数字化变电站过程层网络监测和报文分析研究报告(编辑修改稿)

数字化变电站过程层网络监测和报文分析研究报告(编辑修改稿)内容摘要：

接口。 因此，硬件平台外部接口为 4 个（采样值）以太网接口， 1个采样值 FT3 接口， 4个（ GOOSE）以太网接口， 1个管理口。 系统硬件平台基 于多智能板设计，其中采样值接口部分采用 DSP＋ FPGA结构，基于 VxWorks 系统或其他系统设计， GOOSE 接口部分采用 ARM+FPGA 结构，基于VxWorks 系统设计。 存储部分：采用硬盘为介质， 采样值和 GOOSE 报文的存储根据预先划定的磁盘区域 以时间标签的标准文件的格式 进行分别存储。 6 2） 智能变电站网络报文监测和记录系统的研究 网络报文监测 用于接收报文原码，并根据确定的采样值协议或 GOOSE 协议， 解码分析检查丢帧、错序、失步、超时、中断、无效编码、流量突变等异常。 GOOSE 报文异常检查：分报文序列 异常检查和报文内容异常检查两个主要检查项。 报文序列检查：报文超时、报文丢帧、报文错序、报文重复等网络通讯的异常。 报文内容检查：是检查 GOOSE 报文的 APDU 和 ASDU 格式是否符合协议标准格式。 如 GOOSE 报文配置项与装置的 CID 文件的 GOOSE 配置部分不一致，则说明GOOSE 报文内容存在错误。 采样值报文异常检查：分报文序列异常检查和报文内容异常检查项。 报文序列检查：报文超时、报文丢帧、报文错序、报文重复等网络通讯的异常。 报文内容检查：是检查采样值报文的 APDU 和 ASDU 格式是否符合协议标准格式。 网络 报文记录 用于将接收的报文原码，按 时序特征， 以文件格式存储到记录介质上。 报文的记录按时序依次记录捕获报文，对于异常报文，在存储记录前将报文打上异常类型标记。 支持以时段、报文类型、报文特征检索和报文提取方式。 报文记录根据报文的时序特征，采用线性均衡循环存储算法，对硬盘空间进行线性规划，循环均衡存储，确保硬盘不产生磁盘碎片，使硬盘每个扇区的擦写保持均衡。 3） 智能变电站网络通讯状态的在线监测和状态评估的研究 过程层网络通讯状态 的在线监测 根据 网络口的通讯报文间隔，判断网络口通讯是否存在超时、中断等异常 ，并给出通讯异常的提示。 根据网络口通讯报文的数量，进行流量统计，当交换机出现故障、通讯接口异常导致的流量大幅减少时，报告流量异常。 网络流量可根据报文类型分别进行统计。 网络通讯状态的状态评估 根据网络通讯状态的变化和在线报文监视的异常信息，对网络通讯进行评估，对网络 的 异常给出异常告警 分类评估。 4）智能变电站网络报文分析专家系统的研究 7 GOOSE 通讯报文 GOOSE 报文是一种由事件触发的报文，其通信采用发布者 /订阅者机制。 为防止网络负载过重情况下丢失 GOOSE 报文，同一个 GOOSE 报文会重发多次，报文重发的时间间隔逐渐增大，当重发时间间隔增大到最大值时， GOOSE 报文将以最大时间间隔不断重发该报文，一直到有新事件产生为止。 GOOSE 报文事件发送机制如图 1所示： T 0 T 0（ T 0 ）T 1 T 1T 2 T 3tG O O S E 报 文 传 输 时 间有 事 件 产 生 图 1 GOOSE 报文变时间间隔重发机制 说明： T0：为无事件状态下，报文重发时间间隔 (一般为 1024ms)； (T0)：从无事件状态过渡到 有事件状态，报文重发时间间隔 (因有事件产生而缩短 )； T1：事件发生时，最短报文重发时间间隔； T T3：达到无事件状态前的报文重发时间间隔 (T0＞ T3＞ T2＞ T1)。 采样值报文 采样率根据预先的配置决定的，预定采样率数据报文，采样报文的 APDU 部分如下： 1个 APDU 带若干 ASDU，其中 ASDU 数据可配并于采样率有关，采用与基本编码规则 （ BER， Basic Encoding Rule） 相关的 (， Abstract Syntax Notation One)对采样值进行编码。 图 2 采样值报文的 APDU 8 抽象语法记法 1是 OSI 提出的一种数据类型描述语言，已经成为定义数据结构和协议格式表示方法的通用语言，并且在定义应用层协议方面也取得了广泛的应用，引入 描述 PDU，是因为它可以消除自然语言描述带来的二义性。 ISO在制定 的同时也定义了一种标准的编码方案，即基本编码规则（ BER） ， BER可用于描述各 PDU 所代表的数值，即将 所描述的报文转换为唯一的比特序列。 由于 的中立性，不依赖于具体的计算机平台，它可解决分布式异构环境下数据表示的两个重要问题： a. 在 不同系统之间的数据交换有了一个共同的表示。 b. 在一个系统的内部，一个应用程序可使用某种特殊的数据表示，但使用 和 BER，可自动解决互相协作的应用实体之间表示的差异。 为保证报文传输的高实时性，避免在通信堆栈造成延时，应用层的 PDU 经表示层编码后直接映射到链路层和物理层。 采样值报文有 IEC6185091 和IEC6185092 两种规范。 报文 分析系统 通过对规范报文的解析，将报文中的字段以结构化的形式，按字段及关键字进行细分，形成可读性强，阅读方便的报文解释和描述。 报文分析系统一般将结构化解释 和原始报文放在同一分析窗口进行比对，为用户熟悉、使用、检查、判断报文中存在的报文内容错误、报文帧错误、报文结构异化提供简单明了的指示。 同时，报文分析系统针对现场报文。