智能变电站基础知识GOOSESV介绍
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智能变电站基础知识
智能电网的发展现状
国网公司在致力于建设坚强电网的同时，高度重视智能电网技 术研究和工程实践，取得了一批拥有自主知识产权的重要成果，在 技术理论、装备制造和工程实施方面为发展智能电网打下了坚实的 基础。主要表现在：特高压输电技术、广域测量系统、柔性交流输 电、调度自动化等领域达到国际领先水平，积累了丰富的工程实践 经验；分布式发电、光伏发电、新能源接入、电动汽车应用等取得 重要进展，部分研究成果已转化并广泛应用于电网建设；智能电网 调度技术支持系统、用电信息采集系统已经完成前期技术准备。
隔离开关特点：
它没有熄灭电弧的装置，不具备断开电力系统的 大负荷电流和故障电流能力；
断路器断开回路后、等电位和设备空载的情况下 操作。
隔离开关作用：
系统正常运行时根据需要改变电力系统的运行方 式；
断开检修设备与系统的电气连接，形成明显的断 开点，隔离检修设备。
接地开关
无功补偿设备
智能电网的概念
以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础， 以通信信息平台为支撑，具有信息化、自动化、互动化特征，包括发 电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级， 实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合的现代电网。
坚强
智能
智能电网的主要特征
流程优化 信息整合 管理规范化和精细化
2 智能变电站一次设备
3 智能变电站二次设备
4 智能变电站高级应用
5 新一代智能变电站
6
回顾与总结
什么是智能电网？ 为什么要发展智能电网
问题的提出
你心中的智能电网是什么样？
智能电网的概念
由于经济发展状况、电网建设水平、内外部发展环境不同，世界各国 在智能电网建设的远景和侧重点上有些差异，对智能电网概念的描述 也不尽相同。
智能变电站基础知识(GOOSE、SV介绍)
25
IEC61850-9-2
• IEC61850-9-2：是国际电工委员会标准《IEC 61850-92：特定通信服务映射(SCSM) 》中所定义的一种采样值 传输方式，网络数据接口
● 传输延时不确定 ● 无法准确采用再采样技术 ● 硬件软件比较通用，但对交换机要求极高 ● 硬件和软件实现都将困难 ● 不同间隔间数据到达时间不确定，不利于母差、变压器等保护的
23
SMV介绍 ●什么是SMV? Sampled Measured Value 采样测量值，也 称为SV (Sampled Value),一种用于实时传输数 字采样信息的通信服务 从发展历史来说，SMV的发展先后经历： IEC60044-8，IEC61850-9-1，IEC61850-9-2 目前主要采用IEC61850-9-2，IEC60044-8
常见传输布尔量，整型，浮点型，位串
18
GOOSE发送机制
• GOOSE采用多播方式传送数据 – 以太网传输方式有：点对点、广播、多播
• GOOSE采用连续多次传送的方式实现可靠传输：T1=2ms T2=4ms T3=8ms T0=5s (默认值，由SCD确定)
19
感性认识GOOSE（线路跳闸）
1 仿真故障 2 跳闸 3 新位置 4 重合 5 新位置
SV或模 拟量输入
线路保护A
智能终端A
测试仪输入
GOOSE
线路保护B 智能终端B
电缆
电缆
开关
20
感性认识GOOSE（母差跳闸）
1 仿真故障 2 跳闸 3 新位置
测试仪输入
闭锁重合
SV输入或模拟量
线路保护A 母差保护A 线路保护B
智能终端A
GOOSE
闭锁重合 智能终端B
IEC61850-9-2
• IEC61850-9-2：是国际电工委员会标准《IEC 61850-92：特定通信服务映射(SCSM) 》中所定义的一种采样值 传输方式，网络数据接口
● 传输延时不确定 ● 无法准确采用再采样技术 ● 硬件软件比较通用，但对交换机要求极高 ● 硬件和软件实现都将困难 ● 不同间隔间数据到达时间不确定，不利于母差、变压器等保护的
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SMV介绍 ●什么是SMV? Sampled Measured Value 采样测量值，也 称为SV (Sampled Value),一种用于实时传输数 字采样信息的通信服务 从发展历史来说，SMV的发展先后经历： IEC60044-8，IEC61850-9-1，IEC61850-9-2 目前主要采用IEC61850-9-2，IEC60044-8
常见传输布尔量，整型，浮点型，位串
18
GOOSE发送机制
• GOOSE采用多播方式传送数据 – 以太网传输方式有：点对点、广播、多播
• GOOSE采用连续多次传送的方式实现可靠传输：T1=2ms T2=4ms T3=8ms T0=5s (默认值，由SCD确定)
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感性认识GOOSE（线路跳闸）
1 仿真故障 2 跳闸 3 新位置 4 重合 5 新位置
SV或模 拟量输入
线路保护A
智能终端A
测试仪输入
GOOSE
线路保护B 智能终端B
电缆
电缆
开关
20
感性认识GOOSE（母差跳闸）
1 仿真故障 2 跳闸 3 新位置
测试仪输入
闭锁重合
SV输入或模拟量
线路保护A 母差保护A 线路保护B
智能终端A
GOOSE
闭锁重合 智能终端B
智能变电站基础知识(GOOSE、SV介绍)
智能变电站与常规站的区别
智能变电站常用名词解释
与常规站区别
工作站1 GPS 工作站2 远动站
工作站1 GPS
工作站2
远动站
站控层
IEC60870 IEC61850 -5-103
MMS
RCS 保护
RCS 测控
其他 IED
间隔层
PCS 保护
PCS 测控
其他 IED
GOOSE
电缆
传统开关
CT/PT
光缆
MU 智能单元
虚端子图示
GOOSE输入虚端子
