网络分析仪在智能站的作用2415

网络分析仪在智能站中的应用1.1传统变电站向智能站的变革随着IEC61850通信建模标准的分阶段颁布实施和电子式互感器技术、智能开关技术、了基础,在变电站发展历程史上具有划时代的意义,是一次变电技术的革命。智能变电站相站有众多明显优势：要进行规约转换,加快了通信速度,降低了系统的复杂度和设计、调试和维护的难度,提高了通信系统的性能。数字信号通过光缆传输避免了电缆带来的电磁干扰,传输过程中无信号LC不产生谐振过电压。传输和处理过程中不再产生附加误差,提升了保护、计量和测量系统的精度。光电互感器无磁饱和,精度高,暂态特性好。2、高安全性光电互感器的应用,避免了油和sF6互感器的渗漏问题,很大程度上减少了运行维护的工作量,不再受渗漏油的困扰,同时提高了安全性光电互感器高低压部分光电隔离,使得电流互感器二次开路、电压互感器二次短路可能危及人身或设备等问题不复存在,高了变电站整体安全运行水平。3、高可靠性，设备自检功能强,合并器收不到数据会判断通讯故障或互感器故障而发出告警,既提高了运行的可靠性又减轻了运行人员的工作量。采集器的电源由能量线圈或激光电源提供,两者自动切换,互为备用。4、高经济性采用光缆代替大量电缆,降低成本。用光缆取代二次电缆,简化了电缆沟、电缆层和电缆防火,保护、自动化调试的工作量减少,减少了运行维护成本。同时,缩短工程周期,减少通道重复建设和投资。实现信息共享,兼容性高,便于新增功能和扩展规模,减少变电站投资成本。光电互感器采用固体绝缘,无渗漏问题,减少了停运检修成本。¼数具有节能、环保、节约社会资源的多重功效。1.2以太网技术在智能站的应用IEC61850使用以太网作为基本通信网络，变电站层与远方控制中心之间、变电站层交互信息。使测量、保护、控制、监测等不同专业真正实现信息共享。使不同功能可以方便自独立的专用网络将被全开放的以太网取代。以以太网技术为基础的新一代数字变电站已经成为发展中的新亮点。1.3变电站通信体系结构研究绪论(Introductionandoverview)。主要介绍了IEC61850产生的必要性，以及标准主要内容的简介。术语(Glossary)。这部分内容为该标准中变电站自动化系统专门术语词汇表。包括可靠性、可用性、可维护性和安全性等等。义、功能和信号质量的适应性以及所有具体定义的文档。systemfunctions)。内容包括变电站功能和接口的逻辑分配、互操作方法、逻辑节点的规则、功能分类、逻辑节点列表、逻辑节点和相关的PICOM、逻辑节点分配和交互用逻辑节点附加原理、PICOM表结果、报文类型以及动态性能要求。变电站智能电子设备(IED)结构语言(ConfigurationlanguageforelectricalsubstationIEDs)。主要介绍变电站配置语言SCL的对象模型和语言内容。电站和馈线装置的基本通信结构(Basiccommunicationstructureforsubstationandfeederequipment)。该部分是整个标准的核心内容，分为四个部分：变电站层与间隔层特定通信服务映射(SpecificCommunicationServiceMapping，SCSM)。将变电站层的服务映射到具体通信服务，比如说映射成MMS,CORBA。间隔层与过程层特定通信服务映射(SpecificCommunicationServiceMapping，SCSM)。这一部分说明了间隔层和过程层之间通信的特定通信服务映射。该部分标准分为两个部分：9-1特定通信服务映射－通过连续单向多支路点对点连接传输采样unidirectionalmultidroppointtopointlink)；9-2特定通信服务映射－通过ISO/IEC一致性测试(Conformancetesting)。系统的一致性进行测试。IEC61850标准将变电站自动化系统按功能和逻辑通信抽象为3层体系结构:变电站层(第2层)、间隔层(第1层)、过程层(第0层)。