网络报文记录分析仪在数字化变电站中的应用
宁楠，王磊，赵轩
（贵州电网公司六盘水供电局，贵州六盘水 553001）
摘要：网络报文记录分析仪，用于记录数字化变电站各智能设备间的通信及整个通信过程，并对记录的通信协议进行分析，为事故分析及运行维护提供依据。本文首先介绍了网络报文记录分析仪的基本概念、构成和功能，然后从工程应用的角度，阐述了如何用好网络报文记录分析仪，以及该设备目前有待研究和改进的地方。
关键词：网络报文记录分析仪；数据存储和分析；变电站；工程应用
0 引言
数字化变电站是以IEC 61850通信规范为基础，由智能化一次设备和网络化二次设备分层构建，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站，其特征是所有信息采集、传输、处理、输出过程由过去的模拟信息全部转换为数字信息，并建立与之相适应的通信网络和系统。在数字化变电站中，站控层、间隔层和过程层之间按IEC 61850协议进行通信，模拟量通过采样值（SV，也称为SMV）报文传输，状态量、跳闸和联闭锁等信息通过通用面向对象变电站事件（GOOSE）报文传输，遥控、遥信等通过制造报文规范（MMS）报文传输，。以上信息均为数字量，即在综合自动化变电站中传输的各类隐形信息被数字信息所替代，把不可视信息可视化，这是数字化变电站先进性的体现。因此，如何能完整记录数字化变电站中各智能设备间的通信及整个通信过程，为事故分析和以后的二次设备状态检修提供依据，成为数字化变电站亟需解决的问题。网络报文记录分析仪就是这样一种能满足数字化变电站实际应用的设备[1]。
1 网络报文记录分析仪
网络报文记录分析仪（以下简称网分）是一种能够极好适应数字化变电站网络通信模式的监测设备，具有如下特点：
⑴透明性监测。单向接收报文，不对原有网络发送任何报文，因而不会对原有系统构成任何伤害，安全性极高。
⑵海量信息处理。能够接收并处理整个变电站内大量的、不确定的通信报文，处理方式包括报文存储、解析、数据在线及离线分析、一次系统工况再现、信息检索及管理等。
⑶精准时标。支持IRIG-B码和简单网络时间协议（SNTP）等多种时钟源对时，能够为每条报文打上精度优于1μs的时间戳，可为事故分析的逻辑时序提供依据。
⑷全面支持变电站配置描述（SCD）文件。SCD文件在数字化变电站的重要性十分关键，它全面描述了全站所有设备及其链路关系，结合SCD文件来解析通信报文，相当于具备了把计算机语言翻译成人类语言的能力，用人眼能够看得懂的信息来表现变电站的运行状况，也为IEC 61850技术在数字化变电站的工程应用提供了坚强支撑。
网分能够准确地记录数字化变电站过程层、站控层网络中交换的通信报文并打上精确时标，然后对这些报文进行有目的的多元化分析，实时对站内设备及网络出现的异常和故障现象进行预警。数字化变电站过程层网络结构主要有SV和GOOSE共网、SV点对点、GOOSE 组网[2]等方式，不同网络结构下，网分的接入方式也有所不同。网分主要由数据存储和数据分析2部分构成。
1.1 数据存储
网分记录的数据主要是MMS，GOOSE和SV，每类数据格式不同，其流量大小不一样，
例如间隔合并单元，发送给保护测控的采样频率为4000Hz[3]，根据《贵州电网数字化变电站采样值报文输出技术规范》要求，以SV报文为例，按22个通道标准配置，实测合并单元通过交换机端口的流量为7～8Mbit/s，因硬盘容量以Byte 为单位，1Byte=8bit，所以折算后约1MByte/s，按24h计算，数据容量大约有86GB，一个典型的110kV单母分段变电站，合并单元数量约13个，1d需记录的数据容量约1.1TB。贵州电网公司对于网分记录容量的要求是记录过程层SV网络原始报文和GOOSE原始报文，至少可以连续记录72个小时[10]，也就是说，在不考虑压缩的情况下需要有7TB的存储开销，这无疑是一个海量的数字。因此，对于主要用于事故追忆和分析功能的网分，需单独配置数据存储器，以实现海量数据的无损存储。当记录文件的记录容量达到最大值后，网分系统一般采用循环覆盖历史记录的方式进行再记录。
1.2 数据分析
采集分析单元实时对采集的网络数据进行网络分析和应用协议分析，实时发现网络通信过程中的异常和应用协议中的错误。
1.2.1 网络分析
详细分析各层网络协议的信息，如链路层、网间网协议（IP）层、传输控制协议（TCP）层、基于TCP的ISO传输服务（TPKT）层、面向连接传输层协议（COTP）层及表示层（PRES）层等，并实现对互联网时间同步的标准协议（NTP），SNTP，地址解析协议（ARP），卫星传输协议（STP），简单网络管理协议（SNMP），互联网控制信息协议（ICMP）等网络协议的完整分析。对网络通信过程进行实时分析，如IP分片与重组、TCP连接与断开等。
1.2.2 应用协议分析
1.2.2.1 SV采样值分析
目前，从合并单元至保护装置有3种通信协议：IEC 60044-8，IEC 61850-9-l及IEC 61850-9-2[9]，这3种通信协议各有优、缺点，目前国内采用的是IEC 61850-9-2协议[4]。主要分析内容有：
（1）对报文进行详细的解码及完整性分析。重点检查APDU和ASDU格式是否符合标准；confNo，svID，datSet，entriesNum等参数是否与配置文件一致。
（2）对报文进行应用功能分析。分析采样值报文是否丢帧或错序、采样值同步位变化情况（同步转失步或失步转同步）、采样值品质位变化情况、采样值频率是否发生抖动（采样值报文间时间间隔不恒定）、合并单元间是否同步、通信中断等。例如：
1）查看合并单元发送至保护装置的报文是否是等间隔发送，如采样率为80点每周波，则前后2个报文的间隔时间为250μs。
2）通过查看SV采样计数器来发现发送的采样值报文是否有漏包现象，如采样频率为80点每周波，则1s之内合并单元需发送4000帧报文，秒脉冲到来时，计数器清零，如果前后2帧报文计数值不连续，就说明有丢帧的情况发生。
3）数据同步性的判断。合并单元与保护装置采用报文通信以后，数据的同步性就显得异常重要，特别是主变差动保护、母差保护等需处理来自不同合并单元数据的装置，对数据的同步性要求非常高，否则容易导致保护的误动作。通过网分解析出各个时间合并单元计数器的值(记录仪对所记录报文的时标精确到微秒级)，可以判断出保护装置各侧采样值的同步性问题。
（3）采样值能以波形的方式实时显示。还原一次系统中电压、电流值及故障录波。
1.2.2.2 GOOSE分析
对于GOOSE报文的分析，应包括抽象通信服务接口（ACSI）层面的分析和以太网（ETHERNET）层面的分析，ACSI和ETHERNET的关系是相互对应（l<一>l），所以在分析时，二者的分析结果同时给出[5]。主要分析内容有：
（1）对GOOSE报文进行详细的解码，对报文完整性进行分析。检查GOOSE报文的APDU和ASDU格式是否符合标准；检查配置版本号（ConfNo），控制块引用（GoRef），数
据集（DatSet），数据集个数（EntriesNum）是否与装置CID文件的配置文件相同，如果不一致，则给出异常告警信号。
（2）对报文进行应用功能分析。分析GOOSE报文状态计数（StNum）与采样计数（ SqNum）的计数变化错误、StNum与SqNum 的值重新初始化（装置或功能重启）、新事件、报文间隔时间超过规范等，并能提取报文中的二次回路信息，以图形化方式实时显示。例如：1）有新事件发生时，5个传输时间t0，t1，t2，t3以及t4的时间是否符合标准（标准值为0、2、2、4和8ms）。
