智能变电站网络报文记录及分析装置检测规范 PPT课件

2020 4 5 济南迈越信息科技有限公司2012 版权所有 保留一切权利 非经本公司书面许可 任何单位和个人不得擅自摘抄 复制本书的部分或全部 并不得以任何形式传播 1 2020 4 5 智能变电站网络报文记录及分析装置检测规范 2 目录 基本概念简介报文在线分析功能检测报文离线分析功能检测装置硬件性能检测 2020 4 5 3 2020 4 5 智能变电站 智能变电站技术导则 采用先进 可靠 集成 低碳 环保的智能设备 全站信息数字化 通信平台网络化 信息共享标准化为基本要求 自动完成信息采集 测量 控制 保护 计量和监测等基本功能并可根据需要支持电网实时自动控制 智能调节 在线分析决策 协同互动等高级应用功能的变电站 智能变电站 数字化变电站 在线监测功能 一定的高级应用 4 2020 4 5 智能变电站的结构 三层两网 过程层主要设备包括电子式互感器 合并单元 智能终端等 其主要功能是完成实时运行电气量的采集 设备运行状态的监测 控制命令的执行等 间隔层主要设备包括各种保护装置 测控装置 故障录波装置 安全自动装置 电能表等 其主要功能是各个间隔过程层实时数据信息的汇总 完成各种保护 自动控制 逻辑控制功能的运算 判别 发令 完成各个间隔及全站操作联闭锁以及同期功能的判别 执行数据的承上启下通信传输功能 同时完成与过程层及站控层的网络通信功能 站控层主要设备包括主机 操作员站 五防主机 远动装置 保信子站等设备 其主要功能是通过网络汇集全站的实时数据信息 不断刷新实时数据库 并定时将数据转入历史数据记录库 按需要将有关实时数据信息送往调度端 接受电网调度或控制中心的控制调节命令并下发到间隔层 过程层执行 具有全站操作闭锁控制功能和站内当地监控 人机联系功能 具有对间隔层 过程层二次设备的在线维护 参数修改等功能 MMS制造报文规范 站控层网络MMS是ISO IEC9506标准所定义的用于工业控制系统的通信协议 规范了工业领域具有通信能力的智能传感器 智能电子设备 IED 智能控制设备的通信行为 使出自不同制造商的设备之间具有互操作性 GOOSE通用面向对象的变电站事件 过程层网络GOOSE是IEC61850标准中用于满足变电站自动化系统报文快速传输需求的机制 GOOSE报文主要传输继电保护领域中的跳闸 合闸 启动 闭锁 允许等实时信号 这些信号能正确 快速地反映电力系统故障和异常工作状态 是保护逻辑切除故障元件的主要依据 SMV采样测量值 过程层网络传输的信息为变电站的模拟量采样值信息 单向传输 实时性高 报文长度固定 网络负载量固定不变 并由采样频率确定 5 2020 4 5 网络报文记录及分析装置 网络报文记录及分析装置是间隔层设备 可以对网络报文进行有效的监视 记录和诊断 提前发现通信网络的薄弱环节和故障设备 预防电力系统事故的发生 当电力系统故障发生时 不仅需要对网络原始报文进行记录 还需要将网络报文进行解析 还原为对电力系统一次设备故障波形以及二次设备动作行为的记录 便于事故发生后进行分析和快速查找故障原因 6 2020 4 5 Q GDW733 2012检测规范 Q GDW733 2012 智能变电站网络报文记录及分析装置检测规范 由国家电网公司于2012年6月28日发布并实施的企业标准 规范了网络报文记录及分析装置检测条件 规则和方法 规范制定了43项检测内容及其测试方法 按功能可以分为报文在线分析功能检测 报文离线分析功能检测 装置硬件性能检测三大部分 7 目录 基本概念简介报文在线分析功能检测报文离线分析功能检测装置硬件性能检测 2020 4 5 8 2020 4 5 报文在线分析功能检测 性能检测监视与分析功能检测时间同步检测 单个端口的报文接入能力检测 最大报文接入能力检测 光记录端口接收灵敏度的检测 SV报文连续记录存储检测 记录数据的分辨率检测 报文异常事件记录存储检测 报文实时监视与分析功能检测 同步对时精度检测 网络状态实时监视与分析功能检测 电力系统数据实时监视与分析功能检测 守时精度检测 9 2020 4 5 单个端口的报文接入能力检测 测试方法 被测装置的记录端口分别单独连接至网络性能测试仪进行测试 网络性能测试仪分别发送7种典型帧长 64 128 256 512 1024 1280 1518字节 的报文 报文格式设置为单播 5 组播 80 和广播 15 的混合 负载为单个端口报文接入能力 测试时间60s 数据发送结束后查看被测装置记录的报文数量和报文内容 应与网络性能测试仪已发送的数据一致 评价结果 单个端口报文接入能力的检测结果不小于100Mbit