GOOSE输出虚端子
SV输入虚端子
客户端介绍
客户端
请求服务器提供服务，或接受服务 器主动传输数据的实体，如监控系统等。
客服端工具：
IED Scout : 装置模型查看工具 RCS View 等等
谢谢
过程层
ECVT
传统互感器
传统开关
电子式互感器
智能化开关
传统变电站结构图
智能变电站结构图
工作站1 GPS
工作站2
远动站
工作站1 GPS
工作站2
远动站
站控层
IEC60870 IEC61850 -5-103
MMS
RCS 保护
RCS 测控
其他 IED
间隔层
PCS 保护
PCS 测控
其他 IED
GOOSE
电缆
智能变电站网络结构
• 三层两网 • 逻辑结构与物理结构 • 站控层与过程层网络独立
工作站1 GPS 工作站2 远动站
GPS
• 信息分类： 站控层/间隔层MMS、GOOSE;过程 层SV（目前220KV及以上等级采用常 规接线模拟量电流电压）、GOOSE;
智能变电站术语描述
智能化变电站术语和缩写IED:智能设备，就是咱们现在说的保护、测控，包括数字化的智能操作箱等等，互操作：不同厂家的IED之间能够交换信息并能够利用交换的信息完成各自的功能；举例：四方的保护装置跟别厂家的监控通讯直接挂网，四方的保护可以和别的厂家的智能操作箱通过网络直接通讯。
GOOSE：通用面向对象的变电站事件。
大家都知道网络完成保护功能最大的问题就是快速和可靠，GOOSE的提出就是为了使IED之间更好的进行通讯。
目前过程层与间隔层、间隔层之间传送的报文就是GOOSE。
智能操作箱：通过GOOSE光信号来接收保护、测控装置的跳、合闸命令，并且将开关、刀闸位置等信号传给保护、测控等间隔层设备。
SV：数字化采样值，比如电流、电压。
MU：合并单元，指的是把一次的光PT、光CT或常规互感器采集的的遥测量合并起来。
智能化变电站中的遥测量传送都是数字的，IED设备需要的是同一时刻的电压和电流量，MU 的作用就是将光PT、光CT或常规互感器采集量进行合并后发给保护或测控装置，以保证数据的时刻统一。
MMS：制造报文规范，说白了，监控和保护设备之间通讯使用的就是MMS，这是一个网络通讯标准，就跟2000规约，103规约的道理一样，只不过标准化了而已。
VLAN:虚拟局域网，简单来说一个物理交换机的前提下通过软件划出好多虚拟的交换机SNTP：简单网络管理协议，是61850规定的站内站控层设备的对时方式，传送方式采用以太网。
9-2：IEC61850-9-2定义的一种以太网采样报文格式，用来多点传输采样值，数据格式可定义。
网络记录仪：接入站控层、过程层交换机，记录MMS、GOOSE、SV报文，提供基本的报文分析功能，用于记录故障现场。
过程层交换机：安全自动装置的可靠性依赖于过程层交换机的可靠性，全部使用光纤传输数据，需要满足工业级环境要求虚端子：模拟传统的端子连线图，用虚端子连线来实现信息发布与订阅方之间的SV、GOOSE连接关系ICD文件：IED能力描述文件，模型.SCL语言格式，后缀为.ICD，每个IED一个该文件，用于描述装置功能配置情况；简单来说就是点表，包括四遥量、报文、定值等信息，有了模型就无需再做点表了，后台使用直接调取就可以了。
智能变电站GOOSE、SV报文如何看-秒懂
秒懂智能变电站GOOSE、SV报文一、GOOSE报文GOOSE是什么？它的英文全称是Generic Object Oriented Substation Event，是一种面向通用对象的变电站事件，主要用于实现在多IED之间的信息传递，包括传输跳合闸信号（命令），具有高传输成功概率。
GOOSE控制块：描述IED的“开出”能力。
IED将需要开出的数据实例化为不同的LN，再按一定的逻辑分类将其汇总至不同的数据集（DataSet），数据集再关联至不同的Gocb。
如保护装置的跳闸出口、测控装置的遥控出口、智能终端上送采集到的开入量等。
既然其作用是反映事件，必然需要反映事件的稳态与变化。
在稳态情况下，GOOSE 源将稳定的以T0（可设、一般为5S）时间间隔循环发送GOOSE报文，当有事件变化时，GOOSE 服务器将立即发送事件变化报文，此时T0时间间隔将被缩短；在变化事件发送完成一次后，GOOSE服务器将以最短时间间隔T1，快速重传两次变化报文；在三次快速传输完成后，GOOSE服务器将以T2、T3时间间隔各传输一次变位报文；最后GOOSE服务器又将进入稳态传输过程，以T0时间间隔循环发送GOOSE报文。
在GOOSE 传输机制中，有两个重要参数StateNumber 和SequenceNumber ，StateNumber（0~4294967295（FFFFFFF））反映出GOOSE报文中数据值与上一帧报文数据值是否有变化，SequenceNumber （0~4294967295）反映出在无变化事件情况下，GOOSE报文发送的次数（到最大值后，将归0重新开始计数）。
GOOSE服务器通过重发相同数据主要是为了获得额外的可靠性。
GOOSE源传输GOOSE 报文，都是以数据集形式发送，一帧报文对应一个数据集，一次发送，将整个数据集中所有数据值同时发送。
一帧GOOSE 报文由AppID、PDU 长度、保留字1、保留字2、GOOSEPDU 组成，其中GOOSEPDU为可变长度，由数据集中DA的个数决定。
智能变电站GOOSE、SV系统讲解及异常信号处置
SV/SAV/SMV:Sampled Valve，传输电压、电流量；周期性采样，要 求传输实时性、快速性；与GOOSE同属于过程层信息报文
常规站、智能站结构图对比
智能站继电保护特点
特点汇总
PART THREE
保护压板
保护配置
智能站保护装置特点
采样方式： 经过通信接口接受互感器的合并单元 送来的数字量
武胜站是智能站，与常规站有什么区别
智能站常见sv、goose异常及处置
C O N T E N T S
常规站110kV母差 保护装置TA断线
智能站相关定义
智能站继电保护特点
智能站SV、GOOSE 相关告警信息
武胜站异常处理过程 及总结
常规站110kV母差保护装置TA断线
信息释意
PART ONE
相关异常信号：
01
GOOSE总告警、GOOSE链路中断 释义：
...