2）StNum和SqNum [6]值变化是否正确。当为心跳报文时，StNum不变，SqNum应连续增加，如果SqNum不连续，则有丢帧；当有新事件发生时，StNum连续增加1，SqNum值变为0，如果StNum不连续，则有丢帧。
3）对GOOSE通信中断判断。依据SCD 文件中配置的MinTime和MaxTime的值，当2帧报文的时间间隔大于4倍的MaxTime值与MinTime值的和时，则判定为通信中断。
此外，由于GOOSE报文采用发布者／订阅者的通信方式，是适合1个或多个数据源(即发布者)向多个接受者(即订阅者)发送数据的最佳解决方案[7]，因此，网分对GOOSE报文分析时还需具备按照发送地址和接收地址进行统计的功能。
1.2.2.3 MMS分析
对MMS网报文的分析应包括ACSI，MMS 和ETHENET层面的分析。ACSI和MMS的关系是一对一，所以在分析时，二者的分析结果同时给出；MMS和ETHERNET的关系是一对多，所以是通过选择后查看相应的ETHERNET 报文信息。对MMS报文主要进行3个层面的分析：
（1）MMS层分析。包括初始化过程、读／写过程、报告过程和日志服务过程等，以及各过程相关报文的解析，实时分析MMS报文是否符合每种服务定义的报文格式，对MMS 编码错误、服务错误、ACSI 服务错误告警。
（2）ACSl分析为应用分析，包括控制操作、定值操作、事件上送、文件服务等服务过程与MMS服务过程之间的映射分析，以及各过程相关报文解析的映射分析。对MMS报文进行详细编码解析、MMS命令过程解析、MMS 到ACSI [8]的映射分析、ACSI 过程分析、各种信息与应用数据的关联分析。
（3）ETHENET层分析是对报文表示层及以下各层状信息进行分析，显示各层的详细信息。
通过对MMS层、ACSI层及ETHENET层报文的分析，可以判断出MMS报文发送过程是否顺序错误，控制过程是否连续，控制命令是否有错误，报文是否有漏包和装置之间通信是否有中断等。
2 工程应用
近年来，通过对数个数字化变电站的调试和验收，笔者接触到国内多家厂商的网分，如武汉中元华电ZH-5N、广州思唯奇M8100、南京能发PCR-901和国电南思NSAR513等，在运行过程中发现网络报文记录分析仪的现场应用存在一些问题，并且其强大的分析功能没有得到有效的利用。
2.1 网分工程应用中的问题
（1）端口流量控制。一般情况下，网络报文记录分析仪通过防水尾缆直接与过程层A，B网汇总交换机相连，记录SV采样值和GOOSE报文。采样值报文数据量较大，对于典型的110kV单母分段变电站，合并单元至少有13个，如果在交换机侧只配置1个光端口给网分进行数据传输，此端口数据流量将达到120～130Mbit/s，对于100M工业级过程层交换机，该端口一定会丢失数据，对应的网分采集到的数据会出现不完整的情况。因此，控制好网分监听端口的数据流量，是确保数据完整性的必要条件。
可采取以下措施：
1）同时在网分和100M过程层汇总交换机侧，配置1000M光端口硬件。
2）数据分流。A网或B网过程层汇总交换机分别至少分配2路端口资源给网分，网分侧对应配置2路监听端口用于接收数据，同时
通过交换机的VLAN划分功能，将全站合并单元按流量分成2个部分，分别进入网分相应的监听端口。通常将主变压器间隔所对应的装置单独划在一个VLAN号，其数据进入网分监听口1，其余装置划在另一个VLAN号，其数据进入网分监听口2。这样处理后，端口就不会出现数据溢出现象，避免了数据丢失。
（2）智能设备ICD文件通道描述的可读性。网分的一个重要特点是采到什么就反应什么，不会附加任何其他内容。网分的基本功能是反应网络上各合并单元、智能终端、保护装置等智能设备的工作状况，上述装置根据功能的不同，有不同的控制块，例如110kV线路智能终端PRS-7389有3个控制块，110kV线路合并单元PRS-7393-1有1个控制块。每个控制块内通道数目、名称和功能不相同。因此，若要准确地知道它们的工况，必须确保各元件使用的通道名称描述正确、易懂且规范。目前，智能设备的ICD文件由各厂家提供，都是标准版，没有附加任何工程信息，例如：
1）110kV间隔合并单元，通道2的标准名称是保护A相电流，没有该间隔的线路名称或断路器编号，当此线路A相接地短路后，需在网分中查询此次故障，因为没有明确名称，使用起来将非常不便。
2）110kV间隔智能终端，GOOSE输出控制块OUT20的标准名称是备用开入25，实际反映的是断路器未储能信号。集成商在配置全站SCD文件，关联各装置之间的逻辑关系时，通常关注的是虚拟二次回路的正确性，而对于各智能设备的报文描述没有在意，但对于运行和维护人员来说，网络报文描述的正确性、易懂性和规范性却非常重要。因此，在现场调试或验收时，一定要求厂商根据施工设计图、标准和运行习惯，修改相应ICD文件的通道描述，做到一目了然。
2.2 网分的现场调试
网络报文记录分析仪调试分为单体调试和系统调试，前者主要内容是查看装置硬件工况是否良好、软件工作是否正常、信号是否正确等，后者是从电力系统的角度，对网分进行全面、细致、有针对性的检查。进行系统调试至少要具备3个条件：过程层和站控层A，B网已经搭建好；采取了合理措施，避免网分监听端口出现数据溢出；各智能元件的ICD文件通道描述正确、易懂和规范。
系统调试的关键点是根据模拟的故障类型，结合保护装置、合并单元、智能终端等元件的动作情况，在网分上查询它们留下的痕迹，以验证相关设备动作的准确性。以南京新和浦PCS-901网分为例，模拟一条110kV线路AB 相间故障，调试思路或步骤如下：
（1）查找包含故障时刻的网络报文数据包。获取数据包的方法有2种：一种是通过系统日志找到故障事件记录，然后双击该事件，此时包含故障时刻的数据包将自动下载并打开，如图1所示。这种方法简洁直观，但受时间限制，因为日志在不断滚动和更新。另一种是查阅历史文件数据库。各厂家对网络报文数据包的存储方式各不相同：按数据容量进行打包，如南京新和浦、广州思唯齐；按时间进行打包，如中元华电；既按容量也按时间打包，如国电南思。查找时注意3点：
1）所选取的网络报文时刻要在故障发生前，这样保护事件才可能包含在这个数据包中。因为在网分上显示的报文时间，是报文进入网分后由网分对时系统打上的时标。
2）以保护装置动作时间为参考，缩小搜索范围，这样快捷且准确，因为全站设备是同一个时钟源。
3）数据不要遗漏，过程层A，B网皆要查找。
图1通过系统日志查找数据包网分示意图
（2）查看合并单元。打开数据包后，找到对应的故障线路合并单元，通过采样波形显示功能，读出相应的短路时刻、相别和幅值，然后与保护装置进行比较，判断合并单元是否正确输出采样值，同时注意数据包中的同步位（SmpSynch）是什么状态，如图2所示。
图2 110kV故障线路合并单元网分波形示意图
（3）查看保护装置。打开数据包后，找到故障线路保护装置，重点关注以下内容：1）stNum和sqNum的变化：前者加1时，后者是否置0。
2）在stNum状态计数加1时，查看解析后的数据包allDate中有那些数据发生突变，由FALSE变为TRUE，或由TRUE变为FALSE。
3）新事件发生后，t0，t1，t2，t3和t4是否符合标准。将这些数据与保护装置进行比较，判断保护装置是否正确动作，如图3所示。
图3 110kV故障线路保护装置网分GOOSE示意图
（4）查看智能终端。打开数据包后，找到故障线路智能终端，重点关注内容同上。对于智能终端，要求厂家增加其收到保护装置跳令的GOOSE输出，以便断路器发生拒动后的事故调查，如图4所示。将其数据与保护装置和断路器机构进行比较，判断智能终端是否正确动作。
图4 110kV故障线路智能终端网分GOOSE示意图2.3 其他
网分不仅用于事故调查分析，而且是实现二次设备状态检修的重要技术手段。电网正常状态下，网分若发出告警信息，例如合并单元品质改变、sqNum丢失、失步、丢包和通信中断等，运行和维护人员要高度重视，及时找出其产生的原因。
