IEC 60870-5-104远动协议的一种安全报文探讨

随着电力系统网络化的发展，很多调度主站和变电站远程终端设备（RTU）的通信已经逐步采用以太网，国际电工委员会（IEC）于1998年8月制定了IEC 60870-5-104协议，该协议的目的是将原有的IEC 60870-5-101远动协议用于TCP/IP网络。通过TCP/IP网络传输远动信息也带来了一系列安全问题，其不安全因素主要体现在对远动报文的窃听、篡改和伪造等3个方面，解决方法在于调度主站及厂站RTU的身份认证与远动报文信息的加密。为此，应用信息安全技术对IEC 60870-5-104应用协议数据单元（APDU）及其传输模式进行了研究，在不改变原有报文传输模式的情况下提出了一种安全报文的设想，在一定程度上能有效地满足信息保密与安全认证的需要。     

基于EPOCHS的数字化变电站通信网络仿真分析

针对变电站自动化系统全站统一式通信网络结构,在电力通信同步仿真平台（EPOCHS）上建立了基于IEC 61850标准的数字化变电站的通信网络动态仿真模型。依据网络仿真需求,在网络模拟器NS2中实现了物理子网间的连接,并添加虚拟局域网多播和报文优先级处理机制。对采样值（SAV）和通用面向对象的变电站事件（GOOSE）传输的实时性进行了仿真分析,仿真结果为网络带宽、虚拟局域网划分以及报文优先级处理提供了依据。     

基于过程总线的母线保护通信体系结构

合理地设计变电站过程层网络的拓扑结构,最大程度地实现信息共享,并保证各种保护、控制系统的可靠性,是数字化变电站发展所面临的一个重要问题。介绍了过程总线的相关技术,分析了采样值（SAV）报文和面向通用对象的变电站事件（GOOSE）报文发布者/订阅者通信模式的2种具体实现方式,提出了3种基于不同过程总线的母线保护通信体系结构,并利用OPNET Modeler软件进行了仿真分析。仿真结果表明了所提出的通信结构的可行性,通过比较分析得出了各种通信结构的适用范围,对过程层通信网络的设计具有一定的参考价值。     

变电站通信网络实时性能仿真分析

采用动态仿真建模技术对变电站层嵌入式以太网的实时性能进行了详细分析。首先分析了报文端对端传递时延的构成，揭示了报文传输的本质;其次系统地分析了变电站中数据流的分布，根据统计特征建立了各类数据流的数学模型。考虑变电站通信网络数据流的分布特点和信息到达规律，采用动态仿真方法具体研究了变电站层嵌入式以太网的平均时延、最大时延等链路时延指标。最后进一步分析了TCP/IP协议的开销对报文端对端传递时延的影响。     

分布式继电保护与稳定控制系统通道录波装置

针对基于光纤通道的继电保护与稳定控制系统，开发了分布式通道录波装置，弥补了现有通信网管系统只能监测通道连接状态不能记录通道通信内容的缺陷。装置采用电气全隔离高阻跨接方式，跨接在保护装置与脉码调制(PCM)设备之间的通信电缆上，实时监测和分析通道状态及保护控制装置之间的通信内容，并按指定的过滤条件记录通信报文，从而为事故分析提供准确依据。     

变电站GOOSE报文在IED中的实时处理

报文的通信延迟包括传输延迟和处理延迟2部分。IEC 61850标准将面向通用对象的变电站事件（GOOSE）报文直接映射到数据链路层，能有效减少传输延迟。文中对GOOSE报文在变电站智能电子设备（IED）中的处理延迟进行了研究。分析了前后台方式的嵌入式系统在变电站IED中处理实时报文方面的不足，提出在IED中采用具有强实时内核的操作系统，并针对IED中实时报文和非实时报文混合处理环境需求，在RTAI实时操作系统上设计了保障GOOSE报文处理实时性的方案。实验验证了该方案的有效性和实用性。该研究结果对于使用IEC 61850的变电站IED过程总线通信设计具有参考意义。     