AD AD
CPU CPU
LED LED
MU
02
保护 装置
监视智能终端接收GOOSE报文是否正常的 信号 异常原因:
AD AD
CPU CPU
LED LED
合并单元
GOOSE 断 路 器
03
智能终端与保护装置GOOSE断链；本间隔 智能终端异常或闭锁；保护装置异常
?110kv及以下电压等级母线配置单套母线保护?母线保护采用直接采样直接跳闸各间隔合并单元智能终端以点对点方式接入对应子单元母线保护与其他保护之间的联闭锁信号采用goose网络传输?保护装置收sv采样链路中断?智能终端收保护装置goose链路中断?合并单元故障智能站svgoose相关告警信息partfour保护装置收sv采样链路中断1智能终端收保护装置goose链路中断2合并单元异常3智能站svgoose相关告警信息保护装置收sv采样链路中断电流线圈一次电流电压保护装置操作回路断路器adcpuled智能终端mu分压器adcpuled至母差测控电能表等
1-智能变电站基础知识
• 通道延时需要在采样数据集中作为一路通道发送。
采样方式的优缺点
IEC 60044-8： • 优点：不依赖于外部同步时钟，谁用数据谁同步 处理，可靠性高。 • 缺点：物理接口专用接口； 数据点对点传输，接线较复杂。 IEC 61850-9-1/2： • 优点：物理接口标准以太网接口； 可以组网传输，利于数据共享； • 缺点：依赖外部时钟，时钟丢失时影响二次设备 功能。（组网） 数据点对点传输，接线较复杂（点对点）
IEC61850-9-2
• IEC61850-9-2：是国际电工委员会标准《IEC 61850-9-2： 特定通信服务映射(SCSM) 》中所定义的一种采样值传输方 式，网络数据接口 • 传输延时不确定 • 无法准确采用再采样技术 • 硬件软件比较通用，但对交换机要求极高 • 硬件和软件实现都将困难 • 不同间隔间数据到达时间不确定，不利于母差、变压器等 保护的数据处理 • 通道传送一次瞬时值
4000Hz（80点：保护、测量）或12800Hz（256点：电能 质量）。
过程层技术
智能变电站过程层设备
• 智能断路器的实现方式：
智能断路器的实现方式有两种：一种是直接将智能控制模 块内嵌在断路器中；另一种是将智能控制模块形成一个独 立装置-----智能终端，安装在传统断路器附近。 现阶段采用常规断路器+智能终端方案。
网络化 标准化
智能变电站概述
高级 应用
一次设备 智能化
传统变电站设备功能分布
交 流 输 入 组 件
转 换 组 件
保 护 逻 辑 (CPU)
开 入 开 出 组 件
人机对话模件
A/D
端子箱
传统微机保护测控
二次设备和一次设备功能重新定位。
基于FPGA的智能变电站SV和GOOSE的实现
杨帆，男，1980 年生，硕士研究生，工程师，研究 方向为继电保护。 贾凯，男，1982 年生，硕士研究生，工程师，研究 方向为电力系统网络结构优化。 杨玺，1979 年生，工程硕士，工程师，高级技师， 研究方向是电气工程及其自动化。
Implementation of SV and GOOSE by FPGA In Intelligent Electronic Device
共网： 这种应用不仅需要站内主干网交换机具 备优先级划分、VLAN 划分等功能，而且对于 保护等 IED 设备，接收到的数据不仅流量比 较大，而且要求在处理上必须根据数据类别， 按不同优先级处理。同时必须具备网络风暴 抑制功能。
抑制等功能，对 CPU 负载的影响比较 大。另外,CPU 数据响应速度的原因， SV 数据添加的接收时刻的时标精确度 不高，会给后续 SV 的重采样处理带来 一定的误差；而且 SV 通过软件控制发 送，其发送间隔的抖动会比较大。因 此这种方案常见数据需求量比较小的 IED 设备中。
FPGA 完成网络风暴抑制功能效果 好，可以很好的消除不同网口直接的 互相影响。
FPGA 完成 SV、GOOSE 的编解码，实 时性高，通过 CPU 的配置管理，编解 码功能可以实现对 SV、GOOSE 数据的 筛选。这大大减小了 CPU 的数据处理 量，降低了 CPU 负载。
以上的三种常见方案中，在综合比 较硬件设计、软件算法和整体性等方 面，FPGA+ CPU 的解决方案表现最优。
这种方案虽然加大了装置的实时数据处 理量，但必须增加同步模块，协调多个 CPU 间同步工作。因此，这种方案大大增加了软 件算法和硬件复杂性，增加了系统设计难度 和设备成本。
2.3 CPU+FPGA 完 成 SV 及 3 FPGA 实现方案
Implementation of SV and GOOSE by FPGA In Intelligent Electronic Device
共网： 这种应用不仅需要站内主干网交换机具 备优先级划分、VLAN 划分等功能，而且对于 保护等 IED 设备，接收到的数据不仅流量比 较大，而且要求在处理上必须根据数据类别， 按不同优先级处理。同时必须具备网络风暴 抑制功能。
抑制等功能，对 CPU 负载的影响比较 大。另外,CPU 数据响应速度的原因， SV 数据添加的接收时刻的时标精确度 不高，会给后续 SV 的重采样处理带来 一定的误差；而且 SV 通过软件控制发 送，其发送间隔的抖动会比较大。因 此这种方案常见数据需求量比较小的 IED 设备中。
FPGA 完成网络风暴抑制功能效果 好，可以很好的消除不同网口直接的 互相影响。
FPGA 完成 SV、GOOSE 的编解码，实 时性高，通过 CPU 的配置管理，编解 码功能可以实现对 SV、GOOSE 数据的 筛选。这大大减小了 CPU 的数据处理 量，降低了 CPU 负载。
以上的三种常见方案中，在综合比 较硬件设计、软件算法和整体性等方 面，FPGA+ CPU 的解决方案表现最优。
这种方案虽然加大了装置的实时数据处 理量，但必须增加同步模块，协调多个 CPU 间同步工作。因此，这种方案大大增加了软 件算法和硬件复杂性，增加了系统设计难度 和设备成本。
2.3 CPU+FPGA 完 成 SV 及 3 FPGA 实现方案
智能变电站基础总体介绍调整
电子式电流（电压）互感器型号 CT/VT
电子式互感器与常规互感器比较
共同点： 实现无畸变的准确传变一次电流及电压 电流准确度0.2S/5P20(TPY) 绝缘水平 …….