3 研究和改进
网络报文记录分析仪作为一种新型的对数据进行实时监视和分析的辅助装置，其强大的分析功能有目共睹，但某些产品仍存在一些问题有待研究和改进，具体如下：
（1）对MMS报文的解析能力不足。网分对MMS报文的实际解析能力与理论有很大的差距，不能满足现场需求，这需要各网分厂家加大研究力度。
（2）缺乏统一的技术标准。目前国内尚未正式发布关于网分的技术标准。
（3）人机界面不友好。网分报文分析软件界面太复杂，不易掌握。
（4）事件报告标题与报告所链接数据包的内容不符。网分在日志里生成的事件报告中链接的数据包与该事件完全没有关系，造成事件查询困难。
（5）报文分析和数据记录功能不独立。当报文分析软件不运行时，网分停止记录和存储数据。
（6）不具备采样波形显示、事件序列显示、有效值计算等部分分析功能。
（7）数据存储时间短。
4 结束语
网络报文记录分析仪有着强大的实时监视告警和分析功能，为电网的事故追忆、运行维护和状态检修提供依据。
网络报文记录分析仪是基于对SCD文件的解析，SCD文件包含了丰富的信息，未来应开发SCD文件深度解析工具，以提取全站设备之间虚拟二次回路的逻辑关系，同时开发虚拟二次回路图形化解析软件，将虚拟二次回路中
所包含的各物理设备之间的逻辑关系和通道联
系，以目录树形式，分类分层呈现出来，这样将大大地扩展网分的应用层面和功能，以及提高运维人员的工作效率。
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作者简介
宁楠（1976—），男，高级工程师，从事继电保护
及自动化设备系统安装、调试、维护和技术管理等
方面工作。E-mail: lpsnan@https://www.doczj.com/doc/a616634741.html,
Network message recording analyzer in digital substation engineering application
NING nan, WANG lei, Zhao xuan
(Liupanshui Power Supply Bureau, Guizhou Power Grid Corp., Liupanshui 553001, China)
Abstract: Network message recording analyzer, used for recording communication and its process of intelligent device in digital substation, and used for analyzing the communication protocol, provides the basis for accident analysis and operation maintenance. This article firstly introduces the basic concept, structure and functions of network message recording analyzer, and then from the point of engineering application, expounds how to use the network message recording analyzer well, and how to improved the equipment.
Key words: Network message recording analyzer; Data storage and analysis; Engineering application
智能变电站通信网络技术方案 1 智能变电站通信网络总体结构 智能变电站通信网络采用IEC 61850国际标准，IEC 61850标准将变电站在结构上划分为变电站层、间隔层和过程层，并通过分层、分布、开放式网络系统实现连接。 变电站层与间隔层之间的网络称为变电站层网络，间隔层与过程层之间的网络称为过程层网络。 变电站层网络和过程层网络承载的业务功能截然不同。为了保证过程层网络的实时性、安全性，在现有的技术条件下，变电站层网络应与过程层网络物理分开，并采用100M及以上高速以太网构建。 通讯在线保护及故障系统服务器系统服务器GOOSE视频监视终端信息管理兼操作员站2兼操作员站1远动远动联动服务器子站工作站1工作站2变电站层 MMS/GOOSE网变电站层网络 超五类屏蔽 双绞线 其他智能电能保护故障间隔层设备计量测控录波 SMV网光缆过程层网络GOOSE网 合并智能单元单元过程层 光缆电缆
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第37卷第7期电力系统保护与控制Vol.37 No.7 2009年4月1日 Power System Protection and Control Apr.1, 2009 数字化变电站新技术的发展现状及其对行业影响浅探 陈天香1,王若醒2,魏勇2 (1.江苏南通供电公司,江苏南通 226006;2.许继电气技术中心,河南许昌 461000 摘要:数字化变电站是变电站未来发展的方向,四大领域的技术创新是数字化变电站得以发展和突破的基石。新技术的应用将给传统行业带来巨大的冲击和深远的影响,该文试对此做出分析和探讨,以图抛砖引玉。 关键词: 数字化变电站; 新技术; 行业影响 New technology development status of digital substation and its effect to industry CHEN Tian-xiang1, WANG Ruo-xing2, WEI Yong2 (1. Nantong Power Company Co., Nantong 226006, China; 2.XJ Electric Technology Center,Xuchang 461000,China Abstract: Digital substation is a developing direction in the future,the technology innovation of the four domain is the base of digital substation development.The application of new technology will make traditional industry large affection and impact.This paper try to analyze and discuss. Key words: digital substation; new technology; effect to industry 中图分类号: TM76 文献标识码:A 文章编号: 1674-3415(200907-0086-05 0 引言 变电站综合自动化系统技术经过10余年的发展,目前已经基本成熟,得到了广泛的工程应用,获得了巨大的成功。但是综自系统采用传统的互感器及开关设备,需要铺设大量的采集和控制、信号等二次电缆,数据采集环节冗余,各子系统的功能重复