基于实时通信的风电场接地故障保护方案

风电系统的保护必须考虑电网和风电机组产生的故障,其中接地故障使相电压升高到线电压和产生瞬间过压,能降低绝缘并对设备造成损害。文中主要讨论用IEC 61850中的通用面向对象变电站事件（GOOSE）报文解决馈线接地故障保护问题,从分析一种实际的风电场和风电机组保护模型以及接地保护启动功能出发,介绍了接地故障中风电智能电子设备（IED）信息通信模型和各IED之间的交互模型,并用PSCAD软件对风电接地故障进行了仿真。设计了保护方案中的GOOSE跳闸报文的实现,通过对GOOSE报文进行模型实验和分析各IED之间交互的时间序列,可证明用信息化手段能很好地解决接地故障,避免风电机组受到损害。     

新报文传输系统在三峡水调自动化系统中的应用实现

水调自动化系统中的水情数据主要由自动水文遥测站数据和水文报汛数据组成,水文报汛数据的成功传输与处理是水调自动化系统中的关键技术之一。针对2012年水利部在全国水利系统推行的水文报汛数据新报文传输系统在已有的三峡水调自动化系统中的应用实现问题,在分析原有系统中的旧报文接收和发送实现方法基础上,采用后台数据的触发器技术,给出了不同安全区采用新报文传输系统进行报文的接收和发送的详细功能设计和实现方法,实现了新报文传输系统在安全区III接收报文、调度运行人员在安全区II进行报文查看统计分析和发送等功能。系统投入应用以来,效果良好。     

大理水文局水情报文校核系统的设计原理

为解决大理水文自动测报系统生成的水情报文可能存在部分异常报丈的问题,需要及时对报文进行校核来排除错误,通过分析现有报文校核系统的优缺点,在充分借鉴相关系统经验的基础上,开发满足大理水情报汛要求的报文校核系统。介绍该系统设计原理,主要包括报文水情要素提取、报丈预检查、批量校核等。实际运行表明,该系统对提高水情报汛的准确、时效性发挥重要作用。     

基于EPOCHS平台的IEC 61850采样值传输仿真

采样值传输是IEC 61850变电站自动化系统过程层与间隔层之间通信的主要部分。在电力和通信系统同步仿真（EPOCHS）平台上提出IEC 61850变电站通信仿真框架,针对具体变电站构建IEC 61850通信模型。在NS2中添加虚拟局域网（VLAN）IEEE 802.1Q协议代码,实现VLAN多播报文的仿真。对交换式以太网和共享式以太网、接收不同数目合并单元采样值报文的保护设备进行了比较。结果表明:100 Mbit/s交换式以太网完全满足标准要求,而100 Mbit/s共享式以太网采样值报文时延和时延抖动较大,导致工频保护测量值波形畸变;接收多个采样值报文的保护设备存在链路瓶颈问题,对此提出了多通信插件的解决方案。     

103协议在网络通信方式下的应用

对国电南自以太网103协议及其在水电厂自动化系统的通信进行了介绍。为了提高水电厂自动化系统与多台保护等智能装置之间通信的快速性，平衡传输是最佳的选择。在以太网的链路中，103协议采用UDP报文与TCP报文相结合。利用UDP短报文进行链路监测和链路启动，链路正常建立后，利用TCP报文进行正常信息传输。当保护智能装置等发生事件或有数据变化时，其自动启动一次TCP报文传输过程，及时将信息通知水电厂自动化系统，成功地实现了正常连接状态下的平衡传输，保证了信息传输的及时性、完整性与正确性。     

一起220kV线路跳闸事故分析

对一起220kV线路跳闸后动作报文及故障录波图的故障原因进行了分析,提出了相应的改进措施,解决了保护装置不正确动作的问题。     

电子式互感器数据分析系统的设计与应用

在分析电子式互感器的工作原理及其数字信号输出格式的基础上,详细设计并实现了基于WinPCap网络工具包的新型电子式互感器数据分析系统。该系统可对采样报文进行精确的实时捕获分析,并以动态波形图的方式显示瞬时的采样波形,为电子式互感器性能测试、极性校验等系列试验提供了有效的辅助分析工具。     