功能相同： 基本技术要求相同： 电压准确度0.2/3P 动热稳定电流
电子式互感器与常规互感器比较
添加标题
不同点：
添加标题
实现方式不同
智能终端
智能终端 发展阶段
操作箱＋CPU实现就地智能化的装置
○ 具备一定功能的智能终端
（已经广泛应用在数字化工程中）
○ 引入在线监测功能的智能操作 ○ 引入断路器智能操作
（分相控制、智能分合闸等）
○ 由真正的智能一次设备完全替代了智能终端的功 能
PSIU 600 系列智能单元型号
合并单元接口
一．合并单元输出接口标准 二．IEC60044-8传输标准：其传输接口速度为2.5Mbit/S，采用串行点对点光
纤传输。其优点是收发实时性高，传输延时固定，从而使得实现差动保护时， 各侧同步可以完全不依赖于外部同步源，缺点是光纤链路较复杂。 三．IEC61850-9-2网络传输方式：优点是数据共享方便，易于实现互操作，缺 点是网络数据流量大，且传输延时不固定，数据同步需依赖外部同步时钟源。 四．IEC61850-9-2点对点传输方式：继承了IEC60044-8标准的数据等间隔发 送和固定传输时延等优点，利于差动保护实现且不依赖于外部时钟源。
单击此处添加小标题
合并单元是实现电子式互感器与二次设备接口的 关键装置
数据合并：
合并单元同时接收并处理三相电流和电压信号， 并按照IEC 60044-8或IEC 61850-9-2格式 输出
数据同步：
合并单元实现独立采样的三相电路和电压的信号 同步
电子式互感器与常规互感器比较
共同点： 实现无畸变的准确传变一次电流及电压 电流准确度0.2S/5P20(TPY) 绝缘水平 …….
功能相同： 基本技术要求相同： 电压准确度0.2/3P 动热稳定电流
电子式互感器与常规互感器比较
添加标题
不同点：
添加标题
实现方式不同
智能终端
智能终端 发展阶段
操作箱＋CPU实现就地智能化的装置
○ 具备一定功能的智能终端
（已经广泛应用在数字化工程中）
○ 引入在线监测功能的智能操作 ○ 引入断路器智能操作
（分相控制、智能分合闸等）
○ 由真正的智能一次设备完全替代了智能终端的功 能
PSIU 600 系列智能单元型号
合并单元接口
一．合并单元输出接口标准 二．IEC60044-8传输标准：其传输接口速度为2.5Mbit/S，采用串行点对点光
纤传输。其优点是收发实时性高，传输延时固定，从而使得实现差动保护时， 各侧同步可以完全不依赖于外部同步源，缺点是光纤链路较复杂。 三．IEC61850-9-2网络传输方式：优点是数据共享方便，易于实现互操作，缺 点是网络数据流量大，且传输延时不固定，数据同步需依赖外部同步时钟源。 四．IEC61850-9-2点对点传输方式：继承了IEC60044-8标准的数据等间隔发 送和固定传输时延等优点，利于差动保护实现且不依赖于外部时钟源。
单击此处添加小标题
合并单元是实现电子式互感器与二次设备接口的 关键装置
数据合并：
合并单元同时接收并处理三相电流和电压信号， 并按照IEC 60044-8或IEC 61850-9-2格式 输出
数据同步：
合并单元实现独立采样的三相电路和电压的信号 同步
智能变电站基础知识(GOOSE、SV介绍)
（GOOSE 报文）完成，取消了传统的二次继电器逻辑接。 （４） 数据的共享通过网络交换完成。
.
智能变电站常用名词解释
智能变电站简介 智能变电站与常规站的区别 智能变电站常用名词解释
.
智能变电站常用名词
ICD CID SCD SSD GOOSE SV
MMS MU 智能终端 过程层 虚端子 客户端 电子式互感器
电缆
电缆
开关
.
感性认识GOOSE（母差跳闸）
1 仿真故障 2 跳闸 3 新位置
测试仪输入
闭锁重合
线路保护A
SV输入或模拟量
母差保护A 线路保护B
智能终端A
GOOSE
闭锁重合 智能终端B
电缆
开关
.
电缆
电缆
GOOSE报文
.
注释1：stNum,sqNum
• stNum: 范围（1-4294967295）状态序号，状态改变 一次+1，溢出后从1开始； • sqNum: 范围（0-4294967295）顺序序号，初始值为1， 状态不变化时，每发送一次+1，溢出后从1 开始; 0专为stNum变化时首帧传输保留。
传统变电站结构图
电缆 过程层
CT/PT
GOOSE
电缆
智能单元
传统互感器 智能化开关
智能变电站结构图
.
与传统变电站的比较
IEC61850 规约带来的变电站二次系统物理结构 的变化
（１） 基本取消了硬接线,所有的开入、模拟量的采集均在就地 完成，转换为数字量后通过标准规约从网络传输。
（２） 所有的开出控制也通过网络通信完成。 （３） 继电保护的联闭锁以及控制的联闭锁也由网络通信
智能变电站基础知识
.
智能变电站常用名词解释
智能变电站简介 智能变电站与常规站的区别 智能变电站常用名词解释
.
智能变电站常用名词
ICD CID SCD SSD GOOSE SV
MMS MU 智能终端 过程层 虚端子 客户端 电子式互感器
电缆
电缆
开关
.
感性认识GOOSE（母差跳闸）
1 仿真故障 2 跳闸 3 新位置
测试仪输入
闭锁重合
线路保护A
SV输入或模拟量
母差保护A 线路保护B
智能终端A
GOOSE
闭锁重合 智能终端B
电缆
开关
.
电缆
电缆
GOOSE报文
.