矢量网络分析仪基础知识及S参数测量 §1 基本知识 1.1 射频网络 这里所指的网络是指一个盒子，不管大小如何，中间装的什么，我们并不一定知道，它只要是对外接有一个同轴连接器，我们就称其为单端口网络，它上面若装有两个同轴连接器则称为两端口网络。注意：这儿的网络与计算机网络并不是一回事，计算机网络是比较复杂的多端（口）网络，这儿主要是指各种各样简单的射频器件（射频网络），而不是互连成网的网络。 。因为只有一个口，总是接在最后又称 1．单端口网络习惯上又叫负载Z L 终端负载。最常见的有负载、短路器等，复杂一点的有滑动负载、滑动短路器等。 2单端口网络的电参数通常用阻抗或导纳表示，在射频范畴用反射系数Γ（回损、驻波比、S ）更方便些。 11 2．两端口网络最常见、最简单的两端口网络就是一根两端装有连接器的射频电缆。 2匹配特性两端口网络一端接精密负载（标阻）后，在另一端测得的反射系数，可用来表征匹配特性。 2传输系数与插损对于一个两端口网络除匹配特性（反射系数）外, 还有一个传输特性，即经过网络与不经过网络的电压之比叫作传输系数T。 插损（IL）= 20Log│T│dB ，一般为负值，但有时也不记负号，Φ即相移。
2两端口的四个散射参量测量 两端口网络的电参数，一般用上述的插损与回 损已足，但对考究的场合会用到散射参量。两端口网络的散射参量有4个，即 S 11、S 21、S 12、S 22。这里仅简单的（但不严格）带上一笔。 S 11与网络输出端接上匹配负载后的输入反射系数Г相当。注意：它是网络 的失配，不是负载的失配。负载不好测出的Γ，要经过修正才能得到S 11 。 S 21与网络输出端匹配时的电压和输入端电压比值相当，对于无源网络即传 输系数T 或插损，对放大器即增益。 上述两项是最常用的。 S 12即网络输出端对输入端的影响，对不可逆器件常称隔离度。 S 22即由输出端向网络看的网络本身引入的反射系数。 中高档矢网可以交替或同时显示经过全端口校正的四个参数，普及型矢网不具备这种能 力，只有插头重新连接才能测得4个参数，而且没有作全端口校正。 1.2 传输线 传输射频信号的线缆泛称传输线。常用的有两种：双线与同轴线，频率更高则会用到 微带线与波导，虽然结构不同，用途各异，但其基本特性都可由传输线公式所表征。 2特性阻抗Z 0 它是一种由结构尺寸决定的电参数，对于同轴线： 式中εr 为相对介电系数，D 为同轴线外导体内径，d 为内导体外径。 2反射系数、返回损失、驻波比 这三个参数采用了不同术语来描述匹 配特性，人们希望传输线上只有入射电压, 没有反射电压, 这时线上各处电
实验一认识网络分析仪及其基本操作 PB11210156 韦俞鸿23系 一．实验目的 1.了解网络分析仪基本测试原理； 2.熟悉网络分析仪的按键，显示界面及其基本操作； 3.直观了解终端负载为Open，Short，Load（50 欧姆）的传输线特性。 二．实验要求 1.严格按照实验操作规范进行操作，注意安全，不要损坏仪器； 2.按照本文档提供的操作步骤完成实验，得到最后结果，并以实验报告的形式提交。 三．实验结果及分析 （1）.基本测量设置及显示调整 第一次操作图像结果： 分析：实验步骤是基于测量的设置和显示调整。如图所示，我们设置了数据格式为对数幅度格式，故纵轴单位为dB,纵轴显示8格，每格范围0.1dB/div，且设置第六格为参考，即零坐标轴。横坐标频率范围为100k~1.001GHz，扫描点数为101，可在数据包里查看到相应的101个频率及对应数据。测量结果Marker1：200MHz->-0.1841dB;Marker2: 650MHz->-0.4059dB;Marker3: 100kHz->0.0111dB。由于测量值为S22，S22=(Z out-Z0)/(Z out+Z0),所以随着Z out的改变，S22的幅值也会发生改变。而Z out的变化可能是由于电路本身的影响，故所测量的结果会出现一定的误差。
（2）.终端接Open,Short,Load (50欧姆)的传输线特性 结果（Open）： 分析：如图所示，三个图分别为开路情况下900M~1GHz的S11的幅度对数图，相位图，及Smith圆图。由S11=(Z in-Z0)/(Z in+Z0)，可看出，S11的幅度是递减的，相位在970M 之后发生变化，随着频率的变化，则Smith圆图为从Marker1处沿着等r线顺时针旋转。由于Z L即使是没接负载，也无法做到无穷大，故1点不能达到理想的开路线处。 结果（Short）：
数字化变电站的应用研究 【摘要】在建设坚强智能电网的大背景下，数字化变电站建设引起了研究人员的广泛关注。本文对数字化变电站的基本结构、关键技术和调试工作进行了综述。首先给出数字化变电站的定义，介绍了数字化变电站的四个基本特征。然后，根据iec 61850标准规范，从物理和逻辑两个角度入手，对数字化变电站的基本结构进行详细阐述。给出了数字化变电站建设中涉及的关键技术，并在传统变电站调试规范的基础上，介绍了数字化变电站的试验和调试工作，最后指出今后数字化变电站的发展方向。 【关键词】数字化变电站；iec 61850标准；非常规互感器；调试技术 abstract：in the construction background of smart grid, the digital substation construction has attracted much more attentions. the basic structure, key technologies and debugging work are reviewed in this paper. firstly, the definition of digital substation was introduced, and its four basic characteristics were proposed. and then according to the iec 61850 standard, the basic structure of digital substation was presented in detail from the physical and logical fields. the key technologies were described, and then the test and debugging work were presented based on traditional substation debugging specifications. finally,
0引言 智能变电站由一次设备和二次设备2个层面构成，其基本 的组成单元和普通数字化变电站并没有本质区别。 智能变电站的优势主要体现在一次设备的智能化控制以及利用网络化来组织二次设备上，加之一次设备与二次设备之间采用了高速网络通信，因此二者之间的联系得以加强。从智能变电站组成的层次结构来看，从一次设备（互感器、断路器）开始，往下是过程层设备（主要是户外柜组件和过程层交换机），其次是隔离层设备（如各类保护装置和测控装置），最后是由以太网MMS 、监控系统和远控装置构成的站控层设备。而从智能变电站的发展趋势来看，有向系统层和设备层2层结构简化的趋势。但这种2层简化结构需要依赖于大量的计算机和网络控制技术，因此短时间内还难以实现。 当前的智能变电站多数仍采用传统的3层结构形式，该种结构框架的过程层设备和间隔层设备是通过过程层的网络连接来实现的。网络连接在过程层中承担着智能变电站主要数据的通信任务，这些传输数据来自于变电站运行中的状态实时数据，以及变电站的模拟量采样信息、网络中传输的设备管理信息和事件警告信息等。因此， 在研究智能变电站的网络结构优化时，主要是考虑网络中数据传输的优化。 1智能变电站网络结构形式分析 智能变电站自动化系统分为站控层、间隔层和过程层3个 大层次，通信连接一般都是靠站控总线和过程总线完成。其中站控总线处理站控层与间隔层各控制设备之间的通信，而过程总线处理间隔层与过程层中各种智能一次设备的通信。 