基于GOOSE服务的数字电流保护在地铁的应用
基于GOOSE的现代地铁环网全面保护方案
基于GOOSE的现代地铁环网全面保护方案王丽霞【摘要】为了更好地解决现代地铁环网供电分区大、结构复杂而带来的保护配合问题,对现代地铁供电系统特点进行分析,针对性地提出一套基于IEC61850的数字化地铁环网全面保护方案.该方案利用GOOSE网络收集所需要的各种故障信息和特征,通过逻辑分析判断故障区域,进而确定保护如何动作.各种故障情况和运行模式的推演结果表明,所提出的保护方案在各种工况下,均能准确识别故障并快速切除故障,证明所提出的方案行之有效.%In order to solve the coordination problems,the characteristics of the modern subway power supply network are analyzed and a digital communication protection scheme based on IEC61850 is proposed.The scheme collects necessary fault information from GOOSE network,identifies the fault location by logical judgment,and then removes the fault accurately.The deduction results of various fault conditions and operating modes indicate that the proposed protection scheme can identify the faults accurately and remove them quickly under various working conditions,which proves the effectiveness of this scheme.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2018(062)007【总页数】5页(P160-163,168)【关键词】地铁;供电系统;GOOSE;保护;中压逆变【作者】王丽霞【作者单位】中铁第一勘察设计院集团有限公司,西安 710043;轨道交通信息化国家重点实验室(中铁一院),西安 710043【正文语种】中文【中图分类】TM77近年来，城市轨道交通建设进入了飞速发展时期，出于可靠性和经济性的原因，大多城市地铁选择了集中供电模式，各车站电源来自中压环网。
城市轨道交通跨所GOOSE信息安全传输方案
城市轨道交通跨所GOOSE信息安全传输方案
王文浩;余龙;郑淳淳;赖沛鑫
【期刊名称】《电气化铁道》
【年(卷),期】2022(33)S01
【摘要】我国城市轨道交通变电所已采用IEC 61850标准协议实现了供电设备间的信息交互,其中跨所传输信号如馈线双边联跳保护信息、上网隔开闭锁信息等,也逐步采用GOOSE通信进行传输。
由于跨所信号传输距离长,传输中间节点多,存在一定被侵入的潜在危险,可能危及到城市轨道交通供电系统的信息安全。
针对上述信息安全问题,基于IEC 62351标准,运用HMAC加密、AES加密等算法,研究了一种结合GOOSE报文认证及数据域加密的双重信息保护方案,搭建起城市轨道交通跨所GOOSE信息安全传输通道,并对该安全传输方案的性能进行分析。
【总页数】5页(P221-225)
【作者】王文浩;余龙;郑淳淳;赖沛鑫
【作者单位】广州白云电器设备股份有限公司;广州地铁集团有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U231.8
【相关文献】
1.基于GOOSE机制的城市轨道交通中压环网继电保护方案优化
2.基于GOOSE机制的城市轨道交通中压供电环网过电流保护方案