变电站自动化三层体系各自代表的功能为变MMS交换数据(如：保护定值，遥测，遥信，动作报告，文件传输)③在间隔内通过GOOSE或私有协议交④在过程层和间隔层之间通过SMV交⑤在过程层和间隔层之间通过GOOSE远动协议(104)交换数据(如：四遥信号)模IEC物理设备(IED)由服务器和应用组成，将服务器(Server)分层为逻辑设备(LogicalDevice)——逻辑务器(Server)和应用。服务器包含逻辑设备，逻辑设备包含逻辑节点，逻辑节点包含数据对理设备(PD，PhysicalDevice)上。为了实现逻辑节n理设备(IED)完成。如图2.2第一个物理设备中含有三个逻辑节点，第二个设备中含有两个逻辑节点，第三个设备只有一个逻辑节点。它们之间的连线表示它们之间的通信联系。C一定能代表出版时的最新技术。IEC61850标准规定了变电站能作了适当分解，分解成相互通信的逻辑节点，而且IEC61850标准中列出了变电站各逻如目前采用的MMS)独立，和采用的网络无关。ACSI中的抽象概念可以归纳为两个方面：第一，ACSI仅仅建模了通信网路可视访问的实际设备(例如断路器)或功能，抽象出各种ISM应用层协议和通信栈，只要改变相应特定通信服务映射(SCSM)[43-45]便可完成。不同的网络应用层协议和通信栈，由不同的SCSM对应。特定通信服务映射定义了采用特定通信栈如何实现服务和模型，映射和采用的应用层定义通过网络交换数据的语法(具体编码)。SCSM作为中间层提供抽象应用层所不支持的功能并将抽象应用层的抽象服务映射为实际IEC。应用通信层次模型如图2.3所示。特定通信服务映射(SCSM)将抽象通信服务、对象和参数映射到特定的应用层，这些应用层提供了具体的编码。特定通信服务映射IEC准协议体系定义了如下的五类模型及(1)采样值传输模型(SV)；(2)通用面向对象变电站事件模型(GOOSE)；(3)时间同步模型(TimeSync)；(5)通用变电站状态事件模型(GSSE)。以上五类模型根据实时性的要求采用不同的通信协议栈结构及报文类型，见下图类型型型型型型型为了增强通信的实时性，采样值传输模型(SV)和通用面向对象变电站事件模型 IEC解码根据数字化变电站三层两网的概念。变电站内部通信主要应用到以下三种报文：传输控制命令传输控制命令(跳合闸信号)和状态信息(开关刀闸的位置)采样值传输，传输电流、电压的测量值后台与保护、测控设备之间的数据读写、目录列表上送、事件列表上送等服务GOOSEASNMMSMMSPDUMMSASN本编码规则形成的传送语法来支持MMSMMSPDUASN生的值，。然后根据整个MMSPDU的长度依次取出标签和长度，进行具体的解码，获得的信息填入前面产生的结构中，返回给用户。解码和编码实际上是相反的过程。解码1.4.3.1GOOSE报文解码采用多播方式、直接通过以太网链路层发送,具有VLAN高优先级标识的快速报文，在TSQ连续、快速的重传几帧报文，之后以恒定的速率(5-10秒)传输报文GOOSE报文结构素数据项个数由GOOSE头部的数据集条目数决定由以太网类型，PDU标识，APDU三部分组成，APDU由组成，以太网类型：0x88B8应用标识在0x0到0x3FFF之GOOSEEGOOSE数据集元素个数不定，可以包含任意的数据类型GOOSE果分析1)对照CID文件，由GOOSE控制块和数据集引用得知发送IED设备名称为：T1HPROC(#1保护跳1#变高压侧开关保护跳1#变低压侧开关保护跳10kV分段I开关遥控合1#变高压侧开关遥控跳1#变高压侧开关3)GOOSE报文解析结果OSE动作判定，当有新事件产生时，对照CID文件，展示事件(如：跳#1高压侧开关，断路器当前位置)数据集虚假变位(ST递增数据集无变化或数据集有变化但ST没有递增)、超时、断链等信号(数据集数据项)含义PLkVFA项保护电流B项保护电流C项保护电流A项测量电流B项测量电流C项测量电流ASDU长度不固定，报文长度不固定，一般在125到177