智能变电站网络报文实时分析软件的设计与实现

摘要

从目前电力系统行业的发展来看，变电站设备智能化的广泛应用有效的引领了数字化智能变电站的快速发展，与此同时，高效、稳定、可靠的网络通信技术已经成为智能变电站中网络信息共享不可缺少的方式，评价一个变电站或者电网通信的好坏，最重要的标准就是其可靠性和稳定性。因此，对于智能变电站中一些重要报文进行实时记录和分析，是具有很重要意义的。依托本软件的设计，可以对变电站的报文数据做详细的记录，并对其进行全面的分析，从而可以快速、准确地诊断事故及原因，并且为还原现场提供了有效的数据依据。 IEC61850标准作为变电站通信网络和系统的国际标准，为智能变电站在不同设备之间实现互相操作提供了理论支撑。SMV报文和GOOSE报文是智能变电站中的两种重要报文，其实时传输对智能变电站的安全运行至关重要。 本论文目的是设计并实现一种可以对智能变电站过程层主要报文类型（SMV、GOOSE）进行捕捉、存储并完成分析的智网络报文实时分析软件。主要内容如下： 首先，对比传统的变电站，本文根据网络报文分析国内外研究现状以及研究成果，对智能变电站的发展做了简单的介绍。 其次，对于IEC61850行业标准给予了详细阐述，其中特别对GOOSE、SMV和MMS映射通讯服务类型给予了说明。 再次，对将要设计的系统进行架构概述，对其所具有的功能给予需求分析，其中包括数据包捕获、存储、分析、波形显示、可视化分析、异常告警等。 然后，按照报文捕获模块、报文存储模块、报文检索模块、报文分析模块、数据异常模块划分，对各个模块进行了流程设计，并提出了实现方法。 最后，搭建测试环境。通过软件仿真包发送数据，对已经设计好的软件程序进行功能验证，并利用其产生的数据结果进行分析。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2.1 国内的研究现状

1.2.2 国外的研究现状

1.3 本文主要研究内容

1.4 内容组织与安排

第二章 基础理论介绍

2.1.1 背景

2.1.2 IEC61850的特征

2.1.3 IEC61850通讯标准

2.1.4 IEC61850标准构建的智能变电站

2.2 网络报文

2.3 映射通讯服务类型

2.3.1 MMS报文

2.3.2 GOOSE报文

2.3.3 SMV报文

2.4.1 软件工程简介

2.4.2 软件开发过程

2.4.3 软件开发模型

2.4.4 统一建模语言

2.5.1 WinPcap概述

2.5.2 WinPcap功能

2.5.3 WinPcap结构

2.5.4 WinPcap优点

2.6 C++语言

2.6.1 简介

2.6.2 MFC

2.7 本章小结

第三章 软件需求分析

3.1 总体需求

3.2 功能需求分析

3.2.1 网络报文系统用例

3.2.2 UML语言

3.3 非功能需求分析

1、响应时间

2、并发用户数

3、吞吐量

4、资源利用率

3.4 开发环境

3.5本章小结

第四章 系统设计

4.1 系统设计原则

4.2 系统总体设计

4.3.1 报文捕获模块

4.3.2节中进行阐述

4.3.2 报文存储模块

4.3.3 报文检索模块

4.3.4 报文解析模块

4.3.5 报文异常模块

4.4 数据库设计

4.4.1 设计原则

4.4.2 数据库设计

4.5 本章小结

第五章 系统实现与测试

5.1 系统整体实现

5.1.1 报文捕获实现

5.1.2 报文存储实现

5.1.3 报文分析实现

5.1.4 报文异常实现

5.1.5 报文压缩实现

5.2 系统测试环境

5.3.1 报文捕获功能验证

5.3.2 报文存储功能验证

5.3.3 报文分析功能验证

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

致谢

参考文献

附录

附录一:数据报文核心压缩代码

附录二:多线程核心源码

附录三:报文存储源码