智能变电站过程层网络多播报文过滤
智能变电站网络报文分析
智能变电站网络报文分析作者：王晓东来源：《电子技术与软件工程》2016年第01期行状况及时对异常进行报警，并根据所记录的系统通信报文进行综合离线分析，从而查找系统存在的隐患和异常，分析系统异常和错误原因，指导有关人员定位、排除系统隐患货故障。
对智能变电站发挥着重要的作用，本文针对智能变电站过程层网络报文分析的难点进行分析，介绍了网络报文分析的作用、技术参数、构成及运行维护。
【关键词】网络报文分析过程层技术参数随着智能变电站的迅速发展，变电站站控层、间隔层以及过程层的通信网络报文已经成为变电站智能设备间信息交互和共享的主要方式。
直接影响整个智能变电站的通信是智能设备和通信网络的健康状况，可能导致电力系统重大事故的原因可能是网络报文的发送端、接收端及通信网络异常或故障，因此需要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。
1 智能变电站网络报文分析技术特点及构成技术特点：无损高速记录；海量数据存储；结构灵活安全；调试过程可视化；网络可靠性在线监视；信息综合分析；标准化数据交换接口。
网络报文分析系统构成：现阶段实现智能变电站网络报文分析功能的方式是智能变电站网络报文分析系统，智能变电站网络报文分析系统的结构采用“1 台网络报文分析单元+N 台网络报文记录单元”的构成模式。
2 智能变电站网络报文分析标准规范（1）DL/T 553-2013 电力系统动态记录装置通用技术条件；（2）Q/GDW 383-2009 智能变电站技术导则；（3）Q/GDW 715-2012智能变电站网络报文记录及分析装置技术条件；（4）Q/GDW 733-2012智能变电站网络报文记录及分析装置检测规范；（5）国家电网公司2011年新建变电站设计补充规定。
3 智能变电站网络报文分析的作用3.1 网络报文实时记录、监视及分析实时分析报文，给出预警信息并启动报文记录，启动报文记录的条件包括：报文格式错误：SV、GOOSE、MMS等报文格式错误；报文不连续：丢帧、重复、超时等；报文不同步；数据属性变化：品质因数变化、同步标志变化等；SV采样异常：频率不稳定、双A/D不一致等；对时服务事件：时钟加入、退出、切换等。
智能变电站网络报文分析关键技术分析
智能变电站网络报文分析关键技术分析作者：冯艳丽等来源：《电子技术与软件工程》2015年第19期摘要在对智能变电站进行研究的过程中，网络报文的分析功能发挥着重要的作用。
其所采用的直采直跳的模式给智能变电站的继电进行了保护。
本文将针对智能变电站过程层网络报文分析的难点进行分析，旨在解决海量数据信息的储存与处理以及高精度数据同步这两项关键技术的研究的难题。
【关键词】智能变电站网络报文分析关键技术分析将智能变电站引入过程层后，可使电缆进行信号量、模拟量的采集以及一次设备的控制转为过程层光纤网络。
进而替代传统的控制和交流电缆。
在智能变电站在网络内部进行过程层工作时，其状态的优劣直接决定了变电站的运行安全。
所以，一些智能变电站为求专门的网络分析系统，采用了IEEE1588 技术的网络化对时协议，以保证IEC 61850 标准的智能变电站站控层以及过程层网络的分析、监视得以实现。
针对IEC 61850 的通信技术的复杂性，只有使用更专业的设备才能对整个通信系统的进行评估和分析，已达到掌控通信系统全貌的工作状态。
从而使在通信系统的使用过程中出现的问题得以解决。
本文从智能变电站的网络报文采取的关键技术进行分析，旨在解决其过程层网络报文分析的技术难题。
1 智能变电站的基本概念智能变电站是利用先进环保的设备，满足站内的通信平台网络化、全站信息的数字化以及信息共享的标准化需求。
同时，能自动进行信息的计量、保护、测量、控制、采集等任务。
还能根据电网条件实现职能调整、实时控制、在线分析等功能的变电站。
2 智能变电站网络报文分析智能变电站网络报文分析主要作用于智能变电站过程层网络系统及站控层，其分析网络系统内的所有通信报文。
使自动化系统的运行状况透明，及时发现异常运行状态并进行报警处理。
通过离线分析找出系统内部出现问题的关键点，分析问题出现原因并引导相关工作人员更快制定出解决方案。
智能变电站网络报文分析系统的结构采用“1 台网络报文分析装置+N 台网络报文记录装置”的构成模式。
智能变电站网络架构
智能变电站网络架构在当今电力系统的发展中，智能变电站扮演着至关重要的角色。
而智能变电站的高效运行，离不开其精心设计的网络架构。
这一网络架构就像是变电站的神经系统，确保了各种信息的准确、快速传递，实现了电力的稳定供应和智能化管理。
