IEC 61850 標準是變電站自動化領域最為完善的通信標準，該標準將變電站自動化系統(tǒng)分為三個層次，即站控層、間隔層、過程層。站控層包括監(jiān)控主機、操作員工作站、遠動工作站、工程師工作站、GPS對時裝置等，形成全站監(jiān)控管理中心。間隔層包括繼電保護裝置、測控裝置等二次設備。過程層包括變壓器、斷路器、隔離開關、互感器等一次設備及其所屬的智能組件。如圖1-1所示。

　　

數(shù)字化變電站相比較于傳統(tǒng)變電站，過程層發(fā)生了很大的變化。傳送模擬量和開關量的大量錯綜復雜的電纜被一些交換機和網線所代替，信息的交互由基于硬接線的方式，變?yōu)榱嘶诰W絡的方式。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構

 

1.2過程層網絡的實現(xiàn)技術

　　

過程層網絡上傳輸?shù)拇蟛糠謹?shù)據(jù)都是組播，而組播不加過濾的話，交換機會把它和廣播一樣處理，因此，這就需要我們對組播進行有效的管理和過濾，以減少網絡負載，提高網絡的效率，降低網絡上的延時等。交換機對組播進行管理和過濾的通用方法有VLAN、GMRP、IGMPSnooping、CGMP等。由于GOOSE報文和SV報文不屬于IP組播，只是二層的MAC組播，因此IGMPSnooping和CGMP不是特別適用。所以，目前在變電站內用于管理和過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VLAN 技術是目前使用最為普遍的一種組網技術。相信很多人對該技術都有所了解，今天我們著重來探討一下GMRP在組網當中的應用。

 

 

1.3組播管理協(xié)議GMRP

　　

GMRP 動態(tài)組播管理協(xié)議。GMRP(GMRP Multicast Registration Protocol)組播注冊協(xié)議是通用屬性注冊協(xié)議(GARP)的一部分，用于維護交換機中的動態(tài)組播注冊信息。所有支持GMRP特性的交換機都能接受來自其他交換機中的動態(tài)組播注冊信息，來動態(tài)的更新本機的組播注冊信息。同時也能夠將本機的在組播注冊信息向其他交換機傳播，以使同一子網內所有支持GMRP特性的設備的組播信息達成一致。GMRP傳播的組播注冊信息既包括本地交換機上上手工配置的靜態(tài)組播注冊信息，也包括由其他交換機注冊到本地交換機上的組播注冊信息。

 

1.4GMRP協(xié)議的工作過程

　　

當一臺裝置想加入某個多播組時，首先發(fā)出GMRP加入報文，交換機將接到的GMRP加入報文的端口加入該多播組，并在VLAN中廣播該GMRP加入報文，VLAN中的多播源就知道了多播成員的存在。當組播源向組播組發(fā)送組播報文時，交換機只把該報文從先前加入到該組播組的端口轉發(fā)出去，從而實現(xiàn)VLAN內的二次組播。如圖 1-2所示。

　　

此外，交換機會周期性發(fā)送GMRP查詢，如果裝置想留在組播組中，它就會響應GMRP查詢，在這種情況下交換機不進行任何操作，如果裝置不想留在組播組中，它既可以發(fā)送一個leave消息也可以不響應GMRP查詢，一旦交換機收到裝置的leave消息或者計時器設定期間沒有收到響應消息，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程層網絡中基于訂閱/發(fā)布機制的IEC 61850 9-2采樣值和GOOSE信息傳輸。與VLAN相比，GMRP無需對交換機進行繁瑣配置(僅需交換機啟用GMRP功能)，方便變電站的改擴建工作，有效降低了運行維護的難度。但是需要裝置網卡驅動程序的支持。

　　

1.5 GMRP 在DT6000E光數(shù)字測試儀中的應用

　　

周立功致遠電子生產的光數(shù)字測試儀DT6000E，應用軟件擁有獨立的GMRP功能，該功能可以發(fā)送任意類型的GMRP報文，并且可以解析接收到的GMRP報文。

　　

GMRP模塊在DT6000E設備總共分為注冊、發(fā)送測試和接收測試頁面。

 

1.5.1GMRP注冊

　　
GMRP注冊是設備向交換機固定發(fā)送JOIN IN報文，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)送間隔時間(500s-60000s)這樣從測試儀發(fā)送出來的數(shù)據(jù)，交換機都只會轉發(fā)給同組內的其他設備，而沒有加入到該組中的設備不會收到測試儀發(fā)送出來的數(shù)據(jù)。如圖 1-3所示點擊“開啟GMRP”即設備開始發(fā)送GMRP報文。

　　

圖 1-3 GMRP注冊頁面

　　

1.5.2GMRP 發(fā)送測試

　

GMRP發(fā)送測試比較類似于GMRP注冊，不同點在于該測試可以發(fā)送任意類型的GMRP報文，并且報文發(fā)送時間間隔的最小值由原來的500s降低為1s。

　　

1.5.3GMRP 接收

　　

接收測試頁面用于接收來自其他設備發(fā)送的GMRP報文。界面枚舉出報文類型，以及組播地址。并且對報文內容也可以做到解析。如圖 1-4所示：

圖 1-4 GMRP報文接收和解析