县级农村饮水安全信息监管平台设计与实现

“十三五”期间是农村饮水安全工程巩固提升的重要阶段,工程措施是重要基础,信息化等非工程措施是重要技术支撑手段。基于此,设计实现了一个服务于农村饮水安全巩固提升的信息化监管平台,主要汇聚辖区内各类分散、异构的农饮工程SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)数据进行集中管理与应用。平台采用地址目录服务器注册及协商机制实现异构网络间的网路互通,采用通信服务器中间件对异构网络协议的报文进行解析和封装,解决了农饮工程分布式SCADA系统的网络级同步和系统接口级互联问题。该平台运行1 a多的实践表明,生产管理更及时、更全面,行业监管更到位、评价更客观,供水保证率和保障率均有明显提高。     

菏泽水情分中心应用软件二次设计与开发

以菏泽水情分中心应用软件二次设计与开发为例,在原有系统上进行了二次深度开发,探讨了菏泽水情分中心应用软件系统要实现的功能和目标、设计和开发的关键技术、软件系统建立和应用等;实现了水雨情采集数据的远程即时查询、GPRS网络、报汛站雨水情信息采集设备电源电压监控、水雨情信息数据的监控与处理、雨情报文的自动生成等功能;缩短了报汛时效,充分发挥了菏泽水情分中心设备功能。     

营口市水情自动测报系统研发建设

防汛抗旱水情自动测报系统是基于水雨情信息的自动采集、水情报文自动合成、自动传输、自动接收、整合与转发以及水情信息处理、分析、应用的全过程自动化的总称。文章包括终端站的架构与建设,GGPRS/GSM通信网络传输架构与建设,水情中心数据处理办公软件整合建设及应用。     

利用现代网络技术打造信息化河北水文

水文既是防汛抗旱、水利建设和水资源管理的“耳目”、“前哨”与“尖兵”．也是经济社会发展的重要公益性基础事业。我省全年共接收发送水情报文10万份左右．充分利用现代网络技术．实现水文信息化．可以更高效地开发和利用水文信息资源．提高水文信息资源的应用水平和共享程度．从而提升水文行业整体技术管理水平。     

配电系统多媒体网络RTU的设计和实现

将数字信号处理、多媒体、安全防范和基于TCP/IP协议的网络通信技术与传统的变电站监控系统结合起来，提出了一个应用于无人值班变电站的多媒体网络RTU（MNRTU）的新构想。与现有的RTU相比，MNRTU不但能完成基本的“四遥”功能，而且能够实现诸如多媒体实时监控、变电站自动报警、IP电话等特色功能，同时也使得高速通道的带宽资源得到了高效利用。然而，现有的SCADA系统还不能直接获取和解析MNRTU的IP数据报文，结合工程实际，文中设计了一个简单实用的技术方案，较好地解决了MNRTU和现有SCADA系统的通信接口问题。     

基于IEC 61850 GOOSE技术的继电保护工程应用

从继电保护可靠性、速动性以及运行检修、工程设计的要求出发,通过分析IEC 61850提供的通用面向对象的变电站事件（GOOSE）快速报文机制和保护装置硬件结构、软件逻辑,对GOOSE技术应用于继电保护的关键技术,如保护装置GOOSE网口设置、智能操作箱的应用、GOOSE报文的数据处理、运行检修“隔离”措施以及GOOSE配置和工程设计等进行了研究分析,给出了数字化变电站GOOSE技术继电保护应用方案,并已在实际工程中得到了应用。     

基于IoT的库区地质灾害监测系统及应用

分析了库区地质灾害的特性和现有监测手段存在的问题,提出基于IoT的库区地质灾害监测系统架构。设计了三系统合一的表面位移监测系统,并结合WSNs系统和北斗报文通讯终端将数据采集、传输、处理、远程监控融为一体。通过武钢程潮尾矿库项目和哈尔乌素滑坡监测项目验证了该系统架构和相关技术的可行性。