁功能；GOOSE链路经监控网重构后，相关功能重新开放；当独立GOOSE双网中任意一网络通信恢复，GOOSE链路再次重构，相关功能再次被短期闭锁，待GOOSE链路重构完成后重新开放。

当GOOSE网络未发生双网断链时，监控网仅传送监控报文；当GOOSE网络发生双网断链后，监控网同时传递监控报文和GOOSE报文，采用优先级协议EEE802.1P。