1、ICS 29.240P 备案号：国家电网公司企业标准Q/GDW 733 2012智能变电站网络报文记录及分析装置检测规范Test specification for recorder and analyzer of messagesin smart substation network2012-06-28 发布 2012-06-28 实施国家电网公司 发布Q/GDWQ/GDW 733 2012I目次前言 II1 范围 12 规范性引用文件 13 术语与定义 24 符号、代号和缩略语 25 检测条件 26 检测方法 36.1 一般功能检测 36.2 性能检测 46.3 监视与分析功能检测 66.
2、4 数据分析功能检测 86.5 数据管理功能检测 86.6 时间同步检测 86.7 电源影响检测 106.8 功率消耗检测 106.9 温度影响检测 106.10 绝缘性能检测 116.11 湿热性能检测 116.12 机械性能检测 116.13 电磁兼容性能检测 116.14 稳定性检测 137 检测规则 137.1 检验分类及项目 137.2 型式检验 147.3 出厂检验 14编制说明 15Q/GDW 733 2012II前言为规范智能变电站网络报文记录及分析装置的检测工作，国家电网公司组织编写了智能变电站网络报文记录及分析装置检测规范，本标准按照 Q/GDW 715-2012 智能变电
3、站网络报文记录及分析装置技术条件的基本要求，进一步规范了检测条件、规则和方法，为产品设计、生产、检测提供依据。本标准由国家电力调度通信中心提出并解释。本标准由国家电网公司科技部归口。本标准起草单位：国网电力科学研究院、中国电力科学研究院、重庆电力科学研究院、国电南瑞科技股份有限公司、许继电气股份有限公司、武汉中元华电科技股份有限公司、国电南思系统控制有限公司、珠海鸿瑞科技有限公司。本标准主要起草人：黄鑫、李芹、王永福、孙丹、腾云、刘筱萍、施玉祥、沈鼎申、张友强、陈涛、肖保明、冯维纲、张结、刘智勇。本标准首次发布。Q/GDW 733 20121智能变电站网络报文记 录及分析装置检测规范1 范围本
4、标准规定了智能变电站网络报文记录及分析装置的检测范围、条件、方法和规则。本标准适用于国家电网公司智能变电站中的网络报文及记录分析装置，并作为产品设计、制造、检测的依据。2 规范性引用文件下列文件对于本标准的应用是必不可少的。 凡是注日期的引用文件， 仅注日期的版本适用于本标准。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本标准。GB/T 2423.1 电工电子产品环境试验 第 2 部分：试验方法 试验 A：低温GB/T 2423.2 电工电子产品环境试验 第 2 部分：试验方法 试验 B：高温GB/T 2423.3 电工电子产品环境试验 第 2 部分：试验方法 试验 Cab：恒
5、定湿热试验GB/T 2423.4 电工电子产品环境试验 第 2 部分：试验方法 试验 Db：交变湿热（ 12h+12h 循环）GB/T 2423.5 电工电子产品环境试验 第 2 部分：试验方法 试验 Ea 和导则：冲击GB/T 2423.6 电工电子产品环境试验 第 2 部分：试验方法 试验 Eb 和导则：碰撞GB/T 2423.10 电工电子产品环境试验 第 2 部分：试验方法 试验 Fc：振动（正弦）GB/T 14598.3 电气继电器 第 5 部分：量度继电器和保护装置的绝缘配合要求和试验GB/T 15153.2 远动设备及系统 第 2 部分：工作条件 第 2 篇 环境条件（气候、机械
6、和其它非电影响因素）GB/T 17626.2 电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验（ idt IEC 61000-4-2）GB/T 17626.3 电磁兼容 试验和测量技术 射频电磁场辐射抗扰度试验（ idt IEC 61000-4-3）GB/T 17626.4 电磁兼容 试验和测量技术 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验（ idt IEC 61000-4-4）GB/T 17626.5 电磁兼容 试验和测量技术 浪涌（冲击）抗扰度试验（ idt IEC 61000-4-5）GB/T 17626.6 电磁兼容 试验和测量技术 射频场感应的传导骚扰抗扰度试验（ idt IEC 61000-4-6）
