摘要：網絡報文數據的記錄和分析在智能化變電站中尤為重要，通過對整個通信過程的記錄可以為事故分析及運行維護提供依據。本文提出了一種基于FPGA技術、結合相關通信協議的報文數據分析系統的設計方案，實現了報文數據分析系統的各功能子模塊，通過仿真運行驗證了系統良好的處理能力。

　　引言

　　隨著計算機技術、通信技術及網絡技術的迅速發展，基于這三種核心技術的自動化智能裝置在電網控制中的作用越來越突出。其中以交換式以太網和光纖光纜實現的網絡通信系統已經逐漸成為變電站的重要單元。

　　如何記錄、分析某個智能單元出現何種故障、或者報文是否有誤，如何能較好地記錄各智能單元之間的通信過程，為以后的事故分析提供依據，是基于IEC61850標準的智能變電站的關鍵問題。

　　1 IEC61850標準體系

　　IEC61850標準是由國際電工委員會(IEC)于2004年頒布、應用于變電站通信網絡和系統的國際標準。在基于IEC61850標準的自動化變電站系統中，針對不同的應用會有不同的傳輸報文類型。

　　IEC61850 標準將變電站通信系統分為：過程層、間隔層及變電站層，如圖1所示。在變電站層和間隔層之間的網絡采用抽象通信服務接口ACSI，映射到特定的應用層協議——制造報文規范(MMS)、傳輸控制協議/網際協議(TCP/IP)以太網或光纖網。在間隔層和過程層之間的網絡采用單點向多點的單向傳輸以太網。各智能電子設備(IED，測控單元和繼電保護)均采用統一的協議，通過網絡進行信息交換。

　　2 通信要求

　　變電站自動化系統中的變電站網絡通信報文反映了當前變電站的運行狀態。

　　基于IEC61850標準的變電站系統通過GOOSE(Generic Object Substation Event，面向通用對象的變電站事件)機制實現通信。GOOSE通信機制是一種實時通信技術，主要實現間隔閉鎖信號和實時跳閘信號等的快速傳遞。根據 IEC61850 標準的規定，GOOSE 信號的網絡通信時延應小于 4 ms;保護單元之間的保護閉鎖GOOSE信息具有較高的傳輸速率，通常時間為2~10ms;同步相量測量信息的傳輸時間可以大于10ms。

　　GOOSE 通信機制中，報文的發送和接收分別由publisher(公告式發布)和 subscriber(預定式接收)來執行。GOOSE報文采用重發、順序機制，即使系統沒有事件發生，網絡上也會存在大量的“心跳報文”，因此在實際運行中需對GOOSE報文進行過濾，否則會增加CPU的負擔，影響智能裝置的運行性能。

　　3 系統模塊設計

　　本模塊主要利用交換機的鏡像端口，記錄交換機中交互的數據，從而對報文數據進行預處理，其工作原理如圖2所示。