基于61850规约的保护装置GOOSE报文测试工具的开发.pdf

分类号：学校代码：１００７９密级：．华北电力大学‘工程硕士’专业学位．论文目：基于６１８５０规约的保护装置ＧＯＯＳＥ报文测试工具的开发英文题目：ＴｈｅＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＴｏｏｌｓｆｏｒＴｅｓｔＧＯＯＳＥＭｅｓｓａｇｅｓＲｅｌａｙｓＢａｓｅｄｏｎ６１８５０Ｐｒｏｔｏｃｏｌ研究生姓名：****业：电力系统及其自动化研究方向：电力系统分析、运行与控制指导教师（学校）：赵洪山职称：副教授指导教师（企业）：郭占武职称：高工２００９年１２月２０日ｔｆＩ＾本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《基于６１８５０规约的保护装置ＧＯＯＳＥ报文测试工具的开发》，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：刍睦燃趋ｌＱ：主：Ｉ关于学位论文使用授权的说明本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；学校可允许学位论文被查阅或借阅；学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；同意学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。（涉密的学位论文在解密后遵守此规定）作者签名：越融趁分析了数字化变电站建设中调试工作对ＧＯＯＳＥ报文工具的需求及现状，分析了ＩＥＣ６１８５０规约中关于ＧＯＯＳＥ信息的格式规定。详细讨论了ＷｉｎＰｃａｐ开发包在ＶｉｓｕａｌＣ＋＋平台上的使用，分析了编制ＧＯＯＳＥ报文测试工具的可行性。之后，完成了ＧＯＯＳＥ信息格式的建模，提出了一整套关于ＧＯＯＳＥ测试工具开发的方案，并利用Ｃ＋＋实现了ＧＯＯＳＥ工具的开发。同时通过对数字化变电站配置描述ＳＣＤ文件的解析，把ＧＯＯＳＥ信息与实际继电保护ＩＥＤ设备统一起来，直观反映变电站设备的ＧＯＯＳＥ信息情况，并在数字化工程中得到实际应用，取得良好效果。关键词：数字化变电站，ＩＥＣ６１８５０，ＧＯＯＳＥＡＢＳＴＲＡＣＴ，ＴｈｉｓｐａｐｅｒａｎａｌｙｓｉｚｅｄｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓａｎｄｃｕｒｒｅｎｔｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｔｅｓｔｉｎｇｔｏｏｌｓｆｏｒＧＯＯＳＥｐａｃｋｅｔｓｉｎｔｈｅｄｉｇｉｔａｌｓｕｂｓｔａｔｉｏｎａｕｔｏｍａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ．ＡｎｄａｎａｌｙｓｉｚｅｄｔｈｅＧＯＯＳＥｐａｃｋｅｔｆｏｒｍａｔｉｎｔｈｅＩＥＣ６１８５０ｐｒｏｔｏｃ０１．ＴｈｅＷｉｎＰｅａｐｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｋｉｔｕｎｄｅｒｔｈｅＶｉｓｕａｌＣ＋＋ｐｌａｔｆｏｒｍｉｓａｎａｌｙｓｉｚｅｄｆｏｒｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｔｅｓｔｉｎｇｔｏｏｌｓｏｆｔｈｅＧＯＯＳＥｐａｃｋｅｔ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅＧＯＯＳＥｍｅｓｓａｇｅｍｏｄｅｌｉｎｇｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ａｎｄｔｈｅｔｅｓｔｔｏｏｌｆｏｒｃｍｃｌｌｉｎｇｔｈｅＧＯＯＳＥｍｅｓｓａｇｅｃｏｍｐｌｅｔｅｄ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｔｈｒｏｕｇｈａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｄｉｇｉｔａｌｓｕｂｓｔａｔｉｏｎＳＣＤｆｉｌｅｗｅｃａｎｖｉｓｕａｌｌｙｃａｔｃｈｔｈｅＧＯＯＳＥｍｅｓｓａｇｅｓｄｉｇｉｔａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｒｅｌａｙｓ．Ｔｈｅｔｏｏｌｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｓｈｏｗｖｅｒｙｇｏｏｄａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙｉｎｔｅｓｔｏｆｔｈｅｄｉｇｉｔａｌｓｕｂｓｔａｔｉｏｎａｕｔｏｍａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ．ＳｈｉｑｉａｎｇＺｈａｎｇ（ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍ＆ＩｔｓＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ）Ｄｉｒｅｃｔｅｄｂｙｐｒｏｆ．ＨｏｎｇｓｈａｎＺｈａｏＫＥＹＷＯＲＤＳ：Ｄｉｇｉｔａｌｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ，ＩＥＣ６１８５０，ＧＯＯＳＥ中文摘要英文摘要第一章绪论……………………………………．．１１．１选题背景分析…………………………………………………………………．．１１．１．１数字化变电站的特点……………………………………………．．．………ｌ１．１．２数字化变电站调试的难点及需求分析………………………………．．２１．１。２．１采样系统调试的难点及需求分析………………………………．２１．１．２．２控制和信号调试的难点及需求分析……………………………２１．２国内外ＧＯＯＳＥ测试研究动态………………．：．……………………………．．３１．３小结………………………………………………………………＿……………………………………．３第二章ｌＥＣ６１８５０规约介绍及ＧＯＯＳＥ原理分析……………．．５２．１ＩＥＣ６１８５０规约介绍………………………………………………………………５２．１．１ＩＥＣ６１８５０规约形成……………………………………………………。５２．１．２ＩＥＣ６１８５０结构与内容…………………………………………………５２．２ＧＯＯＳＥ原理分析………………一：……………………………………………７２．２．１ＧＯＯＳＥ网络的构成……………………………………………………．７２．２．２ＧＯＯＳＥ报文的结构……………………………………………………．８２．２．２．１结合ＩＥＣ６１８５０规约分析ＧＯＯＳＥ报文结构…………………．８２．２．２．２结合实际抓取ＩＥＤ报文印证ＧＯＯＳＥ报文结构……………．１０２．３小结……………………………………………………………………………………………………．．１２第三章保护装置ＧＯＯＳＥ报文测试工具开发．．．．…．．……．．．１３３．１测试工具的功能整体要求……………………………………………………１３３．２测试工具的技术………………………………………………………………１３３．２．１开发平台的选取………………………………………………………．１３３．２．２以太网络的控制………………………………………………………．１４３．２．３ＳＣＤ文件的解析………………………………………………………．１４３．２．４ＧＯＯＳＥ报文的解析和模拟…………………………………………．．１５３．２。５装置的过滤及报文的保存和读取……………………………………．１５３．３测试工具的技术实现细节…………………：：………………………………．１５３．３．１ＷｉｎＰｃａｐ网络控制的实现细节………………………………………．１５华北电力大学工程硕士学位论文目录３．３．１．１ＷｉｎＰｃａｐ原理介绍………………………………………………１５３．３．１．２ＷｉｎＰｃａｐ抓包部分编程实现……………………………………１７３．３．１．３ＷｉｎＰｃａｐ发包部分编程实现……………………………………１９３．３．２ＳＣＤ文件的解析………………………………………………………．．１９ ３．３．２．１ＧＯＯＳＥ相关设备信息的模型结构的建立……．：……………．１９ ３．３．２．２ＳＣＤ文件的读取及写入结构体。……………………………．．２０ ３．３．３ＧＯＯＳＥ报文的解包………………………：……………………………２１ ３．３．３．１ ＧＯＯＳＥＭＡＣ地址头及ＶＬＡＮ信息的解包…………………２ｌ ３．３．３．２ＡＰＤＵ的解包…………………………………。………………．２２ ３．３．４ＧＯＯＳＥ报文的打包……………………………………………………２２ ３．３．