电力系统与自组网路由算法的研究与分析

# 电力系统与自组网路由算法的研究与分析 ## 1. 变电站配置语言与 GOOSE 消息 ### 1.1 变电站配置语言（SCL） 变电站配置语言（SCL）是一种基于 XML 的配置语言，用于支持不同工具（可能来自不同制造商）之间数据库配置数据的交换。SCL 文件主要有以下四种类型： - IED 能力描述文件（.ICD） - 系统规格描述文件（.SSD） - 变电站配置描述文件（.SCD） - 配置后的 IED 描述文件（.CID） ### 1.2 GOOSE 消息 #### 1.2.1 GOOSE 概述 IEC 61850 中的通用面向对象变电站事件（GOOSE）对象用于高速控制消息传递。GOOSE 会自动将包含状态、控制和测量值的消息广播到网络上，供其他设备使用。它会多次发送消息，以增加其他设备接收消息的可能性，从而使高速跳闸信号能够以高概率发送。 #### 1.2.2 发布 - 订阅模型 GOOSE 消息不是由发送者发送给特定的接收继电器，而是作为广播（实际上是多播）消息发送到局域网。消息包含发送者的标识和特定消息的标识，以便监听者可以确定其内容。局域网上的每个其他继电器和 IED 都可以看到该消息，并自行决定是否需要查看消息内容。发送 IED 称为发布者，任何配置为查找和使用此特定消息的其他继电器或 IED 称为订阅者。GOOSE 消息是一种未确认的服务，因此发布者必须不断向局域网发送更新的 GOOSE 消息，而捕获这些消息的负担则落在各个订阅者身上。 ### 1.3 项目开发与仿真结果 在项目开发中，有使用 Kalki 网关和 ARM 板生成 GOOSE 消息的框图。仿真方面，有使用 KALKI 协议网关精简版的 GOOSE 演示设置，以及使用 Wireshark 观察到的 GOOSE 消息。以下是 GOOSE 数据包分析表： | Sr No. | Time(ms) | Time allowed to live(ms) | Sqnum | | ---- | ---- | ---- | ---- | | 1 | 139 | 4 | 0 | | 2 | 139 | 4 | 1 | | 3 | 139 | 8 | 2 | | 4 | 139 | 16 | 3 | | 5 | 139 | 32 | 4 | | 6 | 139 | 64 | 5 | | 7 | 139 | 128 | 6 | | 8 | 139 | 256 | 7 | | 9 | 139 | 512 | 8 | | 10 | 139 | 1024 | 9 | | 11 | 140 | 2048 | 10 | | 12 | 141 | 4096 | 11 | | 13 | 143 | 8192 | 12 | | 14 | 147 | 16384 | 13 | | 15 | 156 | 32768 | 14 | | 16 | 172 | 65536 | 15 | | 17 | 205 | 65536 | 16 | | 18 | 238 | 65536 | 17 | ### 1.4 GOOSE 消息与 Kalki 技术网关 - **EasyConnect**：用于配置 Kalki 协议网关的配置/诊断实用工具，它会生成扩展标记语言（XML）格式的配置文件作为输出。 - **ICD 管理器**：一个软件工程平台，用于构建不同的 IED 配置、数据模型和 GOOSE 消息。 - **IEDScout**：一个通用的 IEC 61850 客户端，用于连接任何 IEC 61850 设备（服务器 - Kalki 技术网关），并提供查看数据模型、读写数据、报告以及 GOOSE/GSSE 发布和订阅等许多有用功能。 - **MPR 与 MODBUS**：MPR 具有 MODBUS 接口，可通过 IEDScout 查看 MODBUS 线圈状态。当线圈状态发生变化时，网关会发送 GOOSE 消息，可使用网络数据包分析器 Wireshark 进行观察。 - **GOOSE 消息发送规律**：当发生任何状态变化时，IED 会通过异常多播高速 GOOSE 报告，通常包含其每个状态输入、启动器、输出元件和继电器（实际和虚拟）的双命令状态。该报告通常在第一个报告之后按顺序重新发布，最初会有 8 - 10 条 GOOSE 消息到达，然后接下来的数据包分别在 2ms、4ms、8ms 到达，之后每隔 33ms 重复发送 GOOSE 消息。 ## 2. 自组网能量高效路由算法分析 ### 2.1 引言 移动自组网（MANET）是一种多跳、无基础设施的无线网络，电池电量和带宽有限。反应式协议（如 AODV 和 DSR）在路由发现过程中使用泛洪技术转发 RREQ 数据包，在路由维护过程中转发 RERR 数据包。泛洪会导致不必要的路由数据包增加，不仅增加了每个节点的能量消耗，还增加了路由开销。此前，已经开发了一些能量高效的算法，如能量约束八卦协议（ECG_A