智能变电站网络架构的构成要素丰富多样。
首先，站控层网络是整个架构的“大脑”，它负责变电站的整体监测、控制和管理。
这一层级的设备包括监控主机、数据服务器等，通过高速以太网与间隔层和过程层设备进行通信。
间隔层网络则像是各个“器官”之间的协调者，由保护测控装置、故障录波装置等组成，实现对本间隔一次设备的保护、控制和监测，并与站控层和过程层进行信息交互。
过程层网络则是与一次设备直接相连的“末梢神经”，包含智能终端、合并单元等设备，负责采集和传输实时数据，执行控制命令。
在网络架构中，通信协议的选择至关重要。
目前，常用的通信协议有 IEC 61850 标准。
IEC 61850 为智能变电站提供了统一的通信规范，使得不同厂家的设备能够实现互联互通，大大提高了系统的兼容性和可扩展性。
它定义了数据模型、服务接口和通信映射，确保了信息的准确、高效传输。
智能变电站网络架构的拓扑结构也有多种形式。
常见的有星型拓扑、环型拓扑和总线型拓扑。
星型拓扑结构以站控层设备为中心，各间隔层和过程层设备通过独立的链路与之相连。
这种结构的优点是易于管理和维护，单点故障不会影响其他设备的通信。
但缺点是布线成本较高，对中心节点的可靠性要求极高。
环型拓扑结构则将各个设备连接成一个环形，数据在环上单向或双向传输。
它具有较高的可靠性，当某段链路出现故障时，数据可以通过反向链路传输。
然而，环型拓扑的扩展性相对较差。
总线型拓扑结构中，所有设备都连接在一条总线上，共享通信介质。
其优点是成本低、易于扩展，但缺点是容易出现冲突，通信效率相对较低。
为了保证智能变电站网络架构的可靠性，采取了一系列的措施。
冗余技术是其中的关键之一。
通过设备冗余、链路冗余等方式，即使在部分设备或链路出现故障的情况下，系统仍能正常运行。
采用SV和GOOSE共口传输的过程层组网方案
802.1Q 标签区分 SV 和 GOOSE 报文，对两种报文采取不同的 VLAN 划分原则。搭建试验平台对该方案进行了
测试和分析，结果表明：该方案具有减少终端 IED 接收网络压力、工程实施简单、数据流向清晰的优点。该方案
对新一代智能变方案；共口传输；工程应用；VLAN；新一代智能变电站
Abstract: To solve the message filtering problem in the process-layer networking of an intelligent substation using sam⁃ pled value（SV）and generic object oriented substation event（GOOSE）common port transmission，the process-layer networking scheme of the intelligent substation was briefly described at first. Then，the configuration scheme of restrict⁃
nificance to the process-layer networking of new generation intelligent substations. Keywords: sampled value（SV）；generic object oriented substation event（GOOSE）；networking scheme；common port transmission；engineering application；virtual local area network（VLAN）；new generation intelligent substation
基于报文过滤的数字化变电站过程层网络组网方式探讨
０电力与能源０
Ｓ Ｉ Ｎ Ｅ＆Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ Ｇ Ｆ Ｒ Ａ Ｉ Ｎ ＣＥ Ｃ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ ＹＩ Ｏ Ｍ ＴＯ Ｎ
பைடு நூலகம்
２１年 ０２
第５ 期
基于报文过滤的数字化变 电站 过程层 网络 组网方 式探讨
曹彦朝 （ 东 电网公 司茂 名供 电局 广 东 广
【 摘
茂名 ５ ５ ０ ） ２ ０ ０
要】 过程层 网络是智能 变电站的技术关键 点与难点。 满足 过程层 网络 实时控制 需求的基础上 ， 在 结合现有技术条件 ， 分析 了过程层 网
，