3.Linux环境下GOOSE报文传输
方案的研究与设计4.新一代智能变电站SV直采和GOOSE共口传输方案研究5.采用SV和GOOSE共口传输的过程层组网方案
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
GOOSE技术在继电保护中应用的研究
GOOSE技术在继电保护中应用的研究何颖;潘莉丽;李华峰;杨淑婷;何旭【摘要】对IEC61850标准中的报文快速传输机制(GOOSE)进行深入研究.基于IEC61850标准,应用GOOSE快速报文机制,使用GOOSE报文来传送启动、合闸、跳闸、闭锁等实时信号,通过信息共享的方式来提高数字化保护的可靠性和选择性进行理论分析和实际应用研究,并分析了GOOSE报文机制的实时性、可靠性和安全性,对其中存在的诸多问题进行探讨并提出相应措施加以解决.【期刊名称】《电网与清洁能源》【年(卷),期】2015(031)008【总页数】4页(P47-49,54)【关键词】IEC61850标准;GOOSE报文机制;数字化变电站;继电保护【作者】何颖;潘莉丽;李华峰;杨淑婷;何旭【作者单位】国网陕西省电力公司西安供电公司,陕西西安710000;国网陕西省电力公司西安供电公司,陕西西安710000;国网陕西省电力公司西安供电公司,陕西西安710000;国网陕西省电力公司西安供电公司,陕西西安710000;大唐陕西发电有限公司,陕西西安710000【正文语种】中文【中图分类】TM734GOOSE信息交换使用的是发布者/订阅者机制[1-3]，这个机制能够在全系统范围内快速可靠地输入输出并自动分布数据，GOOSE技术应用已经成为数字化变电站技术发展的重要研究手段。
从我国目前的实际情况来看GOOSE技术的实际应用主要是在数字化变电站的继电保护领域，以传输简单的位串、布尔型数据为主。
变电站中一系列的简单动作，例如：跳闸、合闸、允许、闭锁、启动等，以及刀闸、断路器的位置信号都由GOOSE报文传输。
GOOSE报文传输能够保证变电站事件在间隔层内部、间隔层与过程层、间隔层与变电站层之间高速传输。
电力系统继电保护必须满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性的要求。
其中继电保护的量测和保护通信系统是与选择性和灵敏性相关的，而GOOSE报文技术则主要影响的是继电保护的速动性和可靠性。
基于GOOSE机制的城市轨道交通中压环网继电保护方案优化_吴仕平
图 1 基于 GOOSE 的网络化保护组网结构
与 保 护 相 关 的 GOOSE 信 号 分 为： 第 1 类 GOOSE 信号、第 2 类 GOOSE 信号、第 3 类 GOOSE 信号和第 4 类 GOOSE 信号。与这 4 类信号相关联 的保护分别为 GOOSE 闭锁式电流保护、GOOSE 开 放 式 电 流 保 护、GOOSE 开 放 式 失 灵 保 护、GOOSE 联跳。第 1 类 GOOSE 信 号 对 保 护 的 作 用 是 闭 锁 住电流保护，第 2、3、4 类 GOOSE 信号则是启动相 应的保护。如图 2 所示的 K1 点故障，故障电流流 过 4 DL 和 1 DL，图中虚线箭头代表第 1 类 GOOSE 信号的 传 送 方 向，实 线 箭 头 代 表 第 3 类 GOOSE 信号的传送方向。当 4DL 断路器处的故障电流 大于启动定值后，4 DL 断 路 器 的 保 护 装 置 立 刻 向 1DL 传送第 1 类 GOOSE 信号； 与此同时 1DL 保 护装置收到 4 DL 启动信号后，判定故障为母线区 外故 障，1 DL 处 电 流 保 护 被 闭 锁。 K1 点 故 障 由 4DL 处配置的保护切除。而如果 4DL 断路器失 灵，未能切 除 故 障，4 DL 处 保 护 装 置 失 灵 保 护 启 动后立刻向 GOOSE 网广播第 3 类 GOOSE 信号， 相关断路器处保护装置收到该信号后各自跳开 对应的断路器。
