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论文摘要内容

题名:

 IEC 61850过程层网络通信分析诊断与网络冗余研究

作者:

 王娇

语种:

 chi

学科:

 电力系统及其自动化

学位:

 工程硕士

学校:

 南京工程学院

院系:

 电力工程学院

专业:

 电气工程

导师姓名:

 张惠刚

完成日期:

 2015-01-01

题目(外文):

 Research on network diagnosis and network redundancy of process layer of IEC 61850

关键字(中文):

 IEC 61850 过程层 故障诊断 网络冗余 Wireshark

关键字(外文):

 IEC 61850 process level fault diagnosis network redundancy wireshark

文摘:

 

IEC 61850通讯标准是智能变电站新技术中一个核心组成部分。IEC 61850标准提出了“三层两网”通信体系,其中,过程层网络作为智能化变电站信息传输和共享的枢纽,对电网运行的安全性、可靠性起着至关重要的作用。目前过程层网络通信自动化诊断的设备存在经济性差、集成化低、实用性不高等缺陷,过程层通信故障分析过度依赖技术人员的人工分析,使用相关性网络辅助设备多、分析速度慢。为此,本文从网络诊断工具的优化和网络冗余两个角度出发,开展了对过程层网络的研究工作。

在深入分析IEC 61850标准的内容和特点的基础上,从抽象传输模型、模型的特定通信服务映射和报文的结构特点介绍了过程层网络中GOOSE信息量流、SV信息流,揭示了过程网络通信结构体系。对比了四种过程网络组网方式,选择适用于当前智能变电站的网络拓扑结构。

研究Wireshark开源的网络分析软件的运行机制和解析器的调用形式,结合特殊的智能DAG网卡,提出了一种IEC 61850过程层网络通信故障诊断新设计。该设计采用C++语言编程,运用GTK+跨平台的图形工具包设计应用程序界面,具有SV/GOOSE报文的异常检查、网络状态的统计分析以及SV故障波形记录等功能,实现过程层网络分析与故障录波一体化设计。最后总结系统的典型应用效果以及未来系统的优化。

针对IEC 61850第二版中提出解决智能变电站的网络冗余问题,详细地剖析了最新发布的IEC 62439-3标准的内容和变更,研究标准中HSR和PRP的网络拓扑结构,并对比两者在经济性、可靠性、负载量等方面的差异。采用Wireshark网络开发包,设计数据链路层下含有HSR标签和PRP标签的ISO/IEC 8802-3 帧结构的解析器。

为验证HSR和PRP解析器开发的正确性,创新性地选择了能够访问更底层的以太网通信函数的WINPCAP开发软件作为报文解析器测试工具。基于visual studio 2008平台,利用其设备驱动(NPF)和一组动态连接库(DLL)模拟发送报文,通过网卡的选择、打开、设置以及数据包的捕获、拆分、过滤等完成测试。最后验证了基于冗余结构的高可用无缝环网和并行冗余双网的报文解析器设计的正确性。

文摘(外文):

 

In the promotion of new technologies in smart substation, IEC 61850 communication standard is one of the key technologies.IEC 61850 standard proposes "three layer two networks" communication system, where the process layer network as a basis for information transmission and information sharing of substation plays important roles in security and stability of power network running. But process layer lacks an efficient communications automated diagnostic equipment or tool, and over-rely on manual analysis from technicians. It leads to slowing speed of analysis and increasing investment in auxiliary equipment. Realization of network supervision and network redundancy around actual need for reliability of process layer network will be discussed.

Based on the analysis of the content and feature of the IEC 61850 standard, the ACSI and SCSM are studied as well as the feature of packets which including GOOSE and SV. The process layer network communication structure can be showed. By comparison of four kinds of process layer networking, the excellent network topology is proposed.

Then, an new method of process layer network communication fault diagnosis is presented. It uses a special smart DAG card, which has simple structure, zero packet loss, high-precision timestamp and other advantages. Then it combines expanded Wireshark analysis software and C++. Meanwhile, the tool provides the following functions: abnormal packet inspection, network status statistics and fault waveform recording. This design is a integration between fault recording and analyze network traffic records system.

As the second version of IEC 61850 is released, the problem about network redundancy emerges. The paper in detail describes the change of the latest release of IEC62439-3 standard, and studies network topology of HSR and PRP, compares the advantages and disadvantages between HSR and PRP in terms of cost, reliability and so on. Based on analysis of new packet structure, it combines with GTK graphic design and user interfaces and employs development kit of Wireshark. At last, it is easy to design a HSR/PRP capture and analysis tool on windows.

What is more, in order to demonstrate the validity and efficiency of the tool, it is creative to choose WINPCAP to simulate device to send packets. From the necessity of setting up visual studio 2008 platform around WINPCAP and Netgroup Packet Filter, this realizes the flexible customization functions such as network selection,open,installation,data transmission. It turns out that the test tool is good to get right packets and valuable to popularize the IEC 61850 2th.

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开放日期:

 2018-07-01

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