注释1：stNum,sqNum
• stNum: 范围（1-4294967295）状态序号，状态改变 一次+1，溢出后从1开始； • sqNum: 范围（0-4294967295）顺序序号，初始值为1， 状态不变化时，每发送一次+1，溢出后从1 开始; 0专为stNum变化时首帧传输保留。
传统变电站结构图
电缆 过程层
CT/PT
GOOSE
电缆
智能单元
传统互感器 智能化开关
智能变电站结构图
.
与传统变电站的比较
IEC61850 规约带来的变电站二次系统物理结构 的变化
（１） 基本取消了硬接线,所有的开入、模拟量的采集均在就地 完成，转换为数字量后通过标准规约从网络传输。
（２） 所有的开出控制也通过网络通信完成。 （３） 继电保护的联闭锁以及控制的联闭锁也由网络通信
智能变电站基础知识
智能变电站基础知识(GOOSE、SV介绍)
智能单元
电子式互感器 智能化开关
智能变电站结构图
工作站1 工作站2 远动站 GPS
站控层
工作站1 工作站2 远动站 GPS
RCS 保护
RCS 测控
其他 IED
IEC60870 IEC61850 -5-103
间隔层
MMS
PCS 保护
PCS 测控
其他 IED
CT/PT
传统开关
传统互感器 传统开关
传统变电站结构图
备的通信行为，使出自不同制造商的设备之 间具有互操作性（Interoperation）。
MU merging unit-合并单元
用以对来自二次转换的电流和/或电压数据进行时间 相关组合的物理单元。
电子式互感器合并单元 常规采样合并单元
智能终端 smart terminal
一种智能组建。与一次设备采用电 连接，与保护、测控等二次设备采用光纤连 接，实现对一次设备（如：断路器、刀闸、 主变压器等）的测量、控制等功能。
坚强
2、经济高效是指提高电网运
可靠
行和输送效率，降低运营成本，
促进能源资源和电力资产的高
效利用；
经济
智能电网
高效
清洁 环保
3、清洁环保是指促进可再 生能源发展与利用，降低 能源消耗和污染物排放， 提高清洁电能在终端能源
友好 消费中的比重；
4、透明开放是 指电网、电源和 用户的信息透明 共享，电网无歧 视开放；
SV或模 拟量输入
线路保护A
智能终端A
测试仪输入
GOOSE
线路保护B 智能终端B
电缆
电缆
开关
1 仿真故障 2 跳闸 3 新位置
测试仪输入
智能变电站基础知识
• 传输延时不确定 • 无法准确采用再采样技术 • 硬件软件比较通用，但对交换机要求极高 • 硬件和软件实现都将困难 • 不同间隔间数据到达时间不确定，不利于母差、变压器等
保护的数据处理 • 通道传送一次瞬时值
IEC61850-9-2（点对点）
为了满足变电站更加可靠的需求，合并单元不再依 赖时钟源进行同步，国网公司在《Q/GDW441-2010 智能变电站继电保护技术规范》定义了点对点9-2 的方式，具体技术要求如下：
现阶段采用常规断路器+智能终端方案。
• 智能终端的定义：smart terminal
一种智能组件。与一次设备采用电缆连接，与保护、测控等 二次设备采用光纤连接，实现对一次设备（如：断路器、 刀闸、主变压器等）的测量、控制等功能。
过程层技术
一种智能组建。与一次设备采用电缆连接，与保护、 测控等二次设备采用光纤连接，实现对一次设备的 测量、控制等功能。
• GOOSE可以传输什么？
可以传输开入（智能终端的常规开入等），开出（跳闸，遥控，启动失 灵，联锁，自检信息等），实时性要求不高的模拟量（环境温湿度，直 流量）
• GOOSE传输的数据类型？
常见传输布尔量，整型，浮点型，位串
GOOSE发送机制
• GOOSE采用多播方式传送数据 – 以太网传输方式有：点对点、广播、多播
相关标准发展
• IEC 60044-7 : Instrument transformers Electronic voltage transformers
• IEC 60044-8 : Instrument transformers Electronic current transformers
• IEC 61850-9-1 • IEC 61850-9-2 : Communication networks and systems in
保护的数据处理 • 通道传送一次瞬时值
IEC61850-9-2（点对点）
为了满足变电站更加可靠的需求，合并单元不再依 赖时钟源进行同步，国网公司在《Q/GDW441-2010 智能变电站继电保护技术规范》定义了点对点9-2 的方式，具体技术要求如下：
现阶段采用常规断路器+智能终端方案。
• 智能终端的定义：smart terminal
一种智能组件。与一次设备采用电缆连接，与保护、测控等 二次设备采用光纤连接，实现对一次设备（如：断路器、 刀闸、主变压器等）的测量、控制等功能。
过程层技术
一种智能组建。与一次设备采用电缆连接，与保护、 测控等二次设备采用光纤连接，实现对一次设备的 测量、控制等功能。
• GOOSE可以传输什么？
可以传输开入（智能终端的常规开入等），开出（跳闸，遥控，启动失 灵，联锁，自检信息等），实时性要求不高的模拟量（环境温湿度，直 流量）
• GOOSE传输的数据类型？
常见传输布尔量，整型，浮点型，位串
GOOSE发送机制
• GOOSE采用多播方式传送数据 – 以太网传输方式有：点对点、广播、多播
相关标准发展
• IEC 60044-7 : Instrument transformers Electronic voltage transformers
• IEC 60044-8 : Instrument transformers Electronic current transformers
• IEC 61850-9-1 • IEC 61850-9-2 : Communication networks and systems in
智能变电站GOOSE、SV报文如何看-秒懂
秒懂智能变电站GOOSE、SV报文一、GOOSE报文GOOSE是什么？它的英文全称是Generic Object Oriented Substation Event，是一种面向通用对象的变电站事件，主要用于实现在多IED之间的信息传递，包括传输跳合闸信号（命令），具有高传输成功概率。
GOOSE控制块：描述IED的“开出”能力。