基于GOOSE服务的电流选跳保护
基于GOOSE服务的电流选跳保护摘要：介绍在国内轨道交通工程中应用的基于数字化微机保护装置间的通信设计的一种保护方案。
阐述方案的回路构成,联跳工作原理,分析方案设计过程中的疑难问题,并提出要求及给出解决方法。
与传统保护方案进行综合比较，具有更好的选择性和可靠性。
关键词轨道交通数字化光纤研究背景城市轨道交通供电系统可采用集中供电方式和分散供电方式，而为了节省综合成本，现在新建地铁线路更多地是采用了环网供电的方式，如图2所示，一个总降压站可能要挂接5~6座变电站负荷。
在此种方式下，当运行区间内发生故障时，相邻的两个牵引变电所需同时跳开相应断路器切除故障线路，以保证能将故障区段彻底从运行线路中切除；而在故障区间外对应的保护不应误动作。
但是在实际运行中，故障发生后由于各个变电所开关保护配合问题往往会发生越级跳闸以及多级跳闸等现象，而且在永久性故障和瞬时性故障判别方面也存在困难。
针对以上现象如果用传统的电流选跳保护，则后备过流保护在定值和时限上以及联跳方案都要进行配合，而随着区间变电站数量的增加，后备过流的动作时间定值需要相应增加，联跳方案也需多重考虑；在现有供电系统下，为了减少故障电流对系统的冲击，不影响上级保护的整定值，往往能够预留出的级差时间很短，很容易出现几个变电所级差时间相同的情况，故而在大区间供电方式下的后备过流保护的时间级差设定以及联跳闭锁方案就很难很好地满足保护选择性和速动性的要求，很可能在故障时出现误跳扩大停电范围甚至引起全线短暂停电的事故。
基于以上分析，我们引入数字通信电流选跳保护的概念，此保护是基于微机保护装置间的网络通信功能提出的一种新的保护方案。
由于采用基于61850规约的数字化技术，区间内变电所保护装置通过GOOSE网络互联，故当任意一台保护装置检测到异常状态时，即可向整个网络发送信息，网络内的其余智能设备皆可即时共享所有实时数据，从而可通过逻辑编程，对线路两端微机保护装置的电流保护动作与否进行比选，实施逻辑判断，快速判别线路故障区段，实现选择性地快速切除故障线路。
基于GOOSE通信技术的地铁隔离开关数字联锁方案
Abstract: The interlocking scheme for existed disconnectors of subway DC traction power supply system adopts hard
wiring coordinated with the locking relay, and it has the problems of poor reliability of signal transmission and lower
（2）传统方案中所间电缆铺设较多，逻辑联 锁功能结构复杂且对控制电缆缺少检测手段，易发 生误操作。数字化 GOOSE 通信联锁方案通过 GOOSE 网络实时传递开关位置状态，并可实现 GOOSE 通信的通道实时自检，相当于对二次回路 实时自检，因而可靠性更高。
（3）数字化 GOOSE 通信联锁方案通过光纤 通信以及可视化软件编程等手段，实现了直流供电 系统隔离开关联锁功能，降低了联锁逻辑实现的复 杂度，解决了二次电缆维护困难等问题，增强了隔 离开关联锁操作的便捷性。
本文将对地铁直流牵引供电系统中隔离开关 联锁功能的现有实现方式进行分析，在此基础上探 讨研究利用数字化通信技术实现联锁功能的方法 与应用，提出基于 GOOSE 通信的地铁隔离开关联 锁方案。
1 隔离开关联锁方案技术现状
地铁直流供电系统隔离开关的联锁需要通过 对相关联的直流断路器与隔离开关位置进行逻辑 判断来实现。因此，采集相关联的开关位置，并将 其接入或送入闭锁逻辑判断回路，是隔离开关进行 防误闭锁判断、实现联锁功能的前提。
变电所 接触网
A211 A213
A2111 A2131 A2113
MMS与GOOSE合一的地铁智能化变电所网络方案