s 10 2020 4 5 最大报文接入能力检测 测试方法 将被测装置的所有记录端口全部连接至网络性能测试仪 网络性能测试仪分别发送7种典型帧长 64 128 256 512 1024 1280 1518字节 的报文 报文格式设置为单播 5 组播 80 和广播 15 的混合 总负载为装置稳定工作时的最大报文接入能力 测试时间10min 数据发送结束后查看被测装置记录的报文数量和报文内容 应与网络性能测试仪已发送的数据一致 评价结果 网络报文记录及分析装置最大报文接入能力的检测结果不小于400Mbit s 11 2020 4 5 光记录端口接收灵敏度的检测 测试方法 将网络性能测试仪1个光端口的发送端通过光衰减器连接至被测装置光记录端口的接收端 按下列步骤进行接收灵敏度的检测 a 光衰减器设置在最小衰减值位置 网络性能测试仪发送64字节帧长且格式固定的数据报文 负载为单端口报文接入能力的10 数据发送时间30s 数据发送结束后查看装置记录的报文数量和报文内容应与网络性能测试仪已发送的数据一致 b 网络性能测试仪连续发送数据 在数据发送的同时缓慢增大光衰减器的衰减值并查看装置记录端口记录的报文数量 在开始出现报文丢失时停止调节光衰减器 c 将连接至被测装置接收端的光纤取下 接入光功率计 选择合适的波长测出此时装置光记录端口接收到的光功率即为光记录端口的接收灵敏度 12 2020 4 5 记录数据的分辨率检测 测试方法 将被测网络报文记录及分析装置的记录端口分别单独连接至网络性能测试仪 网络性能测试仪分别发送7种典型帧长 64 128 256 512 1024 1280 1518字节 的报文 报文格式设置为单播 5 组播 80 和广播 15 负载为单端口报文接入能力 测试时间60s 数据发送结束后查看被测装置记录的各相邻报文记录时间的间隔 即为记录数据的分辨率 被测装置记录报文的文件格式应设置为便于分析的pcap模式 评价结果 网络报文记录及分析装置每个记录端口在各种帧长下记录数据分辨率的检测结果不大于1 s 13 2020 4 5 SV报文连续记录存储检测 测试方法 将被测网络报文记录及分析装置的所有记录端口全部连接至网络性能测试仪 网络性能测试仪向被测装置的每个端口发送256字节帧长的报文 报文格式设置为SV 负载为装置的最大报文接入能力 每8小时进行一次记录数据的检查 装置连续记录的总时间不低于72小时 根据发送报文的流量以及装置存储介质的容量 回溯装置记录的全过程 被测装置应无报文丢失 实现循环记录 评价结果 网络报文记录及分析装置SV报文连续记录存储的检测结果不低于3天 报文连续记录存储检测主要涉及的方面是报文流量及存贮周期 对于GOOSE MMS报文要求的连续记录存储 15天 由于测试周期较长 在SV连续存储的检测方法中可检测出装置的存贮算法 因此 规范只编制了SV对应的检测方法 14 2020 4 5 报文异常事件记录存储检测 测试方法 将被测网络报文记录及分析装置的一个记录端口连接至网络性能测试仪 网络性能测试仪分别设置如下格式的报文进行发送 每项发送时间60s a 帧长为63字节的组播报文 流量1Mbit s b 帧长为64字节 CRC校验错误的组播报文 流量1Mbit s c 帧长为64字节 CRC校验正确的组播报文 流量1Mbit s d 帧长为256字节 格式错误的SV GOOSE混合报文 流量1Mbit s e 帧长为256字节 格式正确的SV GOOSE混合报文 流量1Mbit s 被测网络报文记录及分析装置应能启动异常事件记录功能 查看被测装置异常事件记录 应与网络性能测试仪设置的异常情况一致 评价结果 报文异常事件记录存储条数应不低于1000条 16 2020 4 5 网络状态实时监视与分析功能检测 测试方法 将被测网络报文记录及分析装置的两个端口连接至网络性能测试仪 网络性能测试仪1端口构建随机帧长的报文 报文格式设置为GOOSE SV以及其它类型报文 如PTP时间同步报文等 的混合 总负载100Mbit s 网络性能测试仪2端口构建两组不同地址的SV报文 GOOSE心跳报文 广播报文 超过50 的混合 总负载100Mbit s 被测装置设置流量异常阈值 网络测试仪1端口开始发送数据 装置应无任何告警 启动网络测试仪2端口的数据发送 10s后停止所有数据发送 观察被测网络报文记录及分析装置的实时分析界面 评价结果a 网络节点的增加和删除 b 报文流量 帧速率统计以及通信状态 c 给出流量异常 网络风暴 节点突增 通信超时 通信中断等预警信息并启动报文记录 查询测试过程中的历史报文时 