IED将需要开出的数据实例化为不同的LN，再按一定的逻辑分类将其汇总至不同的数据集（DataSet），数据集再关联至不同的Gocb。
如保护装置的跳闸出口、测控装置的遥控出口、智能终端上送采集到的开入量等。
既然其作用是反映事件，必然需要反映事件的稳态与变化。
在稳态情况下，GOOSE 源将稳定的以T0（可设、一般为5S）时间间隔循环发送GOOSE报文，当有事件变化时，GOOSE 服务器将立即发送事件变化报文，此时T0时间间隔将被缩短；在变化事件发送完成一次后，GOOSE服务器将以最短时间间隔T1，快速重传两次变化报文；在三次快速传输完成后，GOOSE服务器将以T2、T3时间间隔各传输一次变位报文；最后GOOSE服务器又将进入稳态传输过程，以T0时间间隔循环发送GOOSE报文。
在GOOSE 传输机制中，有两个重要参数StateNumber 和SequenceNumber ，StateNumber（0~4294967295（FFFFFFF））反映出GOOSE报文中数据值与上一帧报文数据值是否有变化，SequenceNumber （0~4294967295）反映出在无变化事件情况下，GOOSE报文发送的次数（到最大值后，将归0重新开始计数）。
GOOSE服务器通过重发相同数据主要是为了获得额外的可靠性。
GOOSE源传输GOOSE 报文，都是以数据集形式发送，一帧报文对应一个数据集，一次发送，将整个数据集中所有数据值同时发送。
智能变电站基础知识(GOOSE、SV介绍)
友好 消费中的比重；
4、透明开放是 指电网、电源和 用户的信息透明 共享，电网无歧 视开放；
透明 开放
互动
5、友好互动是指灵活调整电 网运行方式，友好兼容各类电 源和用户接入与退出，激励电 源和用户主动参与电网调节。
精选
5
智能变电站发展
智能变电站的演变和组成
智能电网
智能一次
高级
设备
应用
精选
6
智能变电站的定义
精选
10
与常规站区别
工作站1 工作站2 远动站 GPS
站控层
工作站1 工作站2 远动站 GPS
RCS 保护
RCS 测控
其他 IED
IEC60870 IEC61850 -5-103
间隔层
MMS
PCS 保护
PCS 测控
其他 IED
CT/PT
传统开关
传统互感器 传统开关
传统变电站结构图
电缆
光缆
过程层
GOOSE
• GOOSE采用连续多次传送的方式实现可靠传输：T1=2ms T2=4ms T3=8ms T0=5s (默认值，由SCD确定)
精选
19
感性认识GOOSE（线路跳闸）
1 仿真故障
2 跳闸 3 新位置 4 重合 5 新位置
SV或模拟 量输入
测试仪输入
线路保护A 智能终端A
GOOSE
线路保护B 智能终端B
网络化 标准化
一次设备智能化及高级应用要求
精选
7
智能变电站关键点
• 智能设备：先进、可靠、集成、低碳、环保；
• 基本要求：全站信息数字化 通信平台网络化 信息共享标准化
• 基本功能：自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量 和监测；
基于FPGA的智能变电站SV和GOOSE的实现
站控层 MMS 网络与过程层网络分开组网。 过程层的 SV 与 GOOSE 与保护的连接为点对 点。此时对于保护等 IED 设备的每个物理光 口接收到的数据流量均较小，且实时性相对 低。如：对于速率要求最高的 SV，一般情况 下的 4k 采样，则该光口每 250us 仅接收到 一帧 SV 数据帧，此时若使用 CPU 来处理， 对于保护等程序运行周期 500us 或 833us 而 言，可完全处理。 2. 三层两网，过程层 SV 与 GOOSE 共网：
式以减少 FPGA 内的内存开销。 ¾ CPU 完成与算法相关的数据处理
对于接收而言，CPU 在取得 FPGA 提供 的数据后，即类似于传统 IED 设备的数据处 理，如数字滤波，保护逻辑等。
对于发送而言，CPU 也仅仅需要完成待 发送的数据值以后，就可以依照与 FPGA 定 义的接口将数据填写到 FPGA 的发送 FIFO 或 RAM 中。
杨帆，男，1980 年生，硕士研究生，工程师，研究 方向为继电保护。 贾凯，男，1982 年生，硕士研究生，工程师，研究 方向为电力系统网络结构优化。 杨玺，1979 年生，工程硕士，工程师，高级技师， 研究方向是电气工程及其自动化。
Implementation of SV and GOOSE by FPGA In Intelligent Electronic Device
4 结语
FPGA 在智能变电站内的各个 IED 已经 得到了较大的应用，本文给出的是智能变电 站内的主要组成部分‐‐‐网络及其设备中的 设备部分的应用体现。随着智能变电站后期 发展，考虑到多网合一等方案可有效降低变 电站的交换机配置，从而大幅降低变电站建 设成本，提高 IED 设备对于大容量高速数据 的处理是必然需求，而 FPGA 也是解决该问 题的较优方案。
式以减少 FPGA 内的内存开销。 ¾ CPU 完成与算法相关的数据处理
对于接收而言，CPU 在取得 FPGA 提供 的数据后，即类似于传统 IED 设备的数据处 理，如数字滤波，保护逻辑等。
对于发送而言，CPU 也仅仅需要完成待 发送的数据值以后，就可以依照与 FPGA 定 义的接口将数据填写到 FPGA 的发送 FIFO 或 RAM 中。
杨帆，男，1980 年生，硕士研究生，工程师，研究 方向为继电保护。 贾凯，男，1982 年生，硕士研究生，工程师，研究 方向为电力系统网络结构优化。 杨玺，1979 年生，工程硕士，工程师，高级技师， 研究方向是电气工程及其自动化。
Implementation of SV and GOOSE by FPGA In Intelligent Electronic Device
4 结语
FPGA 在智能变电站内的各个 IED 已经 得到了较大的应用，本文给出的是智能变电 站内的主要组成部分‐‐‐网络及其设备中的 设备部分的应用体现。随着智能变电站后期 发展，考虑到多网合一等方案可有效降低变 电站的交换机配置，从而大幅降低变电站建 设成本，提高 IED 设备对于大容量高速数据 的处理是必然需求，而 FPGA 也是解决该问 题的较优方案。
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? GOOSE 传输的数据类型？