MMS与GOOSE合一的地铁智能化变电所网络方案摘要：基于地铁的牵引混合变电所，将MMS网络与GOOSE采用HSR与PRP的网络方式合二为一，对其可靠性、网络延时、流量进行论证，探讨本方案是否适用地铁智能化变电所的建设。
关键词：智能变电所；网络延时；流量；MMS；GOOSE；HSR；PRP引言地铁变电所智能化趋势越演越烈，但仍未有成熟、运行的地铁智能化变电所方案。
基于地铁变电所的设备分布位置与成本考虑，都不能直接照搬大电网的智能化变电站的组网方案。
一个可靠、经济、适合地铁特色的智能化变电所的组网方案亟待出现。
1、网络结构本文介绍的网络结构将采取HSR与PRP的组合模式，将MMS、GOOSE网络合1.1主要采用网口通信。
示意图如下：图1：MMS、GOOSE混网结构图1.2在交流小室与直流小室里利用装置本身的通信网口，采用HSR方式组网一个单独的网络，之后经过HSR/PRP转换装置接入到主控室中心交换机上。
针对数目不多的支持IEC61850规约的公共测控装置，则通过网线以PRP方式直接接入到主交换机。
对时系统、打印机、监控后台、远动系统、等站控层设备都以PRP方式直接挂在交换机上完成与其他设备的数据交互，同时因打印机并非实时系统，故只需要接入到一个网络就可以了，无需冗余配置。
另外，站间的通信由站与站之间的交换机连接来完成，传输的数据包含但不限于：交流线路差动保护相关数据、上网隔离刀闸联锁、直流线路故障测距等。
2、网络可靠性由以上的网络结构介绍可以看出，整个网络结构是HSR与PRP的组合方案，HSR组成的小网络、智能网关形成小网络、其他装置接入到大的PRP网络。
在该网络里，大的PRP网络因构建了两个独立的网络，保护装置同时收、发两路报文。
当其中有一个网络出线故障时，报文将由另一个网络传输，自愈时间为0。
而交流小室与直流小室形成的HSR网络因为每台装置的报文被复制成两份在不同方向传播，任何单一断点，不影响另一方向的报文传输，网络自愈时间亦为0。
浅谈城市轨道交通35kV供电系统保护配置方案
浅谈城市轨道交通35kV供电系统保护配置方案发表时间：2018-08-01T10:15:35.227Z 来源：《电力设备》2018年第10期作者：卢永春[导读] 摘要：本文主要结合了城市轨道交通中压供电网络接线模式，对城市交通轨道供电系统配置方案中的问题，提出相应措施，并对措施方案进行比较，重点分析城市轨道交通中35KV供电母线的保护配置方案。
（广州东芝白云电器设备有限公司）摘要：本文主要结合了城市轨道交通中压供电网络接线模式，对城市交通轨道供电系统配置方案中的问题，提出相应措施，并对措施方案进行比较，重点分析城市轨道交通中35KV供电母线的保护配置方案。
关键词：城市轨道交通；供电；中压供电；35KV母线保护措施一：城市轨道交通中压网络简述目前我国城市轨道交通供电系统主要的外部电源一般使用的是分散式供电和集中式供电这两种形式。
我国首都的轨道交通供电都采用的是10KV分散式供电方法。
我国其他城市交通轨道大多都是采用的集中式供电方法，城市轨道交通一般都单独设置有变电所，从城市总供电网中接入独立220KV的电能源，通过主变电所降低城市轨道交通供电系统中的电能，将其转换成35KV的中压电能；这样可以把全线路车站的变电分散开来，每一个部分供电都是不同的其电源都是从主变电所来提供电源的，从主变电所引入两回电源到第一个车站变电所I、II 路段的母线，每个车站的变电所都运用环网电缆有效的将I、II线段母线全部连接在一起，这样就能组成开放式环形供电，这样还可以在不同供电变电所分区之间安装环形网络联系开关，可以时刻防止突发事故的出现。
在前几年城市轨道交通中的35KV供电网络大多运用的是小分区供电方式。
为了能降低环形网络供电电缆的投资造价成本，现如今新建的城市交通轨道线路的供电方式大多运用的是大分区供电方式，这样可以有效的减少供电分区站的建设，也直接减少了供电网络电缆的投资成本，一个大的供电分区中的变电所可达三到四个甚至可以增加到六个之上。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