络拓 扑结构 、 虚拟局 域 网（ Ａ 划分 、 ＶＬ Ｎ） 采样值 传输协议 、 采样值 与 ＧＯＯＳ Ｅ共 网／ 网、 文过 滤技 术选择 的合 理性 。在 此基础上 提 出 了 分 报 ２ ０Ｖ数 字化 变电站过程层 网络构建方案。 ２ｋ
４ 网络 报 文 过 滤 技 术
过程层 网络承担着 电流电压 Ｓ ｖ值和一次设备状态信息以及保护 装 置、 控制信号 的 Ｇ Ｏ Ｅ报文传输工作 ， Ｏ Ｓ 较变电站层 。 有实时性强、 具 信 息量 大的特点 ， 需要进 行报文过滤 ． 即从 大量的网络报文 中接 收需 要 的报文并摒弃不需要 的报 文 目前 ．过程层 网络常用 的报文过滤技 术有 Ｖ Ａ 虚拟局域网） Ｇ Ｒ （ Ｌ Ｎ（ 和 Ｍ Ｐ组播注册协议） 两种 。 以下对其进行 技术 比较分析 Ｖ Ａ Ｌ Ｎ技术依据 的标 准是 ＩＥ ０ ． ．目 Ｅ Ｅ ８２１ Ｑ 前广泛采用 的划分原则是基 于端 口 模式 的 考 虑到变电站的一些设备ｆ 比如母线 保护） 需要多个 Ｖ Ａ Ｌ Ｎ相关设备的数据 ． 因此 ． 交换机提 出了“ ＲＵ Ｋ” Ｔ Ｎ 端 口的概念。 连接到 Ｔ Ｕ Ｋ端 口的设备 ． ＲＮ 可以不受 Ｖ Ａ Ｌ Ｎ划分的限制 接收到其他 Ｖ ＡＮ站点的报文 。 Ｌ 同时 ， 为了进一步提高网络性能 ． 还可 以将某一个“ Ｒ Ｎ ” 口列人与其 不相关 Ｖ Ａ ＴＵ Ｋ端 Ｌ Ｎ的“ Ｏ Ｂ Ｄ Ｅ ” Ｆ Ｒ Ｉ Ｄ Ｎ 列 表。 这样 该端 口 便不会收到来 相应 Ｖ Ａ Ｌ Ｎ站点的报文 。 交换机级联 时 ， 以打开交换机级联端 口的“ Ｒ ” 可 ＧＶ Ｐ 属性 ． 使得只有下一级交换机 关心的 Ｖ Ａ Ｌ Ｎ站点的报文才会通过该端 口． 减少 了交换机之 间的数据 流量 。Ｖ Ａ Ｌ Ｎ技术是 目 前数字化变 电站中应用最广的报文过滤技术 ． 能有效实 现报 文过滤 ， 但需要对 交换机进行繁琐 配置 ． 增加 了现场施 工和维护 的复杂性 。Ｇ Ｐ ＭＲ 是基于 Ｇ Ｒ Ａ Ｐ的一个组播注册协议 ． 于 用 维护交换机中的组播 注册信息 所有支持 Ｇ Ｐ ＭＲ 的交换机都能够接收 来 自其他交换机的组播 注册信息 ．并动态更新本地 的组播 注册信息 ． 同时也能将本 地的组播 注册信息 向其他交换机传播 这种信息交换机 制， 确保了同一交换 网络 内所有支持 Ｇ Ｐ的设备维 护的组播信息 的 ＭＲ 致性 。特别适合智 能变 电站 中基 于订 阅／ 发布机制 的 ９ ２ － 采样值 、 ＧＯＥ Ｏ Ｓ 信息传输 。与 Ｖ Ａ Ｌ Ｎ相比 ， Ｍ Ｐ Ｇ Ｒ 不需要对交换机进行繁琐配 置ｆ 仅需交换 机支持 Ｇ Ｐ 能） ＭＲ 功 ， 方便 了变 电站 的改扩建工 作 ． 有效 降低了运行维护的难度
智能变电站二次系统的网络报文管理
现代商贸工业智能变电站二次系统的网络报文管理连红刚(国网黑龙江省电力有限公司鹤岗供电公司，黑龙江鹤岗154101)摘要：为实现智能变电站二次系统的稳定运行，应加强对智能变电站二次系统的网络报文管理。
针对智能 变电站二次系统的网路报文管理，应结合智能变电站二次系统运行特点，制定完善的管理措施和管理制度，以实 现网络报文的高效管理，进而促进智能变电站二次系统的稳定运行。
针对智能变电站二次系统的网络报文管理进行分析，以实现对网络报文管理工作的实时分析，进而推动网络报文管理制度的完善制定。
关键词：智能变电站；二次系统；网络报文；管理中图分类号：TB文献标识码：A doi：10. 19311/ki. 1672-3198. 2016. 17. I l l加强智能变电站二次系统的网络报文管理，有利 于实现网络乎台下报文的有效管理，进而结合智能变电站二次系统运行特点和网络资源，进行网络报文的完善管理，以推动智能变电站二次系统的稳定运行0因此加强网络报文管理，有利于推动智能变电站二次系统的稳定运行和及时更新01智能变电站二次系统智能变电站二次系统，;主要是指智能变电站为实 现高效的电力输送管理，针对智能变电站运行系统中过程层和站控层，运用组网方式以实现相互结合，进而 推动优势互补，推动智能变电站发展的形式,为促进智能变电站—*次系统的稳定运彳了，虛加强对智能变电站二次系统的维护和更新，同时加强二次系统软件系统的完善建设，以实现有效处理网络报文的需要，进而 确保智能变电站二次系统过滤信息的准确性和有效性。
同时智能变电站二次系统为实现稳定运行，应加 强对C P U的检测和创新，确保C P U的运用有利于推动二次系统的稳定运行。