从逻辑上讲，在设计时，通常可依据需要将站控总线设置为独立于过程总线，或将站控总线与过程总线合并的形式。这2种不同的布线方式各有优缺点。如果将站控总线与过程总线合并，可能会因数据时效性属性不同（实时性、非实时性）、数据控制属性不同（控制性、非控制性）而导致数据间的互相影响，降低网络资源的利用效率和网络的安全性。但这种布线方式能够提高硬件资源的利用效率，在条件允许的情况下，可通过以太网的优先级排队技术或虚拟局域网技术来实现对各类重要等级不同的数据进行分析处理。 不论是采用站控总线和过程总线合并的形式还是单独布设的形式，从网络结构上看，都可以分为5个基本的层级结构：层级1（站控单元、站运行支持单元、路由器、远程控制中心）、层级2（一级交换机）、层级3（监控单元、保护单元）、层级4（二级交换机）、层级5（执行机构、传感器）。如果是站控总线和过程总线独立布设的形式，则各个层次的组成单元依次与下一层级的组成单元相连，同一层级的组成单元互不影响，形成从一级交换机开始的若干条独立的数据传输线路，此时一级交换机和二级交换机之间没有直接的线路连接，而是要经过层次3中的监控单元和保护单元。如果是站控总线和过程总线合并布设的形式，则在一级交换机和二级交换机之间直接存在直接的连接线路，但一级交换机所接收到的数据既有直接来自于二级交换机的数据，也有通过监控单元和保护单元的数据，这是这一布线方式可能存在数据干扰的根本原因。 2智能变电站网络结构优化 在本节中，将从某智能变电场升压站的组网结构优化及其 网络的流量优化2个方面来展开讨论。该升压站的原系统结构如图1所示。 2.1 原系统结构特点分析 由图1可知，其网络结构为典型的“三层两网”式结构，站控层、间隔层和过程层的层次结构很明显，过程层和站控层这2级网络为独立式布置。在本例中，网络采用高速以太网搭建，过程层的网络采用了2类网络形式来分别处理上行数据和下行数据，其中电流和电压实时数据的上传、开关量的上传均由SV 采样值网络完成，而分合闸控制量的下行则由GOOSE 网络完成。站控层网络采用MMS ／GOOSE 通信方式来完成全站信息的汇总和处理。 在原站控层的组网方案中，采用的是双星型拓扑结构，冗余网络采用双网双工方式运行。而过程层的网络结构为单星型的以太网结构，保护装置由2套独立的单网配置提供，因此能够使过程层网络具有双重化的特点，且2套网络互相物理隔离。过程层中的网络采样值按点对点传输的方式完成，以直接跳闸的方式来实现对间隔层设备的保护。 采用上述组网结构后，可以实现GOOSE 和SV 以太网口的独立传输，在信息传输时交换机所承担的任务明确，能够有效避免数据之间的干扰。原过程层GOOSE 网络承担着繁重的数据采样任务，但网络仅具备100M 的流量承载力，影响了数据的传输效率，加之网络接口独立设置，因此不便于网络结构的维护。 浅谈智能变电站的网络结构优化 丁文树 （泰州供电公司，江苏泰州225300） 摘要：介绍了智能变电站的层级构成以及各个层级的特点，在此基础上，对当前智能变电站主要的网络结构形式进行了分析，最后 以某智能变电站的网络结构改造和优化为例，阐述了网络结构优化后的具体形式以及网络流量优化时所采用的优化方法。 关键词：智能变电站；网络结构优化；流量优化 图1升压站原系统结构示意图 站控层设备 站控层网络 间隔层设备 过程层网络 过程层设备 合并单元 测控装置 录波装置 计量装置 智能单元 保护装置 设计与分析◆Sheji yu Fenxi 134
"E5071C网络分析仪测试方法 一．面板上常使用按键功能大概介绍如下： Meas 打开后显示有：S11 S21 S12 S22 （S11 S22为反射，S21 S12 为传输）注意：驻波比和回波损耗在反射功能测试，也就是说在S11或者S22里面测试。 Format 打开后显示有：Log Mag———SWR———-里面有很多测试功能，如上这两种是我们常用到的，Log Mag为回波损耗测试，SWR 为驻波比测试。Display打开后显示有:Num of Traces (此功能可以打开多条测试线进行同时测试多项指标，每一条测试线可以跟据自己的需求选择相对应的指标，也就是说一个产品我们可以同时测试驻波比和插入损耗或者更多的指标） Allocate Traces (打开此功能里面有窗口显示选择，我们可以跟据自己的需求选择两个窗口以上的显示方式） Cal 此功能为仪器校准功能：我们常用到的是打开后在显示选择：Calibrate（校准端口选择，我们可以选择单端口校准，也可以选择双端口校准） Trace Prev 此功能为测试线的更换设置 Scale 此功能为测试放大的功能，打开后常用到的有：Scale/Div 10DB/Div 为每格测试10DB，我们可以跟据自己的产品更改每格测量的大小，方便我们看测试结果 Reference Value 这项功能可以改变测试线的高低，也是方便我们测试时能清楚的看到产品测试出来的波型。 Save/Recall 此功能为保存功能，我们可以把产品设置好的测试结果保存在这个里面进去以后按下此菜单Save State 我们可以保存到自己想保存的地方，如：保存在仪器里面请按Recall State 里面会有相对应的01到08，我们也可以按
数字化变电站技术规范
中国南方电网有限责任公司企业标准 数字化变电站技术规范 （审查稿） Q/CSG ×××××－２００9 2009- - 发布 2009- - 实施中国南方电网有限责任公司发布
目次 前言 (1) 1范围 (3) 2 引用标准 (3) 3 术语与定义 (5) 4 系统构成 (6) 5 系统配置 (8) 6 设备技术要求 (10) 7 软件技术要求 (20) 8应用功能 (23) 9 总体性能指标 (50) 10 设计要求 (52) 11 产品验证技术要求 (53) 附录A 典型应用方案（资料性附录） (54) 附录B 建模原则（资料性附录） (58) 附录C 服务（资料性附录） (77)
前言 近年来，随着工业级网络通信技术、集成应用技术、电子及光电采集技术、信息技术，特别是IEC61850标准的颁布，数字化变电站技术具备了基本应用基础。数字化变电站是以变电站一、二次系统为数字化对象，对数字化信息进行统一建模，将物理设备虚拟化，采用标准化的网络通信平台，从而以信息共享、硬件平台综合集成应用、软件功能插接复用、逻辑功能智能化策略的全新模式，实现变电站运行监视、快速保护、智能分析、标准化操作、设备状态监测等基本功能，并为数字化电网以及广域控制技术的发展奠定基础。 在公司生产、调度等部门的领导下，各级科研和生产单位在数字化变电站和电力生产数字化建设方面进行了积极探索和开展了卓有成效的应用实践。数字化变电站已经成为当前建设的一大热点，一些数字化变电站的试点应用工程已经建成并投入试运行。总体来看，数字化变电站试点工程运行良好，充分体现了新技术的优势，也为电网的可持续发展提供了宝贵经验；同时也暴露了建设标准不统一、设备良莠不齐等问题。为