基于GOOSE服务的数字电流保护在地铁的应用
摘要：介绍在长沙地铁3号线供电系统的构成。
介绍即有线路基于串行通信方
式的数字电流保护的不足，对地铁3号线采用基于GOOSE服务的数字电流保护方案。
简述基于GOOSE服务的数字电流保护的网络构成及保护动作分析。
关键词：地铁，GOOSE，数字电流保护
地铁供电系统主要由主变电所、牵引变电所、变配电系统组成，通过地铁供电系统为电
动列车及其他子系统提供安全可靠的电源，若地铁供电系统不能正常可靠运行，就会严重威
胁地铁的安全可靠运行，并危及乘客生命财产安全和社会稳定。
因此，地铁供电系统安全、
可靠运行是地铁安全、可靠运行的重要保证。
1、长沙地铁3号线供电系统构成
长沙地铁3号线线路全长36.415km，全线均为地下车站，共设车站25座，1座停车场及1座车辆段，平均站间距1.49km。
供电系统采用110/35kV的集中供电方式，在星沙大道站
附近新建星沙大道主变电所，并利用1号线新中变主变电所向本线供电。
每座主变电所均从
城市电网系统引入两路独立的110kV电源，互为备用。
一般每个车站设一座35/0.4kV降压变
电所，对于用电负荷较大的车站、车辆段可根据具体情况增加跟随式降压变电所。
35kV供电
系统采用集中供电方式向地铁各个变电所供电。
3号线全线共分为4个供电分区，每个供电
分区直接从主变电站引入两路35kV电源，其他变电所则从相邻变电所引入两路35kV电源。
为了在某一座主变电站退出运行时能够保证地铁供电系统正常供电运行，在烈士公园东站变
电所设置环网联络开关，此环网联络开关在正常运行时处于分断状态。
由于长沙地铁3号线采用大环网供电方式，早期光纤差动保护加过流后备保护的方案已
经不能满足供电系统的可靠性要求，而长沙地铁即有线路采用的基于串行通信方式的数字电
流保护存在接入保护装置数量和装置I/O口数量限制、硬接线固有延时长、不能进行通道检
测等缺点，根据以上论述，长沙地铁３号线采用基于GOOSE网络的数字电流保护方案。
2、基于GOOSE服务的数字电流保护网络构架介绍
长沙地铁3号线采用IEC61850协议为基础规约，将过程层通信与站控层通信分开设置，
提高系统可靠性。
站控层通信通过屏蔽双绞线接入站内串口服务器，串口服务器提供两路光
纤以太网接口，接至通信控制器。
过程层通信采用双GOOSE网络结构，每台继电保护装置分别接入两台GOOSE网络交换机，站间网络交换机通过光纤连接在一起，将同一供电分区所有保护装置连接起来，实现各个保护装置的联跳及闭锁信息、开关量信息、联跳信息等在GOOSE网络内相互交换。
当出现故障时，电流后备保护装置通过信号比选、逻辑判断，快速
判别线路故障区段，并且有选择地快速地切除故障线路。
长沙地铁3号线保护系统组网方案如图1所示：
图1
该方案采用双GOOSE网络冗余方式提高网络安全性能，当隧道内光纤损坏或交换机故障，通过冗余GOOSE网络自动切换到另一条GOOSE网络通道。
并增加GOOSE断链检测，建立快
速应对机制（闭锁与开放），当两路GOOSE网络都发生通信故障，数字通信电流保护自动退出，不影响传统保护功能。
GOOSE通信故障的检出时间最大为0.5秒。
3、基于GOOSE服务的数字电流保护动作分析
根据长沙地铁3号线供电系统的特点，35kV环网供电系统故障主要发生在区间环网电缆、馈线和母线( 即图2中K1，K2，K3故障点) ，以下分别对各故障点的保护动作行为进行具体
分析。
图2
3.1、区间环网电缆故障( K1)
3.1.1当环网光纤差动保护（主保护）正常情况时， K1处发生故障时，由差动保护装置
跳开线路两端进、出线断路器302和304，切除故障。
3.1.2当环网光纤差动保护（主保护）异常时， K1处发生故障时，由于差动保护异常，