2智能变电站二次系统的网络报文管理为确保智能变电站二次系统的网络报文处理技术 的运行，应加强对智能变电站二次系统分析，通过其工 作原理掌握工作特点，进而提出针对性完善措施，以促 进智能变电站二次系统中网络报文的高效管理和科学 处理。
浅析智能变电站网络报文记录分析装置设计
浅析智能变电站网络报文记录分析装置设计网络报文记录分析装置应用于越来越多的智能变电站。
在智能变电站中起到不可替代的作用，文章针对网络报文分析仪在满足智能变电站需求的基础上，结合现有技术条件，分析了网络报文记录分析装置的基本构成及各功能介绍和关键技术。
标签：网络报文；智能变电站；关键技术引言随着智能变电站的迅速发展，变电站站控层、间隔层以及过程层的通信网络报文已经成为变电站智能设备间信息交互和共享的主要方式。
直接影响整个智能变电站的通信是智能设备和通信网络的健康状况，可能导致电力系统重大事故的原因可能是网络报文的发送端、接收端及通信网络异常或故障，因此需要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。
1 装置基本构成网络报文记录分析装置由接收模块、报文记录模块和报文分析模块三部分构成及管理单元、记录单元、采集单元三部分。
该设备接入两个网络：接入过程层网络，接收合并单元提供的采样值数据，接收智能终端的断路器状态和保护装置发出的各类跳闸和告警信号；接入站控层网络，主要用来记录站控层的网络报文信息。
设备接入处理能力包括：（1）单台记录单元接入采集单元：8台；（2）单台记录单元接入采集单元：4台；（3）单台记录单元接入MMS客户端：16个；（4）单台记录单元接入SV控制模块：28个；（5）单台记录单元接入GOOSE控制模块：256个；（6）单台记录单元处理映射后的模拟量通道：132个；（7）单台记录单元处理映射后的开光量通道：512个；（8）单台记录单元接入网络报文流程：400Mbit/s。
2 分析记录装置各功能分析2.1 管理单元功能管理单元对应于网络报文分析装置的报文分析模块，实现系统的人机接口，管理多台记录单元，管理单元既可以使用Windows操作系统，又可以使用Linux 操作系统，基于安全的考虑，越来越多的变电站选择Linux操作系统来实现。
基于FPGA的变电站过程层设备网络风暴过滤技术
基于FPGA的变电站过程层设备网络风暴过滤技术随着智能电网的建设，变电站过程层设备的网络通信变得越来越重要。
然而，在变电站过程层设备网络中，常常会发生网络风暴，导致网络拥塞和通信延迟的问题。
为解决这一问题，本文提出了一种基于FPGA的变电站过程层设备网络风暴过滤技术。
首先，我们需要了解什么是网络风暴。
网络风暴是指在短时间内，网络中传输的数据包数量急剧增加，导致网络拥塞、通信延迟等问题。
在变电站过程层设备网络中，可能会有多个设备同时上报数据，导致数据包数量突然增加，从而引发网络风暴。
本文的关键思想是利用FPGA的高并行、高速处理能力，在硬件层面上实现对变电站过程层设备网络风暴的实时过滤。
具体而言，我们将采用以下方法：1.数据包的统计和监测：在FPGA中，通过设计合适的电路，对设备网络中传输的数据包进行统计和监测。
这可以包括数据包的数量、源地址、目的地址、传输速率等信息。
2.风暴检测算法：在FPGA中，设计适当的算法对数据包进行检测，以判断是否出现网络风暴。
可以采用基于阈值的方法，当数据包数量或传输速率超过一定阈值时，即判断为网络风暴。
3.风暴过滤策略：一旦检测到网络风暴，FPGA可以立即采取相应的过滤策略，以抑制风暴的扩散。
可以根据风暴的源地址、目的地址、数据包类别等信息，对数据包进行过滤。
过滤可以采用多种方法，例如丢弃数据包、降低传输速率、优化网络路由等。
4.硬件加速：由于FPGA具有高并行、高速处理能力，可以在硬件层面上加速网络风暴过滤的算法和策略。
通过将相关的算法和策略实现为硬件电路，可以提高过滤的效率和实时性。
综上所述，基于FPGA的变电站过程层设备网络风暴过滤技术可以实时检测和过滤网络风暴，提高网络通信的稳定性和性能。
这种技术不仅可以应用于变电站过程层设备网络，还可以在其他网络环境中使用。
然而，该技术还需要进一步的研究和实验验证，以提高算法和策略的准确性和实用性。
智能变电站网络结构
智能变电站网络结构在当今的电力系统中，智能变电站扮演着至关重要的角色，而其网络结构则是实现智能化运行和高效可靠供电的关键支撑。
智能变电站的网络结构，简单来说，就像是一个高效运作的信息高速公路系统，负责在变电站内的各个设备之间快速、准确地传输数据和指令。
它主要由站控层、间隔层和过程层这三个层次组成，每个层次都有着独特的功能和作用。
站控层处于整个网络结构的顶端，就像是一个指挥中心。