常见传输布尔量，整型，浮点型，位串
? GOOSE采用多播方式传送数据
– 以太网传输方式有：点对点、广播、多播
? GOOSE采用连续多次传送的方式实现可靠传输：T1=2ms T2=4ms T3=8ms T0=5s (默认值，由SCD确定)
1 仿真故障 2 跳闸 3 新位置 4 重合 5 新位置
（GOOSE 报文）完成，取消了传统的二次继电器逻辑接。 （４） 数据的共享通过网络交换完成。
智能变电站简介 智能变电站与常规站的区别 智能变电站常用名词解释
ICD CID SCD SSD GOOSE SV
MMS MU
智能终端 过程层 虚端子 客户端 电子式互感器
? IED Intelligent Electronic Device 智能电子设备
坚强
2、经济高效是指提高电网运
可靠
行和输送效率，降低运营成本，
清洁 环保
促进能源资源和电力资产的高 效利用；
经济
高效
智能电网
3、清洁环保是指促进可再 生能源发展与利用，降低 能源消耗和污染物排放， 提高清洁电能在终端能源
友好 消费中的比重；
4、透明开放是
指电网、电源和 用户的信息透明 共享，电网无歧 视开放；
电缆
过程层
CT/PT
GOOSE
电缆
智能单元
传统互感器
智能化开关
智能变电站结构图
IEC61850 规约带来的变电站二次系统物理结构的变化
（１） 基本取消了硬接线 ,所有的开入、模拟量的采集均在就地完成， 转换为数字量后通过标准规约从网络传输。 （２） 所有的开出控制也通过网络通信完成。 （３） 继电保护的联闭锁以及控制的联闭锁也由网络通信
? sqNum: 范围（0-4294967295 ）顺序序号，初始值为 1 ，状 态不变化时，每发送一次 +1 ，溢出后从1 开始; 0 专 为stNum 变化时首帧传输保留。
电子式互感器应用
数字化
智能 变电站
断路器智能接口技术应用 高速工业通信网络技术发展 IEC61850标准的颁布和实施
网络化 标准化
一次设备智能化及高级应用要求
? 智能设备：先进、可靠、集成、低碳、环保；
? 基本要求：全站信息数字化 通信平台网络化 信息共享标准化
? 基本功能：自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量 和监测；
智能单元
电子式互感器 智能化开关
智能变电站结构图
工作站 1 工作站 2 远动站 GPS
站控层
工作站1 工作站2 远动站 GPS
RCS 保护
RCS 测控
其他 IED
IEC60870 IEC61850 -5-103
间隔层
MMS
PCS 保护
PCS 测控
其他 IED
CT/PT
传统开关
传统互感器 传统开关
传统变电站结构图
? 高级功能：支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析 决策、协同互动等
? 三层两网 ? 逻辑结构与物理结构 ? 站控层与过程层网络独立
站控层
工作站1 工作站2 远动站 GPS
IEC61850
MMS
间隔层
PCS 保护
PCS 测控
其他 IED
? 信息分类：
站控层 /间隔层 MMS、GOOSE; 过程 层SV（目前 220KV 及以上等级采用常 规接线模拟量电流电压）、 GOOSE;
透明 开放
互动
5、友好互动是指灵活调整电 网运行方式，友好兼容各类电 源和用户接入与退出，激励电 源和用户主动参与电网调节。
智能变电站的演变和组成
智能电网
传统变电 综合自动 IEC61850 数字化变
站
化变电站 变电站
电站
智能变电站
智能一次
高级
设备
应用
采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以 全站信息数字化 、通信平台网络化 、信息共享标准化 为基本要求，自动完成信息采集 、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支 持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功 能的变电站。
? ICD IED Capability Description IED 能力描述文件
? CID Configured IED Description IED 实例配置文件
? SCD Substation Configuration Description 全站系统配置文件
? SSD System Specification Description 系统规格文件
工作站 1 工作站 2 远动站 GPS
站控层
工作站1 工作站2 远动站 GPS
RCS 保护
RCS 测控
其他 IED
IEC60870 IEC61850 -5-103
间隔层
MMS
PCS 保护
PCS 测控
其他 IED
CT/PT
传统开关
传统互感器 传统开关
传统变电站结构图
电缆
光缆
过程层
GOOSE
MU ECVT
站控层
工作站 1 工作站 2 远动站 GPS
IEC61850
MMS
间隔层ห้องสมุดไป่ตู้
PCS 保护
PCS 测控
其他 IED
过程层
CT/PT
GOOSE
电缆
智能单元
传统互感器
智能化开关
智能变电站结构图
光缆
过程层
GOOSE
MU ECVT
智能单元
电子式互感器 智能化开关
智能变电站结构图
智能变电站简介 智能变电站与常规站的区别 智能变电站常用名词解释
智能变电站基础知识
智能变电站简介 智能变电站与常规站的区别 智能变电站常用名词解释
智能变电站简介 智能变电站与常规站的区别 智能变电站常用名词解释
（1）智能电网包含发电、输电、变电、配电、用电、调度6大环节 （2）智能变电站作为智能电网的重要节点，其概念派生于智能电网
智能电网的内涵
1、坚强可靠是指具有坚强的网架结构、强 大的电力输送能力和安全可靠的电力供应；
SV或模 拟量输入
线路保护A
智能终端A
测试仪输入
GOOSE
线路保护B 智能终端B
电缆
电缆
开关
1 仿真故障 2 跳闸 3 新位置
测试仪输入
闭锁重合
线路保护A
SV输入或模拟量
母差保护A 线路保护B
智能终端A
GOOSE
闭锁重合 智能终端B
电缆
开关
电缆
电缆
? stNum: 范围（1-4294967295 ）状态序号，状态改变一次 +1 ，溢出后从1 开始；
? 什么是GOOSE?
