淺談GMRP在變電站中的應(yīng)用

　　目前變電站常用的多播報(bào)文技術(shù)有虛擬局域網(wǎng)(VLAN )、GMRP (GARP 多

　　播注冊(cè)協(xié)議)和靜態(tài)多播地址表，選擇合適的網(wǎng)絡(luò)過(guò)濾方式，對(duì)于變電站的改擴(kuò)建工作至關(guān)重要。

　　1.1數(shù)字化變電站的信息分層結(jié)構(gòu)

　　IEC 61850 標(biāo)準(zhǔn)是變電站自動(dòng)化領(lǐng)域最為完善的通信標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)將變電站自動(dòng)化系統(tǒng)分為三個(gè)層次，即站控層、間隔層、過(guò)程層。站控層包括監(jiān)控主機(jī)、操作員工作站、遠(yuǎn)動(dòng)工作站、工程師工作站、GPS對(duì)時(shí)裝置等，形成全站監(jiān)控管理中心。間隔層包括繼電保護(hù)裝置、測(cè)控裝置等二次設(shè)備。過(guò)程層包括變壓器、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、互感器等一次設(shè)備及其所屬的智能組件。如圖11所示。

　　數(shù)字化變電站相比較于傳統(tǒng)變電站，過(guò)程層發(fā)生了很大的變化。傳送模擬量和開(kāi)關(guān)量的大量錯(cuò)綜復(fù)雜的電纜被一些交換機(jī)和網(wǎng)線所代替，信息的交互由基于硬接線的方式，變?yōu)榱嘶诰W(wǎng)絡(luò)的方式。常規(guī)的電壓互感器和電流互感器被電子互感器所取代。

　　圖 1-1數(shù)字變電站信息分層結(jié)構(gòu)

　　1.2過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

　　過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)拇蟛糠謹(jǐn)?shù)據(jù)都是組播，而組播不加過(guò)濾的話，交換機(jī)會(huì)把它和廣播一樣處理，因此，這就需要我們對(duì)組播進(jìn)行有效的管理和過(guò)濾，以減少網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，提高網(wǎng)絡(luò)的效率，降低網(wǎng)絡(luò)上的延時(shí)等。交換機(jī)對(duì)組播進(jìn)行管理和過(guò)濾的通用方法有VLAN、GMRP、IGMPSnooping、CGMP等。由于GOOSE報(bào)文和SV報(bào)文不屬于IP組播，只是二層的MAC組播，因此IGMPSnooping和CGMP不是特別適用。所以，目前在變電站內(nèi)用于管理和過(guò)濾組播的主要有三種方式，即VLAN，GMRP和靜態(tài)多播地址表。虛擬局域網(wǎng)VLAN 技術(shù)是目前使用最為普遍的一種組網(wǎng)技術(shù)。相信很多人對(duì)該技術(shù)都有所了解，今天我們著重來(lái)探討一下GMRP在組網(wǎng)當(dāng)中的應(yīng)用。

　　1.3組播管理協(xié)議GMRP

　　GMRP 動(dòng)態(tài)組播管理協(xié)議。GMRP(GMRP Multicast Registration Protocol)組播注冊(cè)協(xié)議是通用屬性注冊(cè)協(xié)議(GARP)的一部分，用于維護(hù)交換機(jī)中的動(dòng)態(tài)組播注冊(cè)信息。所有支持GMRP特性的交換機(jī)都能接受來(lái)自其他交換機(jī)中的動(dòng)態(tài)組播注冊(cè)信息，來(lái)動(dòng)態(tài)的更新本機(jī)的組播注冊(cè)信息。同時(shí)也能夠?qū)⒈緳C(jī)的在組播注冊(cè)信息向其他交換機(jī)傳播，以使同一子網(wǎng)內(nèi)所有支持GMRP特性的設(shè)備的組播信息達(dá)成一致。GMRP傳播的組播注冊(cè)信息既包括本地交換機(jī)上上手工配置的靜態(tài)組播注冊(cè)信息，也包括由其他交換機(jī)注冊(cè)到本地交換機(jī)上的組播注冊(cè)信息。