它主要由主机、操作员站、远动通信装置等设备构成。
站控层的任务是对整个变电站进行监视、控制和管理。
通过收集来自间隔层和过程层的各种数据信息，站控层能够全面了解变电站的运行状态，并根据这些信息下达控制指令，以实现对变电站的优化运行和故障处理。
间隔层则像是各个作战小分队，位于站控层和过程层之间。
它由保护装置、测控装置等设备组成。
间隔层的主要职责是对所属间隔进行保护、测量和控制。
每个间隔都有对应的间隔层设备，它们相互协作，又相对独立，能够在一定程度上自主处理本间隔内的事务，并将重要信息上传至站控层，同时接收站控层的指令进行相应操作。
过程层是网络结构的最底层，也是与一次设备直接相连的部分，堪称“前线战士”。
过程层包括智能终端、合并单元等设备。
智能终端负责对一次设备进行控制和监测，例如断路器、隔离开关的分合操作等。
合并单元则主要对电流、电压等模拟量进行数字化转换，并将这些数字信号上传至间隔层和站控层。
在智能变电站的网络结构中，通信技术起着举足轻重的作用。
目前，常用的通信协议有 IEC 61850 标准。
IEC 61850 标准为智能变电站内的各种设备之间的通信提供了统一的规范和接口，使得不同厂家生产的设备能够相互兼容和互操作。
这就好比大家都说着同一种“语言”，交流起来毫无障碍，大大提高了系统的灵活性和可扩展性。
为了确保数据传输的可靠性和实时性，智能变电站网络通常采用以太网技术。
以太网具有传输速度快、带宽大、易于扩展等优点。
同时，为了满足不同业务对实时性和可靠性的要求，网络还会采用不同的组网方式，比如过程层网络可能会采用星形、环形或者总线型等结构。
智能变电站过程层网络报文特性分析与通信配置研究
智能变电站过程层网络报文特性分析与通信配置研究摘要：过程层网络的通信性能对智能变电站的安全稳定运行起着关键的决定作用。
而通信以太网络的不透明、不可视，使过程层网络通信过程不可控，这成为智能变电站发展的瓶颈。
以过程层网络报文特性为切入点，对典型智能变电站——琴韵变电站的过程层网络报文特征进行分析，进而对过程层网络的通信特性做出研究，指出现有过程层网络通信配置中的一些不足，并给出了改进办法。
这在一定程度上使过程层网络变得透明、可控，并对智能变电站的建设工作具有一定的探索性参考意义。
关键词：智能变电站；过程层网络；报文特性；通信配置一、前言相对于传统变电站二次系统中电缆点对点通信的方式，智能变电站过程层网络采用光纤以太网进行通信，其通信过程变得不透明、不可视，这使得过程层网络通信不可控。
而目前又缺乏切实有效的研究办法，难以寻找到合适的切入点对过程层网络展开研究，这也制约了过程层网络的发展，如何进行恰当的网络规划、采取适宜的组网形式、分配合适的链路带宽等问题，成为目前智能变电站建设中亟待解决的关键问题。
二、过程层网络报文特性分析2.1过程层网络报文的订阅关系变电站二次网络采取组播通信的方式，依据报文发送组播表，选取典型间隔：线路间隔、主变间隔、母线间隔各一个，进行过程层网络报文订阅关系图的绘制，详细展示智能变电站内部报文的订阅关系和具体流向，每个IED设备发出的每一条报文内容以及每一条报文发送的目的IED均清晰可视，同时，IED接收的每一条报文的源IED也清晰可循。
使二次设备之间的关联关系更加直观，使通信过程可视，为分析报文动态特征提供有效依据。
2.2过程层网络报文的潮流分布变电站220kV侧采用双母单分段接线方式，分段母线两侧配置对称，因篇幅限制，本文选取其中一侧进行分析。
包括：南琴甲、乙线路间隔、#1主变间隔、#2主变间隔以及母线间隔。
根据报文订阅关系以及报文大小，分别对GOOSE、SV进行报文量的计算。
智能变电站报文浅解
智能变电站报文解析目录1. mms-ethereal的使用方法。
2.站控层报文分析。
3.过程层goose报文分析。
4.过程层smv报文分析。
许继电网公司技术部2011-11-101. mms-ethereal 使用方法。
1.1 常用抓包工具常用的抓包工具有Windows 下的mms-ethereal 和WireShark 。
mms-ethereal 可以自动解释mms 报文，适合进行站控层报文的分析。
WireShark 是ethereal 的替代版本，界面更加友好，但标准版本中没有对mms 报文分析的支持。
对于广播和组播报文如装置的UDP 心跳报文，可以用笔记本连接到交换机上任意端口抓取。
这些报文在调试过程中基本没有用。
可以选择过滤条件这些屏蔽。
对于后台与装置之间的61850网络通讯，常用抓报文有3种方法： 一是直接在后台机上安装软件来抓包，这个主要是针对我们windows 下得监控系统和XPE 系统的WYD803A 使用。
