为了对面向通用对象的变电站事件 (GOOSE) 网络进行性能分析、状态预警、故障定位及事故再现，本文研究并设计了一套智能变电站通信网实时监测系统。通过分析智能变电站的变电站配置描述(SCD)和配置后的智能电子装置描述(CID)等配置文件及网络拓扑、仿真GOOSE 网络的传输机制、模拟智能电子设备(IED)节点在典型运行状态下的传输报文等方法，构建以系统平台层、设备接口层和数据层为功能域划分的系统功能结构。通过详细论述各层级的核心组件、主要功能和实现原理，论证了系统架构设计的可行性和主要功能的实用性。

　　基于IEC61850协议的智能变电站结构

　　IEC61850基于分布、分层理论体系，把变电站自动化系统分成变电站层、间隔层、过程层，IEC61850将传统的二次设备直连模式变为网络模式，从过程层到间隔层、间隔层到变电站层都使用工业以太网。每个IED设备由服务器和应用组成，IEC61850标准将服务器分层为逻辑设备-逻辑节点-数据对象-数据属性，由于这种分层要有相应的抽象服务实现数据交换，加上抽象通信服务接口提供的服务就可建立起完整的分层数据模型，这种方法可用于重构配置，很容易获得新加入的设备名称和管理设备属性。智能变电站结构如下图所示。

　　IEC61850协议应用研究分析

　　目前国内基于IEC61850的智能变电站应用正处于推广运行阶段，已有研究主要集中在基于IEC61850的网络构架、交换机网络性能、IED数据模型描述以及GOOSE报文传输机制等领域。对GOOSE网络仿真的研究，大多是借助OPNET或NS2等基于TCP/IP协议簇的网络仿真软件给出模拟仿真。利用通用网络仿真软件模拟IEC61850网络行为，只能模拟网络流量，不能模拟数据包性质，因为IEC61850协议是从应用层直接映射到数据链路层，没有表示层、会话层、传输层和网络层，所以无法直接利用现有的通用网络仿真软件模拟IEC61850网络。部分研究从理论上提出了对GOOSE报文进行捕获、分析，但只分析、模拟了部分智能变电站网络运行性能;对GOOSE网络故障定位、GOOSE网路事故再现以及在GOOSE报文捕获基础上进行网络性能分析、报文故障分析、故障定位和故障重现等问题的研究还不深入。如荷兰KEMA公司的UniCA 61850分析仪，可分析61850信息，用于智能终端设备的61850符合性与互操作性认证;国内已有遵循IEC61850标准的故障录波器，主要用于接收记录IEC61850 9-1报文和GOOSE报文，难以综合分析通信网性能状况;二次设备厂商自有工具则是面向安装调试与配置，不是面向生产、运行、维护和管理，功能较弱。

　　智能变电站通信网实时监测系统设计

　　智能变电站通信网实时监测系统整体结构分为系统平台层、设备接口层和数据层3部分，系统整体平台采用插件式结构，有利于系统新功能的扩展，智能变电站通信网实时监测系统架构如下图所示。

　　智能变电站通信网实时监测系统的设计，根据智能变电站的SCD、CID等配置文件及网络拓扑，仿真GOOSE网络的传输机制，模拟各IED节点在各种典型运行状态下的传输报文等环节展开，关键环节如下。

　　1)基于IEC61850和变电站保护机制，建立变电站网络节点(含变电站IED设备节点)模型库、网络构建模型库、协议库、网络故障模型库、误差报文再现模型及模型库管理算法。

　　2)建立GOOSE报文解析匹配模型、实时解析GOOSE报文，快速实现ASN.1解码、GOOSE事件分析和GOOSE语义分析。

　　3)依据变电站保护机制，对各类信息传输的实时性要求，定义事件优先级;确定事件排序、事件触发、事件再现的关联机制及事件同步关系。

　　4)基于变电站节点模型和事件抽象集，实现变电站事件模拟和网络仿真。

　　结语

　　随着智能电网的发展，智能变电站在运行可靠性、运维可操作性方面的优势，将全面取代传统变电站，对智能变电站数据通信的监控、故障查找、仿真模拟和培训等研究也逐步开展。本文通过智能变电站结构阐述了基于IEC61850规约的GOOSE网络在智能变电站中的重要性，结合IED 节点设备文件、SCD文件，构建GOOSE通信网络模型、数据报文捕获和解析，从而实现通信网数据的监控、故障查找、仿真模拟的方法和关键环节，重点介绍了智能变电站通信网数据实时监控系统的设计。随着技术发展、智能变电站的大规模应用，将会出现通信网络监控的新需求和解决技术，只有持续投入研究和跟踪最新技术发展，才能逐步完善系统功能，适应智能变电站数据通信网的发展和需求。