　　1.4GMRP協(xié)議的工作過(guò)程

　　當(dāng)一臺(tái)裝置想加入某個(gè)多播組時(shí)，首先發(fā)出GMRP加入報(bào)文，交換機(jī)將接到的GMRP加入報(bào)文的端口加入該多播組，并在VLAN中廣播該GMRP加入報(bào)文，VLAN中的多播源就知道了多播成員的存在。當(dāng)組播源向組播組發(fā)送組播報(bào)文時(shí)，交換機(jī)只把該報(bào)文從先前加入到該組播組的端口轉(zhuǎn)發(fā)出去，從而實(shí)現(xiàn)VLAN內(nèi)的二次組播。如圖 12所示。

　　此外，交換機(jī)會(huì)周期性發(fā)送GMRP查詢，如果裝置想留在組播組中，它就會(huì)響應(yīng)GMRP查詢，在這種情況下交換機(jī)不進(jìn)行任何操作，如果裝置不想留在組播組中，它既可以發(fā)送一個(gè)leave消息也可以不響應(yīng)GMRP查詢，一旦交換機(jī)收到裝置的leave消息或者計(jì)時(shí)器設(shè)定期間沒(méi)有收到響應(yīng)消息，它便從組播組中刪除該裝置。

　　圖 1-2 GMRP基本原理

　　該協(xié)議特別適合智能變電站過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)中基于訂閱/發(fā)布機(jī)制的IEC 61850 9-2采樣值和GOOSE信息傳輸。與VLAN相比，GMRP無(wú)需對(duì)交換機(jī)進(jìn)行繁瑣配置(僅需交換機(jī)啟用GMRP功能)，方便變電站的改擴(kuò)建工作，有效降低了運(yùn)行維護(hù)的難度。但是需要裝置網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序的支持。

　　1.5 GMRP 在DT6000E光數(shù)字測(cè)試儀中的應(yīng)用

　　周立功致遠(yuǎn)電子生產(chǎn)的光數(shù)字測(cè)試儀DT6000E，應(yīng)用軟件擁有獨(dú)立的GMRP功能，該功能可以發(fā)送任意類型的GMRP報(bào)文，并且可以解析接收到的GMRP報(bào)文。

　　GMRP模塊在DT6000E設(shè)備總共分為注冊(cè)、發(fā)送測(cè)試和接收測(cè)試頁(yè)面。

　　1.5.1GMRP注冊(cè)

　　GMRP注冊(cè)是設(shè)備向交換機(jī)固定發(fā)送JOIN IN報(bào)文，用戶可以增加修改組播地址，選擇發(fā)送端口，并且可以更改發(fā)送間隔時(shí)間(500s-60000s)這樣從測(cè)試儀發(fā)送出來(lái)的數(shù)據(jù)，交換機(jī)都只會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)給同組內(nèi)的其他設(shè)備，而沒(méi)有加入到該組中的設(shè)備不會(huì)收到測(cè)試儀發(fā)送出來(lái)的數(shù)據(jù)。如圖 13所示點(diǎn)擊“開(kāi)啟GMRP”即設(shè)備開(kāi)始發(fā)送GMRP報(bào)文。

　　圖 1-3 GMRP注冊(cè)頁(yè)面

　　1.5.2GMRP 發(fā)送測(cè)試

　　GMRP發(fā)送測(cè)試比較類似于GMRP注冊(cè)，不同點(diǎn)在于該測(cè)試可以發(fā)送任意類型的GMRP

　　報(bào)文，并且報(bào)文發(fā)送時(shí)間間隔的最小值由原來(lái)的500s降低為1s。

　　1.5.3GMRP 接收

　　接收測(cè)試頁(yè)面用于接收來(lái)自其他設(shè)備發(fā)送的GMRP報(bào)文。界面枚舉出報(bào)文類型，以及

　　組播地址。并且對(duì)報(bào)文內(nèi)容也可以做到解析。如圖 14所示：

　　圖 14 GMRP報(bào)文接收和解析