５ＧＯＯＳＥＩＥＤ设备的过滤………………………………………………２３ ３．３．６ＧＯＯＳＥ报文的保存读取………………………………………………２４ ３．４刁、名占……………………………．．：……………………………………………………………………。２４ 第四章 ＧＯＯＳＥ报文测试工具应用………．．……………’２５ 第五章 结论……………………………………．２９ ５．１本文的主要工作………………………………………………………………２９ ５．２未来工作的展望………………………………………………………………２９ 参考文献………………………．．ｊ……………．．３０ 录………………．．…………：…．．………３３附录ｌ数字化变电站结构图……………………………………………………。３３ 附录２ＩＥＤ设备ＧＯＯＳＥ相关信息结构代码……………………………………３４ 附录３ＳＣＤ文件的读取及写入结构体参考代码………………………………．．３６ 附录４ＧＯＯＳＥ网络头结构………………………………………………………．３８ 附录５ＧＯＯＳＥ网络头部分解包…………………………………………………．３９ 附录６ＧＯＯＳＥＡＰＤＵ部分解包…………………………………………………．４ｌ 附录７ＧＯＯＳＥ报文打包…………………………………………………………．４５ 附录８ＧＯＯＳＥＩＥＤ设备过滤……………………………………………………．５０ 附录９ＧＯＯＳＥ报文的保存和读取………………………………………………．．５２ 在学期间发表的学术论文和参加科研情况…．．．……．…．．．５４ ＩＩ 华北电力大学工程硕士学位论文 １．１选题背景分析 第一章绪论 现阶段，国家电网公司提出了建立智能电网的宏伟计划，这标志着作为智能电 网中重要组成部分的智能变电站（即数字化变电站）的建设提上了新的日程。纵观 全国，各地电网的数字化变电站的试验项目站也已经在陆续建设中，并且部分项目 已经投入实际运行ｎ’。 １．１．１数字化变电站的特点（１）分层式信息结构 ７．在ＩＥＣ６１８５０标准体系中，对于数字化变电站的信息结构，提出了信息分层的 概念。无论对于物理上还是在逻辑上，数字化变电站明确划分为：站控层、间隔层、 过程层，对不同层面定义了清晰接口（具体结构参见附录１）。 、（２）ＩＥＤ设备的模型化 全站的设备是基于ＩＥＣ．６１８５０的规范的ｌＥＤ（ＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）设备构 建的。ｌＥＤ设备采用客户机／Ｊｌ及．务器（Ｃｌｉｅｎｔ／Ｓｅｒｖｅｒ）的方式进行模型化处理。每一 个ｌＥＤ设备配置有一个或多个服务器，ｌＥＤ设备的服务器最终实现对ｌＥＤ设备的所 有信息的收集及控制。同时，ｌＥＤ设备又作为一个客户机对其它ｌＥＤ设备的服务器 进行访问。 （３）ｌＥＤ设备的网络化 全站的ｌＥＤ设备基于以太网技术联网，网络架构主要包含ＭＭＳ（Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ＭｅｓｓａｇｅＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ制造报文规范）网、Ｇ００ＳＥ（ＧｅｎｅｒｉｃＯｂｊｅｃｔ ＯｒｉｅｎｔｅｄＳｕｂｓｔａｔｉｏｎ Ｅｖｅｎｔｓ通用面向对象的变电站事件）网及ＳＭＶ（Ｓａｍｐｌｅｄ ＭｅａｓｕｒｅｄＶａｌｕｅ采样测量 （４）ｌＥＤ设备的自描述性和互操作性ｌＥＤ设备的自描述性：发送方发送的数据都带有关于自身数据性质的说明，接 受方不必再对其做对应的转换工作，使得数据接口的开放性大大加强。 ｌＥＤ设备的互操作性：各个ｌＥＤ设备之间信息互动以及协同工作的能力大大加 强。同常规设备相比，设备之间的功能划分更加细化，更加模块化。不同种类的ｌＥＤ 设备实现不同的模块功能，通过ｌＥＤ设备之间的信息互动协同完成一项或多项工作。 华北电力大学工程硕士学位论文（５）ｌＥＤ设备采样数字化 数字化变电站的ＣＴ、ＰＴ均采用电子式互感器。电子式互感器是利用电子测量 技术和光纤传感技术来实现电力系统电流、电压测量的新型互感器。它包括基于光 学传感原理的互感器，也包括其它各种利用电子测试原理的电流电压互感器。 （６）ｌＥＤ设备控制和信号的数字化 ．１ＥＤ设备中测控装置以及保护装置的控制和信号回路由常规的二次电缆物理连 接的电信号驱动方式，变成了以太网连接的网络数据报文驱动方式。需要说明的是， 现阶段实施方案中，在过程层的断路器及刀闸等一次设备的控制和信号通过智能端