二是利用对站控层交换机的端口镜像，把站控层交换机上监控和远动的端口镜像到一个备用端口上面，这个端口上面有监控和远动与站控层交换的全部数据。
笔记本连接可以抓到全部站控层数据。
这个使用在UNIX 下监控系统和我们LINIX 系统的WYD811使用。
三是利用HUB 连接后台与装置，将笔记本接到HUB 上抓包。
注意一定要使用HUB ，不能使用交换机。
这个理论上可行，现场调试缺少硬件。
1.2 mms-etherea 使用举例均以mms-ethereal 为例，WireShark 与之类似。
1.打开MMS Ethereal选择本机网卡一定要选择对，即你用哪个网卡在抓包，双网卡注意。
“实时更新数据”和“自动滚屏”建议勾选。
然后点击start ，弹出两个窗口，将较小的窗口最小化，不要关闭，否则不抓包了。
在后台上抓包时，数据量比较大，文件一大之后，解析起来速度很慢，如果单纯为了分析站控层报文，可在抓包的时候设置过滤条件。
智能变电站二次系统网络结构和信息流分析
智能变电站二次系统网络结构和信息流分析摘要：本文简要阐述了智能变电站二次系统网络结构，介绍了GOOSE、SV、MMS的定义和传输方式，并对站内数据信息的流向进行了分析。
关键词：三层两网；GOOSE；SV；MMS；信息流0 引言智能变电站基于IEC61850标准提出了变电站的三层功能结构、功能间的逻辑接口和逻辑接口到物理接口的映射，现在国内变电站应用较多的是“三层两网”结构。
智能变电站的二次设备网络架构可分为站控层、间隔层和过程层三层，网络组成可分为站控层网络和过程层网络。
站控层网络和过程层网络在物理上完全独立。
站控层和间隔层之间采用MMS报文通信，间隔层之间采用面向通用对象的变电站事件GOOSE通信，间隔层和过程层之间采用面向通用对象的变电站事件GOOSE通信和SV通信。
GOOSE报文和SV报文组成了过程层和间隔层之间的信息流，间隔层GOOSE报文是间隔层之间的信息流，MMS报文是间隔层和站控层之间的信息流。
三层两网是智能变电站的核心架构，站控层和过程层网络独立，报文相互隔离，确保了安全的信息交互和稳定的报文走向。
1 智能变电站二次系统网络结构智能变电站二次系统设备主要包括：（1）站控层设备：包括后台监控主机、数据通信网关机、数据服务器、综合应用服务器、操作员站、工程师站、保护信息子站和PMU数据集中器等。
（2）间隔层设备：包括测控、保护、故障录波、网络分析仪、安全与稳定控制装置等。
（3）过程层设备：包括合并单元、智能终端和智能组件等。
智能变电站二次系统网络结构示意图如下图1所示。
合并单元采集一次设备的电压、电流等电气量后，按照IEC61850-9-2的多路广播采样值格式进行组帧，通过光纤以太网通信介质传输到间隔层二次设备（如测控和保护），或者按照IEC60044-8标准通过光或电同步串行接口以FT3格式发送给间隔层设备。
智能终端通过电缆线与一次断路器等设备相连，通过光纤接口的以太网，采用GOOSE报文与间隔层设备快速交换信息。
智能变电站自动化技术培训-智能变电站网络结构
HMI
GW
Swit ch (1 )
Swit ch (2 )
Swit ch (3 )
Swit ch (N)
IED ... IED IED ... IED IED ... IED
IED ... IED
15
网络架构分析
1、总线型拓扑——传输延时分析
典型报文类型或字节数（Bytes）64
SV（265） GOOSE（321） MMS（1024）
共网传输，构建全站一体化网络 ；Ｂ码 SNTP
监控后台
远动终端
网络打印机
站控层 设备
变电站统一网络MMS、SV、 GOOSE、SNTP报文共网
网络拓扑采用单星型架构 接入设备采用 GOOSE、SV、 MMS 共 端 口 传 输 ， 减 少 交 换 机装置
新一代智能变电站通信网络关键技术 网络可视化管理技术
网络的运行状态进行监测 网络的运行状态进行控制 动态拓扑发现 信息建模
12
交换机传输延时分析
数据帧通过交换机的延时主要包括： ➢帧发送延时：与帧长度成正比 ➢交换延时：从数据帧最后一位进交换机至数据帧第 一位出交换机所需时间 ➢帧排队时延：数据帧在存储转发队列等待的时间 ➢……
优点：简化站内连线， 实现全站数据共享。
MMS/GOOSE 站控层网络
主变保护
远动机 线路保护
缺点：两类数据传输 时会相互影响，特别
SV/GOOSE 过程层网络 GOOSE
需要注意的是由于带
智能终端
宽和网络负荷等问题
将可能导致数据丢失。
主机/操作员站
断路器保护 ...