智能变电站网络安全策略分析与研究徐晓寅 摘要：智能变电站网络的可靠性和安全性决定了站内智能终端、合并单元、保 护装置、测控装置、自动化系统等各设备之间信息流的传输质量，会对变电站的 安全稳定运行产生直接影响。本文针对智能变电站网络存在的安全威胁，从技术 和管理方面提出了适用于智能变电站网络安全的策略。 关键词：智能变电站；网络安全；策略分析 1 智能变电站网络安全现状分析 智能变电站网络面临的安全威胁主要有内部和外部两部分：内部威胁为网络 交换机硬件问题对站内网络造成的风险；网络风暴造成站内网络瘫痪；外部人为 专业攻击造成的破坏。 1.1 外部安全威胁主要是人为专业攻击，在智能变电站网络条件下，人为专业攻击主要分为以下两种。 1.1.1 主动破坏 非法专业用户接入网络后，通过监听、拦截对站内信息及设备进行监视和控 制操作，再伪造信息向网络发送大量无用报文，使站内网络设备异常、死机甚至 无法重启，最后导致整个网络瘫痪。 1.1.2 无意识破坏 专业用户正常接入网络后，由于误操作导致大量组播报文在网络内传播，对 网络造成破坏和损失。 1.2 智能变电站面临的内部威胁主要来源于内部通信的脆弱性。智能变电站改变了原有的点对点的通信模式，取消了原有的硬接线模式，不同部件之间的通信，采用了对等的通信模式，所有变电站的智能部件之间的通信均在局域网上实现， 并且不同智能部件的关联度更加紧密。一旦某个智能部件遭到恶意攻击，就会影 响整个变电站内的通信，危及站内业务的正常运行。其安全威胁主要有以下几方面： 1.2.1 网络交换机硬件风险 变电站在正常和异常运行时，均会产生不同程度的电磁干扰，如高压电气设 备的倒闸操作、短路故障等电磁暂态过程及高压电气设备周围产生的静电场和磁场、雷电、电磁波辐射、人体与物体的静电放电等。这些电磁干扰会对交换机的 通信传输产生一定影响，导致交换机转发的报文出错，甚至丢失整帧报文，影响 智能变电站网络的安全可靠运行。因此，在强电磁干扰的情况下，交换机必须满 足零丢帧的要求，以满足过程层数字化的需求。而在实际生产现场，智能变电站 的交换机选型配置及验收都无明确的负责机构及硬件把关负责人员，导致交换机 管理处于无序甚至空白状态。 1.2.2 网络风暴 交换机作为网络核心通信设备，如果自身的报文转发机制异常，会导致网络 风暴，给智能变电站网络运维留下极大的隐患。网络风暴的基本表现为：大量重 复报文在网络中快速传播，大量信息排队等待，直至占满带宽或耗尽交换机 CPU 资源，严重影响网络的正常运行。产生网络风暴的原因很多，其中重要的原因是 网络环路问题，主要指：对过程层网络来说，虽然工程应用上通过静态VLAN划 分或 GMRP组播技术来实现网络隔离，但如果网络环路发生在同一VLAN内，仍 会产生网络风暴；对站控层网络来讲，由于没有采用任何组播报文隔离技术，GOOSE 报文组播范围为站控层全网；一旦网络内形成重复链路，GOOSE 报文就会
一般而言，网络分析仪在射频及微波组件方面的量测上，是最基本、应用层次也最广的仪器，它可以提供线性及非线性特性组件的量测参数，因此，举凡所有射频主被动组件的仿真、制程及测试上，几乎都会使用到。在量测参数上，它不但可以提供反射系数，并从反射系数换算出阻抗的大小，且可以量测穿透系数，以及推演出重要的S参数及其它重要的参数，如相位、群速度延迟(Group Delay)、插入损失(Insertion Loss)、增益(Gain)甚至放大器的1dB 压缩点(Compression point)等。 基本原理 电子电路组件在高频下工作时，许多特性与低频的行为有所不同，在高频时，其波长与实际电路组件的物理尺度相比会相对变小，举例来说，在真空下的电磁波其速度即为光速，则 c=λ×f，其中c为光速3×108m/sec，若操作在2.4GHz的频率下，若不考虑空气的介电系数，则波长λ=12.5cm，亦即在短短的数公分内，电压大小就会因相位的偏移而有极大的变化。因此在高频下，我们会使用能量及阻抗的观念来取代低频的电压及电流的表示法，此时我们就会引入前述文章所提「波」的概念。 光波属于电磁波的一种，当我们用光分析一个组件时，会使用一个已知的入射光源测量未知的待测物，如图1所示，当光波由空气到达另一个介质时，会因折射率的不同产生部分反射及部分穿透的特性，例如化学成分分析上使用的穿透及反射光谱。对于同样是属电磁波的射频来说，道理是相通的，光之于折射率就好比微波之于阻抗的概念，当一个电磁波到达另一个不连续的阻抗接口时，同样也会有穿透及反射的行为，从这些反射及穿透行为的大小及相位变化中，就可以分析出该组件的特性。 用来描述组件的参数有许多种，其中某些只包含振幅的讯息，如回返损耗(R.L. Return Loss)、驻波比(SWR Standing Wave Ratio)或插入损失(I.L. Insertion Loss)等，我们称为纯量，而能得到如反射系数(Γ Reflection coefficient)及穿透系数(Τ Transmission coefficient)等，我们称之为向量，其中向量可以推导出纯量行为，但纯量却因无相位信息而无法推导出向量特性。 重要的向量系数 反射特性 在此，我们重点介绍几个重要的向量系数︰首先，我们从反射系数来定义，其中Vrefect 为反射波、Vinc为入射波，两者皆为向量，亦即包含振幅及相位的信息，而反射系数代表入射与反射能量的比值，经过理论的演算，可以从传输线的特性阻抗ZO(Characteristic Impedance)得到待测组件的负载阻抗ZL，亦即，在网络分析中，一般使用史密斯图(Smith Chart)来标示不同频率下的阻抗值。另外，反射系数也可以使用极坐标表示：，其中为反射系数的大小，φ则表示入射与反射波的相位差值。 接下来，介绍两个纯量的参数--驻波比及回返损耗，其中驻波的意义是入射波与被待测装置反射回来的反射波造成在传输在线的电压或电流驻波效应，而驻波比(SWR)的定义就是驻波中的最大与最小能量的比值，我们可以从纯量的反射系数中得到。
矢量网络分析仪实验报告 一、实验容 单端口：测量Open，Short，Load校准件的三组参数，分别进行单端口的校准。 a.设置测量参数 1)预设：preset OK 2)选择测试参数S11：Meas->S11; 3)设置数据显示格式为对数幅度格式：Format->LogMag; 4)设置频率围：Start->1.5GHz，Stop->2.5GHz（面板键盘上“G”代表 GHz，“M”代表MHz，“k”代表kHz； 5)设置扫描点数：Sweep Setup->Points->101->x1（或”Enter”键或按 下大按钮）； 6)设置信号源扫描功率：Sweep Setup->Power->Foc->-10->x1->Entry Off （隐藏设置窗）。 b.单端口校准与测量 1)设置校准件型号：Cal->Cal Kit->85032F（或自定义/user）（F指femal 母头校准件，M指male公头校准件）； 2)Modify Cal Kit->Specify CLSs->Open->Set All->Open(m/f),返回到 Specify CLSs->Short->Set ALL->Short(m/f)； 3)选择单端口校准并选择校准端口：Cal-Calibrate->1-Port Cal->Select Port->1（端口1 的校准，端口2也可如此操作）； 4)把Open校准件连接到端口（或与校准端口相连的同轴电缆另一连 接端），点击Open，校准提示（嘀的响声）后完成Open校准件的 测量；得到的结果如Fig 1：单口Open校准件测量 5)把Short校准件连接到端口（或与校准端口相连的同轴电缆另一连 接端），点击Short，校准提示（嘀的响声）后完成Short校准件的 测量；得到的结果如Fig 2：单口Short校准件测量 6)把Load校准件连接到端口（或与校准端口相连的同轴电缆另一连