故障线路两端差动保护将被闭锁，同时通过GOOSE网络发送信号开放本柜数字电流保护，出线断路器304处的数字电流保护启动，跳开环网出线断路器304，进线柜电流后备保护装置
通过GOOSE网络发送联跳信号至环网对侧进线断路器302处，并跳开环网对侧出线断路器302。
由于同一线路的其他环网进出线之间的光纤通讯均正常，相邻上级环网进出线断路器
处同时检测到故障电流，进出线电流后备保护装置都会发送并接收到电流闭锁信号，均不会
动作。
3.1.3当环网出线柜保护装置通讯异常时，通过冗余GOOSE网络自动切换到另一条GOOSE网络通道。
若两条GOOSE网络通道都出现通讯故障时，则出线柜断路器电流保护装
置启动数字电流后备保护，动作于断路器，切除故障。
3.2、馈线故障( K2)
当故障点在K2处时，馈线断路器362和同母线进线断路器302都会检测到故障电流，当馈线断路器362处检测到故障电流时保护装置通过GOOSE网络发送电流闭锁信号，同母线进线断路器302保护装置收到此电流闭锁信号后闭锁本柜电流保护，由于故障来自馈线上时，
数字电流保护将被闭锁，所以馈线上有故障时由保护装置的常规保护功能动作跳开断路器，
切除故障，而进线断路器302处因接收到馈线处的电流闭锁信号保护不会误动，有效地区分
了母线故障和馈线故障。
故障发生在K2处时，馈线断路器362失灵，馈线保护装置通过GOOSE网络发送联跳信
号至同母线的进出线断路器及母联断路器处，302、304和300处保护装置收到此联跳信号后，各自跳开相应位置的断路器。
切除故障。
3.3、母线故障( K3)
正常情况35kV系统供电方式（分裂运行）下，K3处故障时，Ⅱ段母线上的环网出线304、馈线362、母联300处都没有故障电流流过，但Ⅱ段母线上环网进线302处及上级变电所进
出线302、304处保护都可以检测到故障电流，但上级变电所的进线柜302、出线柜304处电
流后备保护装置都会收到对侧电流闭锁信号，保护不会误动，故障点所在变电所进线柜302
处电流后备保护装置没有收到对侧电流闭锁信号，数字电流保护动作跳开进线柜断路器302，并通过GOOSE网络发送联跳信号至同母线出线断路器304及本站母联断路器300，跳开各自
断路器，切除故障。
35kV供电系统并列运行情况下，K3处故障时，无论母线是通过哪一路电源供电，母联柜保护装置都只会接收到一段母线发出的电流闭锁信号，若同时接收到两段母线上发出的电流
闭锁信号，则认为母线区外故障，闭锁数字电流保护，从而实现保护的选择性。
母联保护利
用这一特性来判断故障出现在K3处。
若图2中300断路器合位且35kVⅡ段进出线断路器在
分位，K3处故障时，则I段母线进线302及母联300保护装置检测到故障电流，从而判断故
障点在Ⅱ段母线，通过母联保护装置跳开300，切除故障。
因进线断路器302处接收到母联300处保护装置通过GOOSE网发出的电流闭锁信号，保护不动作。
4、结语
长沙地铁使用基于GOOSE网络服务的数字电流保护方案可以提升大环网35kV供电系统
的可靠性，同时保留了传统的光纤差动保护和过流保护功能，弥补了传统保护方案中母线保
护性能不足的问题，使用双GOOSE网冗余组网方式可以有效解决通信网络保护的安全性问题，采用基于GOOSE网服务的数字电流保护方案易于实施，不增加保护装置和二次接线有利于减少投资，同时减少后期运行维护人员的工作量。
参考文献
[1]王平,电流选跳在轨道交通供电系统中的应用[J]. 都市快轨交通 2013.
[2]吴仕平,王汉,吕良基于GOOSE机制的城市轨道交通中压环网继电保护方案优化[J] 城市轨
道交通研究 2014.
[3]刘兴学,赵武陇.城市轨道交通数字化智能保护技术研究[J].电气化铁道,2012.
[4]刘卓,王胜利.地铁35 kV 交流供电系统电流选跳保护的探讨[J].现代城市轨道交通,2011.
[2]赵勤,王军平,曹捷. GOOSE 全面智能电流选跳在城轨供电系统中的应用[J].都市快轨交
通,2016.。