个字节之间ASDU中采样计数从0到采样频率递增，每整秒归零报文速率恒定，流量大，实时性要求高采样频率较大时一个报文可包含多个ASDU，一周波100点以内，一个报文包含一个ASDU报文的结构分析，详细分析到达间隔是否有离散，是否有丢点，是否乱序(先发后到)，多个MU的采样是否同步实时描绘波形实时计算并显示任意时间点的幅值，相角ASN性要求高，每天1个MU会GB难1.4.3.3MMS报文解码MMS是一种不对称客户端-服务器模概念提供了在VMD模型中定义变量，变量列表，在客户端访问变量的各种服务61850数字化站中，间隔层设备作为MMS服务器，站控层后台是MMS客设备提供的服务提供了一百多种服务上送等概述IEC61850标准中过程层网络通信(GOOSE,SV报文)采用多播的传播方式。所以目的MAC地址均为多播地址。1.5.1.2什么是多播多播(Multicast)传输：在发送者和每一接收者之间实现点对多点网络连接。如果一台传送效率。减少了骨干网络出现拥塞的可能性。的显相比广播来说，多播的优势在于：由于被传递的信息只会发送给需要该信息的接收者，所以不会造成网络资源的浪费，并能提高信息传输的安全性；另外，广播只能在同一网段中进行，而多播可以实现跨网段的传输。三层多播协议二层多播协议SV报文和GOOSE报文的特殊通信服务映射(SCSM)机制做了特殊规定，即SV报文和GOOSE多播协议网络中有采样报文时，往往会造成装置CPU过载。这就需要对多播报文过滤，即从大要有以下三种：1、VLAN技术VLAN是根据IEEE802.1Q标准，把一个物理上的局域网划分成多个逻辑上的局域网，每个VLAN就是一个独立的广播域。VLAN内的装置间通过传统的以太网通信方式进行报文的交互，而不同VLAN内的装置之间在逻辑上相互隔离。GMRP是GARPMulticastRegistrationProtocol(GARP多播注册协议)的缩写，是一种二层的一般的网管型交换机都支持静态多播地址表，这也是一种最为简单有效的多播过滤方法。静态多播地址表无须设置VLAN，装置也不需要支持GMRP功能，只需要打开交换机的多播过换机上与该装置连接端口的静态多播地址表中即可。对于网络分析仪而言，它需要接入所有IED设备的GOOSE/SV报文。将所有过程层通讯报文记录下来。针对数字化变电站内通行以上三种多播报文过滤技术，可分别作以下三种配置：对于设置了交换机端口VLAN的网络环境中，将网分所接入的交换机端口设置为允许所网络分析仪打开GMRP协议。对于设置了交换机静态多播域的网络环境中，将网分所接入的交换机端口加入到所有的静态多播域备的MMS报文交互，需要将网分所接入的交换机端口设为后台/远动的镜像端口。通过这个配置，可以将后台/远动装置的收、发报文复抽一份至网络分析仪。1.6网络分析仪功能描述在数字化变电站中,模拟量通过采样值(SV)报文传输,状态量和跳闸等信息通过通用面向对象变电站事件(GOOSE)报文传输;间隔层的联闭锁也通过GOOSE方式实现。在传统变电站中,故障录波器可以对模拟量和开关量进行记录,其记录数据可以作为异常或事故分析的依据。在数字化变电站中,为了保证系统正常运行,各个设备之间需要能够互操作并具有良好的配合关系,例如:通信报文编码的正确性、参数的合法性、时序的合理性等。这些问题要比传统的电缆硬连接复杂得多,有必要在数字化变电站中布置网络通信记录与分析系统,实现对网络通信过程的监视与记录;记录的报文真实地反映了各设备的运行行为和数据交换,是理想的异常和事故分析依据,也可通过报文回放测试设备功能和复现问题,或用于网络性能及潜在问题的分析与评估等。SCD文件检查虚拟二次回路展示用于检验各IED装置的虚拟地二次接线的正确性。大大方便了工程调试。数据集及订阅关系展示对所有IED装置的GOOSE/SV/MMS数据集内容，描述，订阅直观展示，有利于对SCD文件1.7思唯奇科技网络分析仪技术亮点64位嵌入式多核网络处理器，CPU报文协处理单元接收报文后直接给应用