面向通用对象的变电站事件( GOOSE---Generic Object Oriented Substation Event) 是IEC 61850标准中用于满足变电站自动化系统快 速报文需求的一种机制
? GOOSE 可以传输什么？
可以传输开入（智能终端的常规开入等），开出（跳闸，遥控，启动失 灵，联锁，自检信息等），实时性要求不高的模拟量（环境温湿度，直 流量）
常见传输布尔量，整型，浮点型，位串
? GOOSE采用多播方式传送数据
– 以太网传输方式有：点对点、广播、多播
? GOOSE采用连续多次传送的方式实现可靠传输：T1=2ms T2=4ms T3=8ms T0=5s (默认值，由SCD确定)
1 仿真故障 2 跳闸 3 新位置 4 重合 5 新位置
（GOOSE 报文）完成，取消了传统的二次继电器逻辑接。 （４） 数据的共享通过网络交换完成。
智能变电站简介 智能变电站与常规站的区别 智能变电站常用名词解释
ICD CID SCD SSD GOOSE SV
MMS MU
智能终端 过程层 虚端子 客户端 电子式互感器
? IED Intelligent Electronic Device 智能电子设备
坚强
2、经济高效是指提高电网运
可靠
行和输送效率，降低运营成本，
清洁 环保
促进能源资源和电力资产的高 效利用；
经济
高效
智能电网
3、清洁环保是指促进可再 生能源发展与利用，降低 能源消耗和污染物排放， 提高清洁电能在终端能源
友好 消费中的比重；
4、透明开放是
指电网、电源和 用户的信息透明 共享，电网无歧 视开放；
电缆
过程层
CT/PT
GOOSE
电缆
智能单元
传统互感器
智能化开关
智能变电站结构图
IEC61850 规约带来的变电站二次系统物理结构的变化
（１） 基本取消了硬接线 ,所有的开入、模拟量的采集均在就地完成， 转换为数字量后通过标准规约从网络传输。 （２） 所有的开出控制也通过网络通信完成。 （３） 继电保护的联闭锁以及控制的联闭锁也由网络通信
? sqNum: 范围（0-4294967295 ）顺序序号，初始值为 1 ，状 态不变化时，每发送一次 +1 ，溢出后从1 开始; 0 专 为stNum 变化时首帧传输保留。
电子式互感器应用
数字化
智能 变电站
断路器智能接口技术应用 高速工业通信网络技术发展 IEC61850标准的颁布和实施
网络化 标准化
一次设备智能化及高级应用要求
? 智能设备：先进、可靠、集成、低碳、环保；
? 基本要求：全站信息数字化 通信平台网络化 信息共享标准化
? 基本功能：自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量 和监测；
智能单元
电子式互感器 智能化开关
智能变电站结构图
工作站 1 工作站 2 远动站 GPS
站控层
工作站1 工作站2 远动站 GPS
RCS 保护
RCS 测控
其他 IED
IEC60870 IEC61850 -5-103
间隔层
MMS
PCS 保护
PCS 测控
其他 IED
CT/PT
传统开关
传统互感器 传统开关
传统变电站结构图
? 高级功能：支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析 决策、协同互动等
? 三层两网 ? 逻辑结构与物理结构 ? 站控层与过程层网络独立
站控层
工作站1 工作站2 远动站 GPS
IEC61850
MMS
间隔层
PCS 保护
PCS 测控
其他 IED
? 信息分类：
站控层 /间隔层 MMS、GOOSE; 过程 层SV（目前 220KV 及以上等级采用常 规接线模拟量电流电压）、 GOOSE;
透明 开放
互动
5、友好互动是指灵活调整电 网运行方式，友好兼容各类电 源和用户接入与退出，激励电 源和用户主动参与电网调节。
智能变电站的演变和组成
智能电网
传统变电 综合自动 IEC61850 数字化变
站
化变电站 变电站
电站
智能变电站
智能一次
高级
设备
应用
采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以 全站信息数字化 、通信平台网络化 、信息共享标准化 为基本要求，自动完成信息采集 、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支 持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功 能的变电站。
? ICD IED Capability Description IED 能力描述文件
? CID Configured IED Description IED 实例配置文件
? SCD Substation Configuration Description 全站系统配置文件
? SSD System Specification Description 系统规格文件
工作站 1 工作站 2 远动站 GPS
站控层
工作站1 工作站2 远动站 GPS
RCS 保护
RCS 测控
其他 IED
IEC60870 IEC61850 -5-103
间隔层
MMS
PCS 保护
PCS 测控
其他 IED
CT/PT
传统开关
传统互感器 传统开关
传统变电站结构图
电缆
光缆
过程层
GOOSE
MU ECVT
站控层
工作站 1 工作站 2 远动站 GPS
IEC61850
MMS
间隔层ห้องสมุดไป่ตู้
PCS 保护
PCS 测控
其他 IED
过程层
CT/PT
GOOSE
电缆
智能单元
传统互感器
智能化开关
智能变电站结构图
光缆
过程层
GOOSE
MU ECVT
智能单元
电子式互感器 智能化开关
智能变电站结构图
智能变电站简介 智能变电站与常规站的区别 智能变电站常用名词解释
智能变电站基础知识
智能变电站简介 智能变电站与常规站的区别 智能变电站常用名词解释
智能变电站简介 智能变电站与常规站的区别 智能变电站常用名词解释
（1）智能电网包含发电、输电、变电、配电、用电、调度6大环节 （2）智能变电站作为智能电网的重要节点，其概念派生于智能电网
智能电网的内涵
1、坚强可靠是指具有坚强的网架结构、强 大的电力输送能力和安全可靠的电力供应；
SV或模 拟量输入
线路保护A
智能终端A
测试仪输入
GOOSE
线路保护B 智能终端B
电缆
电缆
开关
1 仿真故障 2 跳闸 3 新位置
测试仪输入
闭锁重合
线路保护A
SV输入或模拟量
母差保护A 线路保护B
智能终端A
GOOSE
闭锁重合 智能终端B
电缆
开关
电缆
电缆
? stNum: 范围（1-4294967295 ）状态序号，状态改变一次 +1 ，溢出后从1 开始；
? 什么是GOOSE?
面向通用对象的变电站事件( GOOSE---Generic Object Oriented Substation Event) 是IEC 61850标准中用于满足变电站自动化系统快 速报文需求的一种机制
? GOOSE 可以传输什么？
可以传输开入（智能终端的常规开入等），开出（跳闸，遥控，启动失 灵，联锁，自检信息等），实时性要求不高的模拟量（环境温湿度，直 流量）