SV
合并单元
6
智能站组网方式
SV、GOOSE和IEEE1588标准对时三网合一
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
智能变电站过程层网络多播报文过滤周佳华加拿大罗杰康有限公司上海代表处0引言智能变电站的过程层网络承担着电流电压采样值（SV）、一次设备状态信息以及二次设备保护、控制信号的传输工作，较之站控层网络，要求更高的实时性和更强的报文处理能力。
IEC61850标准中各种服务类型的报文均使用多播MAC地址，如表1所示。
交换机在缺省情况下会将多播报文全网广播，这虽然能保证报文传输的实时性，也能保证报文能够送达目的装置（只要负载不超过端口带宽），但是这也造成装置收到大量与自身无关的报文，特别是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，即从大量的网络报文中接收需要的报文，丢弃不需要的报文。
目前过程层网络常用的多播报文技术有虚拟局域网（VLAN）、GMRP（GARP多播注册协议）和静态多播地址表，本文将对这三种技术进行比较分析。
表1 IEC61850建议的多播地址取值范围服务开始地址（16进制）结束地址（16进制）GOOSE 01-0C-CD-01-00-00 01-0C-CD-01-01-FFSV 01-0C-CD-04-00-00 01-0C-CD-04-01-FF1VLAN技术VLAN是根据IEEE 802.1Q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。
VLAN的划分方式有基于端口、基于IP地址、基于MAC地址等多种方式，由于智能变电站划分VLAN的目的在于对多播数据的管理，且智能变电站内目前的GOOSE和SV数据不带IP地址，所以目前智能变电站广泛采用基于端口的VLAN划分原则。
交换机通过在报文中的VLAN Tag字段来识别不同VLAN的报文。
VLAN标签在数据链路层进行封装。
IEEE 802.1Q标准对带有VLAN Tag的报文结构进行了统一规定。
传统的以太网数据帧在目的MAC地址和源MAC地址之后封装上层协议的类型字段，如图1。
其中DA和SA分别表示目的MAC 地址和源MAC 地址，Type/Length表示报文协议的类型或者数据部分的长度（字节数）。
DA&SA Type/Length Data图1 传统以太网帧封装格式IEEE 802.1Q 协议规定，在目的MAC地址和源MAC地址之后封装4 个字节的VLAN Tag，用以标识VLAN 的相关信息，格式如图2。
VLAN Tag（4 个字节）Type/Length Data DA&SA TPID Priority CFI VLAN图2 VLAN Tag的格式VLAN Tag包含的四个字段分别是：∙TPID（Tag Protocol Identifier，标签协议标识符）：用来标识本数据帧是带有VLAN Tag的数据帧，字段长度为16bit，以太网交换机上缺省取值为协议规定的0x8100；∙Priority：用来表示802.1P的优先级，字段长度为3bit，因此优先级取值为0-7；∙CFI：用来标识MAC地址是否以标准格式进行封装，字段长度为1bit，取值为0表示MAC地址以标准格式进行封装，为1表示以非标准格式封装，缺省取值为0；∙VLAN ID：用来标识该报文所属VLAN的编号，字段长度为12bit，取值范围为0～4095。
由于0和4095通常被保留，所以VLAN ID的取值范围一般为1～4094。
IEC61850标准中报文的VLAN ID和Priority分别为0和4，如表2所示。
表2 IEC61850建议的缺省VLAN ID和优先级服务缺省VLAN ID 缺省PriorityGOOSE 0 4SV 0 4 交换机利用VLAN ID来识别报文所属的VLAN，当接收到的报文无VLAN Tag，交换机将该报文与接收端口的VLAN ID关联，则报文就只能在接收端口所属的VLAN中转发。
VLAN技术定义了两种类型的端口，Edge和Trunk。
Edge端口用于连接单个装置，且装置只能在某一个VLAN内传输报文；Trunk端口属于所有的VLAN，一般用于交换机与交换机之间级联，或是连接需要与多个VLAN通信的装置。
变电站的一些设备（比如母线保护）往往需要多个VLAN相关装置的数据，因此正好利用Trunk端口这个概念。
连接到Trunk端口的装置可以不受VLAN的限制，接收其它VLAN装置的报文。
同时，还可以将某个Trunk端口列入与其不相关VLAN的FORBIDDEN列表中，这样该端口就不会收到来自相应VLAN装置的报文。
在实际工程应用中，有两种为报文指定VLAN ID的方法，一种方法是在装置中设置报文的VLAN ID，即装置发出的报文中已经包含了一个非零的VLAN ID，而交换机所有端口的PVID一般保留缺省值1；另一种方法是设置交换机端口的PVID，使装置发出的无VLAN ID的报文关联上PVID。
随后通过在交换机中设置静态VLAN的FORBIDDEN规则，实现多播报文的隔离。
以上两种方法通常可以达到相同的多播报文隔离效果，而且第二种方法相对更简单，因为无需对装置做VLAN配置。
但是随着智能变电站中越来越多使用IEC61588对时技术，第二种方法就不适用了。
