1、淺析智能變電站網(wǎng)絡(luò)報文記錄分析裝置設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)報文記錄分析裝置應(yīng)用于越來越多的智能變電站。在智能變電站中起到不可替代的作用，文章針對網(wǎng)絡(luò)報文分析儀在滿足智能變電站需求的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)條件，分析了網(wǎng)絡(luò)報文記錄分析裝置的基本構(gòu)成及各功能介紹和關(guān)鍵技術(shù)。標(biāo)簽：網(wǎng)絡(luò)報文；智能變電站；關(guān)鍵技術(shù)引言隨著智能變電站的迅速發(fā)展，變電站站控層、間隔層以及過程層的通信網(wǎng)絡(luò)報文已經(jīng)成為變電站智能設(shè)備間信息交互和共享的主要方式。直接影響整個智能變電站的通信是智能設(shè)備和通信網(wǎng)絡(luò)的健康狀況，可能導(dǎo)致電力系統(tǒng)重大事故的原因可能是網(wǎng)絡(luò)報文的發(fā)送端、接收端及通信網(wǎng)絡(luò)異常或故障，因此需要對網(wǎng)絡(luò)報文進(jìn)行有效的監(jiān)視、記錄和診斷，提

2、前發(fā)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的薄弱環(huán)節(jié)和故障設(shè)備，預(yù)防電力系統(tǒng)事故的發(fā)生。1 裝置基本構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)報文記錄分析裝置由接收模塊、報文記錄模塊和報文分析模塊三部分構(gòu)成及管理單元、記錄單元、采集單元三部分。該設(shè)備接入兩個網(wǎng)絡(luò)：接入過程層網(wǎng)絡(luò)，接收合并單元提供的采樣值數(shù)據(jù)，接收智能終端的斷路器狀態(tài)和保護(hù)裝置發(fā)出的各類跳閘和告警信號；接入站控層網(wǎng)絡(luò)，主要用來記錄站控層的網(wǎng)絡(luò)報文信息。設(shè)備接入處理能力包括：（1）單臺記錄單元接入采集單元：8臺；（2）單臺記錄單元接入采集單元：4臺；（3）單臺記錄單元接入MMS客戶端：16個；（4）單臺記錄單元接入SV控制模塊：28個；（5）單臺記錄單元接入GOOSE控制模塊：256個；（6

3、）單臺記錄單元處理映射后的模擬量通道：132個；（7）單臺記錄單元處理映射后的開光量通道：512個；（8）單臺記錄單元接入網(wǎng)絡(luò)報文流程：400Mbit/s。2 分析記錄裝置各功能分析2.1 管理單元功能管理單元對應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)報文分析裝置的報文分析模塊，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的人機(jī)接口，管理多臺記錄單元，管理單元既可以使用Windows操作系統(tǒng)，又可以使用Linux操作系統(tǒng)，基于安全的考慮，越來越多的變電站選擇Linux操作系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。（1）系統(tǒng)的組態(tài)及參數(shù)配置模塊。根據(jù)全站情況設(shè)置裝置IP，裝置接入交流量通道、開關(guān)量通道、裝置參數(shù)及裝置電流電壓分組情況；解析全站配置SCD文件，設(shè)置每個通道的網(wǎng)絡(luò)報文事件啟動定值

4、。（2）系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視模塊，實(shí)時監(jiān)視SV控制塊、GOOSE控制塊、PTP報文及其他網(wǎng)絡(luò)報文等的總流量、斷鏈、異常等統(tǒng)計(jì)信息，當(dāng)滿足設(shè)定條件的異常情況時，給出相應(yīng)的告警條目。（3）網(wǎng)絡(luò)報文檢索及分析模塊，能夠檢索網(wǎng)絡(luò)報文存儲的文件列表、記錄文件，能對檢索到的報文進(jìn)行標(biāo)識。（4）網(wǎng)絡(luò)報文在線檢測模塊，設(shè)定監(jiān)視條件，從采集單元實(shí)時讀取滿足監(jiān)視條件的報文包，實(shí)現(xiàn)SV報文的原始數(shù)據(jù)波形繪制及實(shí)時一次值的顯示，實(shí)現(xiàn)GOOSE報文中數(shù)據(jù)元素的變位撲捉及狀態(tài)監(jiān)視。2.2 記錄單元功能記錄單元對應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)報文分析裝置的報文記錄模塊，記錄單元實(shí)現(xiàn)在線解析、文件管理、MMS通信服務(wù)，時鐘同步功能，是整套系統(tǒng)的核心單元。

5、該單元與分析管理單元通信，將實(shí)時數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果等傳送至分析管理單元進(jìn)行展示，記錄單元一般采用嵌入式操作系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，目前主要用于Linux系統(tǒng)。（1）網(wǎng)絡(luò)報文統(tǒng)計(jì)及記錄模塊。具備完善的原始報文解析、統(tǒng)計(jì)和存儲功能，可將SV、GOOSE、PTP報文按照配置的控制塊分類進(jìn)行字節(jié)流量、包流量、SV失步、雙AD異常、GOOSE實(shí)變、GOOSE虛變、鏈路中斷等異常計(jì)數(shù)分類統(tǒng)計(jì)，并可根據(jù)異常條條形成異常事件，上傳至分析管理單元，可將采集到的原始報文按照配置進(jìn)行分類分級就地壓縮存儲。（2）文件管理模塊。具有對原始報文文件的管理功能，當(dāng)磁盤空間不足時，系統(tǒng)自動清理、刪除較早生成的文件，在文件存儲異常時，將產(chǎn)