装置应无损存储1 2记录端口接收到的报文 17 2020 4 5 报文实时监视与分析功能检测 测试方法 网络性能测试仪的端口1直接连接至交换机 端口2通过网络损伤模拟器连接至交换机 被测装置的两个记录端口分别连接至交换机 网络性能测试仪分别构建符合以下限定格式的报文通过端口1进行发送 被测装置应启动记录 并给出相应的告警信息 a 错误格式的SV GOOSE MMS PTP协议报文 b SV报文不同步 c SV品质因数变化 d SV中断 e SV丢帧 f SV报文格式与配置文件不一致 如条目数 SvID ConfRev 组播地址不一致等 g SV报文发送间隔离散度记录及越限告警 h GOOSE报文通信中断 停止发送GOOSE报文2倍GOOSE报文存活时间 i GOOSE报文发送超时 GOOSE报文发送时间间隔大于2倍最大发送时间间隔 j GOOSE重启 sqNum stNum均为1 k GOOSE变位 l GOOSE状态虚变 StNum变化但Data不变 m GOOSE报文与配置文件不一致 如dataSet 条目数 GoID ConfRev 组播地址不一致等 n GOOSE报文处于测试模式 o PTP同步报文超时 p PTP请求响应报文超时 q PTP报文中CF域值超差 r 除以上所列之外的装置支持的其它类型的报文实时分析和统计功能 网络性能测试仪端口2构建格式正确的SV GOOSE MMS报文并发送 网络损伤模拟器分别设置丢帧 重复 延时等网络损伤模式 被测装置在上述网络损伤情况下应启动记录 给出相应的告警信息 18 2020 4 5 电力系统数据实时监视与分析功能检测 将被测装置的一个记录端口连接至电力系统数据报文发生装置 电力系统数据报文发生装置设置输出源参数后开始发送相对应的SV及GOOSE报文 在被测装置的监视及分析界面应至少具有以下反映一次设备的信息 有效值 相角 频率 有功功率 无功功率 功率因数 差流 阻抗等当前量值及开关量当前状态 19 2020 4 5 同步对时精度检测 测试方法 建立如右图的测试拓扑 通过比较被测装置输出的1PPS脉冲信号与参考时钟源1PPS信号获得同步对时精度 标准时钟源 IRIG B PTP SNTP 给被测装置授时 待被测装置对时稳定后 利用时间精度测量仪以1Hz频率测量被测装置和标准时钟源各自输出的1PPS信号有效沿之间时间差的绝对值 t 连续测量一段时间 这段时间内测得的 t的平均值即为同步对时精度 测试方法 建立如右图的测试拓扑 通过比较被测装置记录的PTP报文的时戳和报文中所含的时戳来获得同步对时精度 标准时钟源 IRIG B PTP SNTP 给被测装置授时 待被测装置对时稳定后 标准时钟源输出的PTP报文接入被测装置的记录端口 查看被测装置给记录的PTP同步sync报文标记的时戳 记为t1 与此sync报文对应的followup报文中preciseoriginTimestamp字段给出的sync报文发出的准确时间记为t2 计算t1 t2的值 记为 t 连续测量一段时间后取 t的平均值即为装置的同步对时精度 评价结果 采用IRIG B或PTP对时方式的检测结果应不大于1 s 采用SNTP对时方式的检测结果应不大于100ms 20 2020 4 5 守时精度检测 测试方法 建立如右图的测试拓扑 测试开始时 被测装置先接受标准时钟源 IRIG B PTP SNTP 的授时 待被测装置输出的1PPS信号与标准时钟源的1PPS的有效沿时间差稳定在同步对时精度内后 撤销标准时钟源的授时 并记录此时的同步对时精度 从撤销授时时刻开始计时 24小时后查看被测网络报文记录及分析装置输出的1PPS信号与标准时钟源的1PPS的有效沿时间差 t 与撤销标准时钟源时刻的同步对时精度进行对比 相差的绝对值应不大于500ms 测试方法 建立如右图的测试拓扑 测试开始时 网络报文记录及分析装置先接受标准时钟源 IRIG B PTP SNTP 的授时 待被测装置对时同步精度稳定在有效范围内后 撤销标准时钟源的授时 并记录此时的同步对时精度 从撤销授时时刻开始计时 24小时后查看被测装置给sync报文标记的时戳与对应的followup报文中携带的sync报文时戳的时间差 t 与撤销标准时钟源时刻的同步对时精度进行对比 相差的绝对值应不大于500ms 21 目录 基本概念简介报文在线分析功能检测报文离线分析功能检测装置硬件性能检测 2020 4 5 22 2020 4 5 离线分析 通过专用软件可以对任意时段的通信记录进行详细分析 查找系统隐患 定位故障并分析故障原因 SCD文件的导入数据分析功能检测数据管