因为PTP对时报文一般要求运行在VLAN 1中，端口设置了不同的PVID会使对时报文被关联到不同的VLAN中，对时报文也就无法进行交换。
这时就应该使用方法一对多播报文分配VLAN ID。
2GMRP技术GMRP是GARP Multicast Registration Protocol（GARP多播注册协议）的缩写，是一种二层的多播过滤协议，非常适合变电站过程层多播GOOSE和SV报文过滤。
IEEE 802.1p协议定义了GARP（Generic Attribute Registration Protocol，通用属性注册协议），用于交换机之间特性信息的交换，如何发送数据包接收的数据包，如何处理等等。
GARP成员之间的信息交互借助于消息的传递来完成，主要有Join消息、Leave消息和LeaveAll消息等三类消息，实现属性的注销或重新注册。
通过消息交互，所有待注册的属性信息可以传播到同一局域网内开启了GARP功能的所有设备上。
GARP消息发送的时间间隔是通过定时器来实现的，GARP定义了四种定时器，用于控制GARP消息的发送周期：∙Hold定时器：当GARP应用实体接收到其它设备发送的注册信息时，启动Hold定时器。
当定时器超时后，GARP应用实体将此时段内收到的所有注册信息放在同一个Join消息中向外发送，从而节省带宽资源。
这一定时期一般设为100ms。
∙Join定时器：GARP应用实体通过将每个Join消息向外发送两次来保证消息的可靠传输，两次Join消息发送之间的时间间隔用Join定时器来控制。
∙Leave定时器：当一个GARP应用实体希望注销某属性信息时，将对外发送Leave消息，接收到该消息的GARP应用实体启动Leave定时器，如果在该定时器超时之前没有收到Join消息，则注销该属性信息。
∙LeaveAll定时器：每个GARP应用实体启动后同时启动LeaveAll定时器，当定时器超时后，GARP应用实体将对外发送LeaveAll消息，以使其它GARP应用实体重新注册本实体上所有的属性信息。
随后再启动LeaveAll定时器，开始新的一轮循环。
IEEE Std 802.1D™- 2004标准对各定时器参数的规定见表3。
表3 GMRP定时器参数值参数值（centiseconds，厘秒）JoinTime 20LeaveTime 60LeaveAllTime 1000当某台装置想加入一个多播组时，它需要发送一个GMRP JoinIn报文。
交换机收到GMRP JoinIn报文后，就会将收到该信息的端口加入到相应的多播组。
当多播源发送多播报文时，交换机只将多播报文转发到已经加入该多播组的端口。
交换机会周期性发送GMRP查询（LeaveAll）报文，如果装置想留在多播组中，它必须响应GMRP查询，即发送JoinIn报文，在该情况下，交换机没有任何操作；如果装置不想留在多播组中，则可以发送一个Leave报文，或者不响应GMRP查询。
一旦交换机在退出多播组计时器（Leave All Timer）设定的时间内收到某台装置的Leave报文或未收到响应报文，其就从多播组中删除该装置对应的端口。
动态学习到多播地址表示例如图3。
MAC Address VID CoS Ports01-0C-CD-04-00-05 1 Normal 1401-0C-CD-04-00-06 1 Normal 1401-0C-CD-04-00-07 1 Normal 1101-0C-CD-04-00-09 1 Normal 1101-0C-CD-04-00-0A 1 Normal 1101-0C-CD-04-00-0B 1 Normal 11,1501-0C-CD-04-00-0C 1 Normal 11,15图3 多播地址表示例为了使GMRP更好地适应智能变电站过程层通信的需要，罗杰康交换机采取了多项优化措施。
增加了GMRP报文合法性检验，对于错误的报文，例如JoinIn报文中出现单播或广播地址、或是报文缺少中止符等，不会引起多播地址表误刷新，也就避免了SV和GOOSE报文的中断。
罗杰康交换机允许对每个端口打开或关闭GMRP功能，如果交换机的全局GMRP功能打开，但是某个端口的GMRP功能关闭，则多播报文会被无条件地发送到该端口。
这一特性非常适合不支持GMRP而又需要接收所有的GOOSE和SV报文的装置，例如报文记录仪。
但在实际应用中过程中还发现，有些装置对GMRP协议的支持不完整，或是理解上有差异。
例如有些装置不响应LeaveAll报文，而是采取每500ms发送一次JoinIn报文的方式确保交换机的多播MAC地址表不被老化，但交换机的LeaveTime缺省都是600ms，也就是说在这段时间内交换机一般只会收到一次JoinIn报文（理论上可能收到2次），这就存在交换机未收到JoinIn报文而丢弃多播地址的可能，从而停止转发SV报文（未知多播）。
因此罗杰康交换机开放了LeaveTime的整定功能，缺省值为4000ms，并允许在600-8000ms范围内任意调整。
由于JoinIn报文的缺省发送间隔是2s，如果交换机的LeaveTime设为为5s到8s，那么装置就无需加快JoinIn 发送频率（例如上面提到的500ms），同时也避免GMRP报文增加的网络负载。
多播源无需支持GMRP，因此合并单元等装置可以不支持GMRP。