為了對面向通用對象的變電站事件 (GOOSE) 網絡進行性能分析、狀態預警、故障定位及事故再現，本文研究并設計了一套智能變電站通信網實時監測系統。通過分析智能變電站的變電站配置描述(SCD)和配置后的智能電子裝置描述(CID)等配置文件及網絡拓撲、仿真GOOSE 網絡的傳輸機制、模擬智能電子設備(IED)節點在典型運行狀態下的傳輸報文等方法，構建以系統平臺層、設備接口層和數據層為功能域劃分的系統功能結構。通過詳細論述各層級的核心組件、主要功能和實現原理，論證了系統架構設計的可行性和主要功能的實用性。

　　基于IEC61850協議的智能變電站結構

　　IEC61850基于分布、分層理論體系，把變電站自動化系統分成變電站層、間隔層、過程層，IEC61850將傳統的二次設備直連模式變為網絡模式，從過程層到間隔層、間隔層到變電站層都使用工業以太網。每個IED設備由服務器和應用組成，IEC61850標準將服務器分層為邏輯設備-邏輯節點-數據對象-數據屬性，由于這種分層要有相應的抽象服務實現數據交換，加上抽象通信服務接口提供的服務就可建立起完整的分層數據模型，這種方法可用于重構配置，很容易獲得新加入的設備名稱和管理設備屬性。智能變電站結構如下圖所示。

　　IEC61850協議應用研究分析

　　目前國內基于IEC61850的智能變電站應用正處于推廣運行階段，已有研究主要集中在基于IEC61850的網絡構架、交換機網絡性能、IED數據模型描述以及GOOSE報文傳輸機制等領域。對GOOSE網絡仿真的研究，大多是借助OPNET或NS2等基于TCP/IP協議簇的網絡仿真軟件給出模擬仿真。利用通用網絡仿真軟件模擬IEC61850網絡行為，只能模擬網絡流量，不能模擬數據包性質，因為IEC61850協議是從應用層直接映射到數據鏈路層，沒有表示層、會話層、傳輸層和網絡層，所以無法直接利用現有的通用網絡仿真軟件模擬IEC61850網絡。部分研究從理論上提出了對GOOSE報文進行捕獲、分析，但只分析、模擬了部分智能變電站網絡運行性能;對GOOSE網絡故障定位、GOOSE網路事故再現以及在GOOSE報文捕獲基礎上進行網絡性能分析、報文故障分析、故障定位和故障重現等問題的研究還不深入。如荷蘭KEMA公司的UniCA 61850分析儀，可分析61850信息，用于智能終端設備的61850符合性與互操作性認證;國內已有遵循IEC61850標準的故障錄波器，主要用于接收記錄IEC61850 9-1報文和GOOSE報文，難以綜合分析通信網性能狀況;二次設備廠商自有工具則是面向安裝調試與配置，不是面向生產、運行、維護和管理，功能較弱。

　　智能變電站通信網實時監測系統設計

　　智能變電站通信網實時監測系統整體結構分為系統平臺層、設備接口層和數據層3部分，系統整體平臺采用插件式結構，有利于系統新功能的擴展，智能變電站通信網實時監測系統架構如下圖所示。

　　智能變電站通信網實時監測系統的設計，根據智能變電站的SCD、CID等配置文件及網絡拓撲，仿真GOOSE網絡的傳輸機制，模擬各IED節點在各種典型運行狀態下的傳輸報文等環節展開，關鍵環節如下。

　　1)基于IEC61850和變電站保護機制，建立變電站網絡節點(含變電站IED設備節點)模型庫、網絡構建模型庫、協議庫、網絡故障模型庫、誤差報文再現模型及模型庫管理算法。

　　2)建立GOOSE報文解析匹配模型、實時解析GOOSE報文，快速實現ASN.1解碼、GOOSE事件分析和GOOSE語義分析。

　　3)依據變電站保護機制，對各類信息傳輸的實時性要求，定義事件優先級;確定事件排序、事件觸發、事件再現的關聯機制及事件同步關系。

　　4)基于變電站節點模型和事件抽象集，實現變電站事件模擬和網絡仿真。

　　結語

　　隨著智能電網的發展，智能變電站在運行可靠性、運維可操作性方面的優勢，將全面取代傳統變電站，對智能變電站數據通信的監控、故障查找、仿真模擬和培訓等研究也逐步開展。本文通過智能變電站結構闡述了基于IEC61850規約的GOOSE網絡在智能變電站中的重要性，結合IED 節點設備文件、SCD文件，構建GOOSE通信網絡模型、數據報文捕獲和解析，從而實現通信網數據的監控、故障查找、仿真模擬的方法和關鍵環節，重點介紹了智能變電站通信網數據實時監控系統的設計。隨著技術發展、智能變電站的大規模應用，將會出現通信網絡監控的新需求和解決技術，只有持續投入研究和跟蹤最新技術發展，才能逐步完善系統功能，適應智能變電站數據通信網的發展和需求。