数字化变电站关键技术及未来展望 国得到迅速发展。数字化变电站就是把变电站的信息采集、处理、传输以及输出全部实现数字化。由于这项技术汇集多方面、多层次技术革新，所以它的发展将会是一个比较长期的过程。主要阐述了数字化变电站的背景和特征，着重介绍了变电站数字化过程中的关键技术，同时介绍了变电站数字化之后对未来产生的影响。 为了提高电力系统的自动化水平和可靠性，提高电网企业的经济效益和管理水平，我国电力企业积极进行变电站的数字化。随着国家标准的不断完善以及智能断路器、非常规互感器和网络技术的发展，数字化将是未来变电站自动化发展的必然趋势。 一、数字化变电站的特点 随着数字化技术的出现和应用，数字化变电站的概念也被提出。数字化变电站可以实现信息的整体和统一处理,同时具备变电站内IED之间、控制中心和变电站之间协同互动运行的能力。一般情况下，数字化变电站具备以下几个技术特点。 1.层次化 由于所具备的功能差异，变电站的结构逻辑可分成间隔层、过程层以及变电站层。间隔层的作用是通过本间隔的数据作用于自身间隔的一
次设备。所有与一次设备接口功能的实现是通过过程层完成的。利用全站的数据，变电站层可以对全站的一次设备进行监视以及控制，同时可以实现与远方控制中心进行交换数据。 2.一次设备的智能化 可编程（PLC）控制器可以替换变电站二次回路中的继电器及其配套的逻辑回路，光电数字和光纤将会代替变电站目前普通的模拟信号和控制线路被。 3.二次设备的网络化 变电站的二次设备不设功能装置重复的输入/输出接口，通过网络可以真正实现数据共享、资源共享，普通的功能装置也会演变成逻辑的功能模块。 4.运行管理实现自动化 日常运行、维护、数据记录可以实现无纸化办公和自动化的信息分流交换；变电站发生故障时，及时提出故障原因和维修意见；系统可以自动发出变电站设备状态检修报告。 二、数字化变电站中的关键技术
网络分析仪原理及使用 康飞---芬兰贝尔罗斯公司 2007年10月 一般而言，网络分析仪在射频及微波组件方面的量测上，是最基本、应用层次也最广的仪器，它可以提供线性及非线性特性组件的量测参数，因此，举凡所有射频主被动组件的仿真、制程及测试上，几乎都会使用到。在量测参数上，它不但可以提供反射系数，并从反射系数换算出阻抗的大小，且可以量测穿透系数，以及推演出重要的S参数及其它重要的参数，如相位、群速度延迟(Group Delay)、插入损失(Insertion Loss)、增益(Gain)甚至放大器的1dB压缩点(Compression point)等。 基本原理 电子电路组件在高频下工作时，许多特性与低频的行为有所不同，在高频时，其波长与实际电路组件的物理尺度相比会相对变小，举例来说，在真空下的电磁波其速度即为光速，则c=λ×f，其中c为光速3×108m/sec，若操作在2.4GHz的频率下，若不考虑空气的介电系数，则波长λ=12.5cm，亦即在短短的数公分内，电压大小就会因相位的偏移而有极大的变化。因此在高频下，我们会使用能量及阻抗的观念来取代低频的电压及电流的表示法，此时我们就会引入前述文章所提「波」的概念。 光波属于电磁波的一种，当我们用光分析一个组件时，会使用一个已知的入射光源测量未知的待测物，当光波由空气到达另一个介质时，会因折射率的不同产生部分反射及部分穿透的特性，例如化学成分分析上使用的穿透及反射光谱。对于同样是属电磁波的射频来说，道理是相通的，光之于折射率就好比微波之于阻抗的概念，当一个电磁波到达另一个不连续的阻抗接口时，同样也会有穿透及反射的行为，从这些反射及穿透行为的大小及相位变化中，就可以分析出该组件的特性。 用来描述组件的参数有许多种，其中某些只包含振幅的讯息，如回返损耗(R.L. Return Loss)、驻波比(SWR Standing Wave Ratio)或插入损失(I.L. Insertion Loss)等，我们称为纯量，而能得到如反射系数(Γ Reflection coefficient)及穿透系数 (Τ Transmission coefficient)等，我们称之为向量，其中向量可以推导出纯量行为，但纯量却因无相位信息而无法推导出向量特性。 重要的向量系数 反射特性 在此，我们重点介绍几个重要的向量系数︰首先，我们从反射系数来定义，其中Vrefect为反射波、Vinc为入射波，两者皆为向量，亦即包含振幅及相位的信息，而反射系数代表入射与反射能量的比值，经过理论的演算，可以从传输线的特性阻抗 ZO(Characteristic Impedance)得到待测组件的负载阻抗ZL，亦即，在网络分析中，一般使用史密斯图(Smith Chart)来标示不同频率下的阻抗值。另外，反射系数也可以使用极坐标表示：，其中为反射系数的大小，φ则表示入射与反射波的相位差值。 接下来，介绍两个纯量的参数--驻波比及回返损耗，其中驻波的意义是入射波与被待测装置反射回来的反射波造成在传输线上的电压或电流驻波效应，而驻波比(SWR)的定义就是驻波中的最大与最小能量的比值，我们可以从纯量的反射系数中得到。 同样，我们也可以从ρ值定义出回返损耗(R.L.)，其意义是反射能量与入射能量的比值，其值愈大，代表反射回来的能量愈小。对于反射系数所衍生的相关纯量参数，我们将其整理成表1，基本上，它们之间是换算的过程，会因为产业及应用的不同而倾向于使用某一参数。 REMARK: 驻波系数又叫做驻波比,如果电缆线路上有反射波,它与行波相互作用就会产生驻波,这时线上某些点的电压振幅为最大值Vmax,某些点的电压振幅为最小值Vmin,最大振幅与最小振幅之比称为驻波系数.驻波系数越大,表示线路上反射波成分愈大, 也表示线路不均匀或线路终端失配较大.为控制电缆的不均匀性,要求一定长度的终端匹配的电缆在使用频段上的输入驻波系数S不超过 某一规定的数值.电缆中不均匀性的大小,也可用反射衰减来表示.反射系数的倒数的绝对值取对数,称为反射衰减.反射衰减愈大, 即反射系数愈小,也就是驻波比愈小,即表示内部不均匀性越小. 穿透特性 对于穿透的特性，一样有分为纯量与向量两种，对于向量系数而言，最重要的就是穿透系数，其中Vtrans为经过待测物后的穿透波、Vinc为入射波，而τ即为穿透系数的纯量大小，θ则表示入射与穿透波的相位差值。 对于纯量的定义上，以被动组件而言，最常使用的就是插入损失(I.L. Insertion Loss)，亦即与上述的τ值是相关的参数，定义为。若为主动组件如放大器等，穿透的信号有放大的效应则为增益(Gain)，此时定义为。
实验项目列表
实验报告正文： 一、实验名称使用网络协议分析仪 二、实验目的： 1. 掌握安装和配置网络协议分析仪Wireshark的方法； 2. 熟悉使用Wireshark工具分析网络协议的基本方法，加深对协议格式、协议层次和协议交互过程 的理解。 三、实验内容和要求 1. 安装和配置网络协议分析仪Wireshark（）； 2. 使用并熟悉Wireshark分析协议的部分功能。 四、实验环境 1)运行Windows 8.1 操作系统的PC 一台。 2)每台PC 具有以太网卡一块，通过双绞线与局域网相连。 3)Wireshark 程序(可以从下载)和WinPcap 程序(可以从 下载。如果Wireshark 版本为 1.2.10 或更高，则已包含了WinPcap 版 本 4.1.3) 五、操作方法与实验步骤 1) 安装网络协议分析仪 安装Wireshark Version 2.2.6 (v2.2.6-0-g32dac6a)。双击Wireshark 安装程序图标，进入安装过程。根据提示进行选择确认，可以顺利安装系统。当提示“Install WinPcap 4.1.3”时，选择安装；此后进入安装WinPcap 版本4.1.3，并选择让WinPcap 在系统启动时运行。此后，Wireshark 将能安装好并运行 2) 使用Wireshark 分析协议 (1) 启动系统。点击“Wireshark”图标，将会出现下图1所示的系统界面。
图1 Wireshark系统界面 其中“俘获(Capture)”和“分析(Analyze)”是Wireshark 中最重要的功能。 (2) 分组俘获。点击“Capture/Interface”菜单，出现下图所示界面。 图2 俘获/接口界面