6、生磁盤異常告警，方便運(yùn)行人員進(jìn)行檢查維護(hù)。（3）實(shí)時通信服務(wù)模塊。與分析管理單元進(jìn)行實(shí)時通信，上傳實(shí)時相量數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)報文統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、離線文件數(shù)據(jù)等。（4）裝置自檢模塊。實(shí)時檢查自身狀況，對裝置異常、參數(shù)異常、程序自恢復(fù)、通信異常等在本地先生或上傳告警。（5）參數(shù)在線整定模塊。可在當(dāng)?shù)鼗蚝笈_整定裝置的運(yùn)行參數(shù)，裝置無需斷電啟動。（6）對時及守時模塊。具有高精度對時功能，能夠接收全站同意時鐘信號，用于對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)單元進(jìn)行精確對時，時鐘信號滿足IEC61588對時或IRIG-B碼對時，同時裝置還具備一定的守時功能，守時精度滿足規(guī)范要求。2.3 采集單元功能采集單元對應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)報文分析裝置的報文接收模塊，采

7、集單元提供采集通信接口，采集輸入裝置的SV、GOOSE、MMS鏡像網(wǎng)絡(luò)報文等。采集單元一般利用DSP等CPU來實(shí)現(xiàn)，不使用嵌入式操作系統(tǒng)。采集控制模塊接收外部發(fā)送來的SV、GOOSE、PTP等網(wǎng)絡(luò)報文，實(shí)時報文的高速高精度捕捉。3 網(wǎng)絡(luò)報文分析記錄裝置工作原理報文分析是網(wǎng)絡(luò)報文分析記錄儀的重要功能之一，根據(jù)報文分析工具的使用方式，可分為在線監(jiān)測和離線解析兩部分，在線監(jiān)測部分實(shí)時解析SV、GOOSE、MMS報文，并根據(jù)SV的內(nèi)容繪制交流量曲線，離線解析部分主要解析已經(jīng)記錄的報文，離線解析軟件應(yīng)能查看報文，自持根據(jù)報文類型、APPID、目標(biāo)地址、源地址等方式對報文進(jìn)行篩選。4 網(wǎng)絡(luò)報文分析關(guān)鍵技術(shù)

8、在智能變電站中，站控層、間隔層、過程層的通信網(wǎng)絡(luò)中，充斥著SV、GOOSE、MMS、1588及其他規(guī)約或不能識別的報文，這些報文都要接入到網(wǎng)絡(luò)報文分析記錄裝置中，由網(wǎng)絡(luò)報文記錄分析裝置完整準(zhǔn)確地記錄這些報文并進(jìn)行分析處理。特別是在網(wǎng)絡(luò)壓力較大時要保證不丟包、不跳變。完整準(zhǔn)確的原始報文是網(wǎng)絡(luò)報文記錄分析裝置穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。對于網(wǎng)絡(luò)報文記錄分析裝置，應(yīng)具備MU數(shù)量不低于24個，GOOSE控制塊個數(shù)不低于256個，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量不低于400Mbit/s的接收及處理能力。應(yīng)具備連續(xù)SV記錄24h以上，連續(xù)GOOSE記錄14天以上、異常報文記錄10000條以上的數(shù)據(jù)存儲能力。針對這樣的處理要求，網(wǎng)絡(luò)報文記

9、錄分析裝置的軟件硬件設(shè)計(jì)上主要采取的技術(shù)措施包括：（1）網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集分布式設(shè)計(jì)。裝置采用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集單元獨(dú)立設(shè)計(jì)，解決了額網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)深度處理硬件一體化設(shè)計(jì)商的電磁兼容、協(xié)調(diào)調(diào)度、散熱等問題，使裝置工作更穩(wěn)定可靠。（2）記錄單元雙核全嵌入式設(shè)計(jì)。記錄單元采用全嵌入式設(shè)計(jì)方法，采用源碼開放的Linux嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)，告訴雙核CPU協(xié)調(diào)運(yùn)算處理系統(tǒng)，極大提供了記錄單元的數(shù)據(jù)吐吞能力，處理實(shí)時性和動態(tài)相應(yīng)特性。（3）數(shù)據(jù)壓縮存儲技術(shù)。采用先進(jìn)的數(shù)據(jù)壓縮存儲技術(shù)，最大壓縮可達(dá)到20倍，常規(guī)運(yùn)行時壓縮比在9倍左右。（4）網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集單元全嵌入式設(shè)計(jì)，無操作系統(tǒng)調(diào)度，保證數(shù)據(jù)處理能力及實(shí)時性，以及運(yùn)行穩(wěn)定可靠和抗干擾能力。采取這些措施后，裝置運(yùn)行穩(wěn)定性良好。當(dāng)記錄功能投入時，模擬量通道和開關(guān)量通道最大化配置，所以元件啟動投入，裝置啟動并在大規(guī)模寫入文件時，裝置的CPU使用率控制在60%之內(nèi)。5 結(jié)束語在智能變電站中，SV、GOOSE、報文取代了傳統(tǒng)的交流量電纜，SV、GOOSE報文的異常有可能引起保護(hù)的誤動或拒動，甚至電流系統(tǒng)的崩潰。SV、GOOSE報文的重要性可見一斑。對于網(wǎng)絡(luò)報文記錄分析儀，不僅要求能夠完整記錄SV、GOOSE的原始報文，而且能夠識別異常情況，給出報警，預(yù)防電力系統(tǒng)事故的發(fā)生。參考文獻(xiàn)1張勁松，俞建育.網(wǎng)絡(luò)分析儀在智能化變電站中的應(yīng)用J.華東電力，201