數(shù)字化變電站過程層網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測和報文分析研究報告-文庫吧
2025-05-07 12:54 本頁面
【正文】 應(yīng)用目前處于起步階段，有必要進行相關(guān)方面的深入研究 。 3． 成果應(yīng)用的途徑 本 項目 進行的 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測和報文分析 設(shè)備 的研制，網(wǎng)絡(luò)報文監(jiān)視和記錄系統(tǒng)研究，網(wǎng)絡(luò)報文分析專家系統(tǒng) ， 可應(yīng)用于已投運和在建的數(shù)字化變電站、 智能變電站 。 4． 項目效益 數(shù)字化變電站目前投運時間仍較短，發(fā)現(xiàn)問題的概率也不高，但通過本項目的研究，增加 過程網(wǎng)絡(luò)報文的 監(jiān)測，為防止網(wǎng)絡(luò) 、設(shè)備異常導(dǎo)致 運行缺陷 ，提供了解決的方案， 并 可以 發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患， 減少 現(xiàn)場維護的工作量， 保證了一次設(shè)備及電網(wǎng) 的安全穩(wěn)定運行 。 為后續(xù)變電站 智能化 建設(shè)提供 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的指導(dǎo) 。 二、 國內(nèi)外研究水平綜述 目前國內(nèi)的多個自動化設(shè)備廠家，如南瑞繼保、國電南自、北京四方、許繼電氣、南京新寧，提供整套的 智能變電站 設(shè)備及相關(guān)的數(shù)字化解決方案，為 智能變電站 的建設(shè)提供了保障。 國內(nèi)雖有廠家推出有關(guān)的網(wǎng)絡(luò)記錄及分析儀設(shè)備， 與數(shù)字式保護測控裝置 及變電站自動化系統(tǒng) 漸趨完善相比，過程層網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測和報文分析裝置這方面的研究 還不完善， 處于起步階段。 國內(nèi) 南京銀山、武漢中元華電 在 前期 成功 開發(fā)故障錄波裝置的 基礎(chǔ)上 ，開發(fā)了相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測 和記錄報文分析裝置，該裝置主要由：實時報文記錄裝置 和報文分析 軟件 組成 。 記錄裝置主要捕獲通訊口的報文并進行 保存 、 報文分析軟件主要讀取將保存的報文文件，對相應(yīng)的報文進行分析，給出相關(guān)的告警、錯誤提示。 實時網(wǎng)絡(luò)報文記錄裝置是基礎(chǔ)硬件平臺：由于記錄的端口較多，保存報文數(shù)量龐大，其一般配置有大容量存儲硬盤。同時也需要提供豐富的接口（特別是過 4 程層 SV 網(wǎng)絡(luò)接口），記錄裝置可根據(jù)現(xiàn)場需要配置多臺。由于開發(fā)時間短，其可靠性沒有相應(yīng)的驗證手段。 報文分析軟件：即將記錄的報文 文件 ， 按時間、端口、關(guān)鍵字的方式查詢，并讀取到分析主機上， 通過按字段、源碼、以結(jié)構(gòu)化列表的方式顯示 正在 分析 的報文，以 檢查出報文幀錯誤、報文序列錯誤、報文內(nèi)容錯誤 等多個異常。同時能實現(xiàn)對順序報文的波形、圖表等多個方式的顯示。 目前，現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測和記錄報文分析裝置，仍面臨端口少、配置麻煩、靈活性差的問題，在現(xiàn)場使用中不常見。 國外，在網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測和記錄報文分析方面已做過較多的研究，其中，報文捕獲及分析軟件以 Ethereal 和 Wireshark 等軟件最為有名，且支持協(xié)議豐富，較為常 用。關(guān)于網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測和記錄報文裝置方面未見有整體供應(yīng)的相關(guān)報道。 三、 項目的理論和實踐依據(jù) 1．