数字化变电站 晋阳珺 2009.11 内容提要 数字化变电站的定义和组成 非常规CT、PT技术 合并单元技术介绍 数字化变电站工程应用 数字化变电站推荐方案 数字化变电站设计、检修、维护 数字化变电站发展展望
数字化变电站的定义与组成 一次设备智能化，二次设备网络化 变电站层 监控、远动、故障信息子系统 间隔层 保护装置、测控装置 过程层 合并单元（MU）、智能单元 数字化变电站的定义与组成
数字化变电站的定义与组成 控制中心监控主机远动主站 交换机路由器r 站控总线 保护A 测控单元r 光电互感器保护B 保护A 测控单元传统一次设备保护B IEC61850-9-1 IEC61850-8 智能终端 传统一次设备间隔层 过程层r 站控层r 光电互感器 数字化变电站与常规SAS 比较 常规变电站数字化变电站 一次设备： 电磁式互感器非常规互感器 传统开关智能组合电器 二次设备： 传统保护测控设备网络化装置 电缆硬连接SV/GOOSE 通信协议： 私有协议IEC61850
常规互感器与非常规互感器的比较 绝缘性能优良，造价低。电磁式互感器一次侧与二次侧之间通过铁心耦合，绝缘结构复杂，其造价随电压等级的升高呈指数关系上升。在光电式互感器中，高压侧信息通过光纤传输到低压侧，其绝缘结构简单，造价一般随电压等级的升高呈线性增加。 消除了磁饱和、铁磁谐振等问题。光电式互感器无铁心，消除了磁饱和及磁谐振现象，互感器运行暂态响应好、稳定性好。 常规互感器与非常规互感器的比较 暂态响应范围大。电磁式互感器因存在磁饱和问题，难以实现大范围测量。光纤互感器有很宽的动态范围，一个测量通道额定电流可达到几十安培至几千安培，过电流范围可达几万安培，可同时满足测量和继电保护的需要。 没有易燃、易爆炸等危险，无需检压检漏。非常规互感器一般无需油或SF6绝缘，避免了漏油、漏气、爆炸等问题。
产品技术规范书 （图片仅供参考） 设备名称：便携式网络报文分析仪型号：CYGM-61588 生产厂家： 产品编码： 品牌：
一、产品简介 CYGM-61588便携式网络报文分析仪是应用于智能变电站或电力科研实验室的便携式网络报文分析仪器，全面支持DL/T 860以及智能变电站相关标准，为智能变电站各类二次设备的试验、调试、检修提供数据参考依据。 CYGM-61588可直接采集智能变电站过程层网络的采样值、GOOSE、MMS和IEC 61588对时报文。可选配暂态录波功能和连续记录功能模块，当选配暂态录波功能后，即可实现电网暂态故障的记录和分析测距功能。 二、技术特点 1. 全面记录SV、GOOSE、MMS、IEC61588等智能变电站所有类型报文 2. 采用高性能实时嵌入式操作系统vxWorks，系统稳定、可靠，实时性好 3. 能变电站过程层和站控层网络异常实时告警 4. 原始报文实时记录分析与暂态故障录波一体化设计 5. 支持100M/1000M/FT3等多种采集接口插件的组合配置，接口种类丰富、数目多 6. 4个1000Mbps上行通信网口 7. 支持光纤IRIG-B和电平IRIG-B对时，精度＜300ns 8. 所有采集端口均支持IEC61588时钟同步，精度＜300ns 9. 同步后，装置自身时钟守时精度24小时误差≦±100ms 10. 实时数据写盘速度：外圈≧70MB/s，内圈≧30MB/s 11. 实时纳秒级硬件时标，时标分辨率为40ns 三、技术指标 1. 处理器：嵌入式双核处理器，内存2GB 2. 存储空间：2TB 3. 操作系统：军工级嵌入式实时操作系统：vxWorks 6.9 4. 智能数据采集接口 标配1：8~16个100Mbps SFP模块 标配2：8个100Mbps SFP模块+4个1000Mbps SFP模块 标配3：8个FT3(ST)光纤接口+8个100Mbps SFP模块 标配4：8个FT3(ST)光纤接口+4个1000Mbps SFP模块
数字化变电站的主要特征和关键技术概 摘要：数字化变电站必然会成为未来变电站发展的趋势。建设以光电式互感器、智能化集成开关、智能变压器等数字化一次设备和其他智能电子设备为基础的新 型变电站自动化系统。实现数字化变电站站内各层间的无缝通信。笔者就数字化 变电站的主要特征和关键技术加以阐述探讨，并对其主要内容进行分析研究。 关键词：数字化变电站；主要特征；关键技术 一、前言 数字化变电站是由智能化一次设备（电子式互感器、智能化开关等）和网络化二次设备分层（过程层、间隔层、站控层）构建。作为一门新兴技术，数字化变电站从提出开始就受到了 极大的关注。目前已成为我国电力系统研究的热点之一。随着相关软硬件技术的不断发展和 成熟，数字化变电站将成为变电站技术的发展方向。 二、进行对数字化变电站的主要特征 1.实现自动变电站内部的自动检修功能 所谓数字化变电站，顾名思义指的是在进行变电站内部使用的的基础之上，根据对设备的 检修结果的整理和分析，有效的根据数字化概念制订出一套合理的变电站设备的各个项目的 状态检修的时间和流程。具体来说，就是在发现了变电站设备状态存在问题之后，在第一时 间对要进行检查或修缮内部的设备进行检修工作，保证变电站内部的各个设备可以安全高效 运行。数字化变电站要在变电站内部设备的运行状态研究的基础之上，结合计算机科学技术、电子通信技术等手段，准确找出变电站内部设备运行状态存在的问题。具体来说，变电站设 备状态检修的内容包括：变电站设备运行状态实时监测、变电站设备带电运行检测、变电站 设备故障诊断检测等。截至目前，数字化变电站设备状态检修工作都是预防性质的检测与修 缮工作，在这样的检测背景下，很难全面完善变电站内部设备存在的问题。针对这样的情况，尽可能的完善数字化变电站设备状态检修工作的功能，发现设备剩余的问题，以待后续解决。 2 通过数字化技术进行对变电站设备的准确评估 在进行数字化变电站设备状态检修的时候，监测的主要内容是对变电站内部设备的运行状 态进行检测。与此同时，为了有效保证变电站设备状态检修的有效性和准确性，需要对变电 站运行设备进行寿命评估。一般情况下，变电站设备检测的主要内容包括：变电站设备进行 交流测量、变电站设备进行直流测量，检测变电站设备是否存在信号干扰问题、检测变电站 逻辑系统，看看变电站设备是否具有自动修复功能、检测变电站通信系统和电流屏蔽系统。 一般情况下，变电站内部设备交流测量主要通过系统内部的 PT、CT 回路进行输入交流电处理，以便测量变电站内部设备线路是否有效运行；变电站内部设备进行直流操作，检测变电站内 部设备是否存在信号干扰问题主要是通过接通直流电，检测变电站内部设备是否可以在通直 流电基础上，保证变电站设备的自动运行；变电站内部逻辑系统检测主要指的是查看变电站 系统内部是否具有自动化的控制能力。 3 通过数字化技术合理选择设备评测方法 为了有效发挥数字化变电站设备状态检修效果，需要选择合适的检修方法，与一次设备状 态检修方法相比，设备状态检修主要是依靠变电站内部的传感器设备。针对这样的情况，在 进行设备状态检修的过程中，可以尽可能的减少对成本资金的消耗。与此同时，为了有效提 升设备状态检修的效果，还可以引进一些比较先进的科技，例如，在设备状态检修过程中引 进 PT，CT 的断线检测技术、保险熔断报警等先进技术，防止变电站设备存在未检测出来的问题，有效保证变电站内部设备的高效运行。 三、数字化变电站的关键技术 1 通过数字化电磁抗干扰技术提升变电站运行的准确率 在进行数字化变电站设备状态检修的过程中，由于利用了较多的电子传感器设备和相应的 计算机处理设备，因此，这些高端精密的电子仪器很容易受到来自电磁信号的干扰，导致设 备状态检修的准确性和精密性难以保证，最终导致收集到的变电站内部设备运行参数不准确、变电站内部设备损坏等问题的出现。针对这样的情况，需要在进行设备状态检修的过程中，