項目的實踐依據(jù) 智能變電站 的過程層 網(wǎng)絡(luò) 以 實時性高的采樣值報文和 GOOSE 報文最常見，同時也有用于對時的 PTP 報文，這些報文傳遞的信號關(guān)系到數(shù)字式保護測控裝置的采樣、處理、控制的多個重要環(huán)節(jié)，這些報文中含有電力系統(tǒng) 正常運行、 事故的發(fā)生、保護動作命令的發(fā)出，系統(tǒng)故障的切除等重要內(nèi)容， 對這類報文進行捕獲、存儲，并于 事后 重現(xiàn)事故過程，分析故障處理有著非常重要的作用 。 同時過程層網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測和報文分析 進行 以下工作的需要。 實時網(wǎng)絡(luò) 通訊監(jiān)測：網(wǎng)絡(luò) 實時 通訊中，其端口的通訊中斷、恢復(fù)、超時等變化需要監(jiān)視。網(wǎng)絡(luò)報文按類別進行流量統(tǒng)計、流量異常產(chǎn)生告警。 實時網(wǎng)絡(luò)報文記錄： GOOSE 報文順序記錄、采樣值報文順序記錄、異常報文的記錄與標記。 網(wǎng)絡(luò)報文檢查： 實現(xiàn)對過程層 GOOSE 報文序列及異常的檢查、 GOOSE 報文內(nèi)容及異常的檢查。對過程層采樣值報文序列及異常的檢查、采樣值報文內(nèi)容及異常的檢查。 歷史事件重現(xiàn)：實現(xiàn)對系統(tǒng)故障跳閘整個過程的完整監(jiān)視和重放。顯示采樣值、 GOOSE 信號的變化過程。 設(shè)備狀態(tài)檢修：實現(xiàn)歷史記錄報文的分析，可了解過 程層設(shè)備的運行狀態(tài)， 5 為設(shè)備的狀態(tài)檢修和設(shè)備運行狀況提供支持。 2．項目研究的關(guān)鍵和難點 1） 智能變電站網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)測和報文分析記錄設(shè)備硬件平臺的研制； 2） 智能變電站網(wǎng)絡(luò)報文監(jiān)測和記錄系統(tǒng)的研究； 3）智能變電站網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)的在線監(jiān)測和狀態(tài)評估的研究； 4）智能變電站網(wǎng)絡(luò)報文分析專家系統(tǒng)的研究； 四、 項目研究內(nèi)容和實施方案 1） 智能變電站網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)測和報文分析記錄設(shè)備硬件平臺的研制 智能變電站過程層網(wǎng)絡(luò)報文的采樣值報文 由站內(nèi)的合并單元提供，目前使用的 協(xié)議有 IEC6185091(FT3)、 IEC6185092，報文的信息量非常大，以 4000Hz采樣率計算， 1個采樣值輸入接口為例，采樣值采用 92規(guī)范， 每個 APDU含有 1個 ASDU，每個采樣值數(shù)據(jù)集包含 12個數(shù)據(jù)對象，則每個采樣值數(shù)據(jù)包的平均大小約為 170 個字節(jié)，則每秒產(chǎn)生的報文數(shù)據(jù)為： 170*4000=，每天的數(shù)據(jù)量約為： *3600*24=， 如此海量數(shù)據(jù)存儲目前需要借助硬盤介質(zhì)來實現(xiàn)。對一個 500GB 硬盤而言， 只能保存 8 天的數(shù)據(jù)。 目前已知的網(wǎng)絡(luò)報文記錄裝置的數(shù)據(jù)存儲方式都是基于操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng) 實現(xiàn)，因此，報文記錄設(shè)備的報文記錄硬件平臺仍采用文件系統(tǒng)實現(xiàn)存儲。 記錄設(shè)備接入過程層網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)的交換機接口，對過程層網(wǎng)絡(luò)報文進行實時的解碼分析和原碼存儲，同時將解碼分析以事件告警方式存儲，通過管理口上傳至管理機。 為適應(yīng)過程層網(wǎng)絡(luò)接口需要，網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)測和報文分析記錄設(shè)備硬件平臺接口設(shè)計有： 5 個采樣值接口（目前規(guī)劃為： 4 個光纖以太網(wǎng)接口， 1 個 FT3 光纖接口）； 4 個 GOOSE
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