7、GB/T 17626.8 电磁兼容 试验和测量技术 工频磁场抗扰度试验（ idt IEC 61000-4-8）GB/T 17626.11 电磁兼容 试验和测量技术 电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度试验GB/T 17626.12 电磁兼容 试验与测量技术 振荡波抗扰度试验（ idt IEC 61000-4-12）GB 17859 计算机信息系统安全保护等级划分准则GB/T 20008 信息安全技术 操作系统安全评估准则GB/T 25931 网络测量和控制系统的精确时钟同步协议DL/T 663 220kV 500kV 电力系统故障动态记录装置检测要求DL/T 860 变电站通信网络与系统DL/T
8、 873 微机型发电机变压器组动态记录装置技术条件Q/GDW 383 智能变电站技术导则Q/GDW 393 110（ 66） kV 220kV 智能变电站设计规范Q/GDW 394 330kV 750kV 智能变电站设计规范Q/GDW 441 智能变电站继电保护技术规范Q/GDW 715-2012 智能变电站网络报文记录及分析装置技术条件IETF RFC791 互联网协议（ IP）Q/GDW 733 20122IETF RFC792 互联网控制消息协议（ ICMP）IETF RFC793 传输控制协议（ TCP）IETF RFC826 以太网地址解释协议 （ ARP）IEEE Std 802.
9、1D IEEE Standard for Local and metropolitan area networks： Media access control（ MAC） Bridges国家电力监管委员会令第 5 号电力二次系统安全防护规定3 术语与定义GB/T 25931、 DL/T 860、 DL/T 663、 DL/T 873、 Q/GDW 383、 Q/GDW 393、 Q/GDW 394、 Q/GDW 441、Q/GDW 715确立的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1网络异常事件 network abnormal events网络异常事件包含网络风暴、通信中断及不符合设计或相关标
10、准的通信报文和时序过程等网络事件。3.2报文记录透明性 messages recorder transparency指网络报文记录及分析装置本身的记录端口不向外发出任何形式的报文，并对所监视的网络通信不产生任何的影响。3.3网络性能测试仪 network performance tester采用专门硬件能够模拟及分析 TCP/IP 协议族并能对网络性能进行评估的测试仪器。3.4网络损伤模拟器 network impairments emulator能够模拟与网络性能相关的时延、时延抖动、丢包、数据包错序等可能会对网络质量造成不利影响的网络损伤参数的仪器。4 符号、代号和缩略语ASDU Appl
11、ication Service Data Unit 应用数据服务单元CRC Circle Redundancy Check 循环冗余校验DUT Device Under Test 被测设备GOOSE General Object Oriented Substation Events 通用面向对象变电站事件GARP Generic Attribute Registration Protocol 通用属性注册协议GMRP GARP Multicast Registration Protocol GARP 组播注册管理协议ICMP Internet Control Message Protocol
12、互联网控制消息协议IP Internet Protocol 网际协议MMS Manufacturing Message Specification 制造报文规范PTP Peer to Peer 对等互联网络SCD Substation Configuration Description 变电站配置描述TCP Transmission Control Protocol 传输控制协议SV Sample Value 采样值5 检测条件a） 环境温度： 15 35；Q/GDW 733 20123b） 相对湿度： 45 75；c） 大气压力： 86kPa 106kPa；d） 交直流电源：1） 交流电源电
13、压为单相 220V；2） 交流电源频率为 50Hz/60Hz，允许偏差 0.5Hz；3） 交流电源波形为正弦波，波形畸变 5%；4） 直流电源电压为 110V 或 220V；5） 直流电源电压纹波系数 5%。e） 仪表精度和功能应符合相应检测项目要求，并符合国家量值溯源规定。6 检测方法6.1 一般功能检测6.1.1 网络报文记录透明性检测采用图 1 拓扑结构进行网络报文记录及分析装置的网络报文记录透明性的检测，检测结果应符合Q/GDW 715-2012 中总则 5.2 的相关规定。图 1 网络报文记录透明性检测框图被测网络报文记录及分析装置的所有记录端口全部连接至网络性能测试仪，网络性能测试
14、仪不发送任何数据，仅用于监测装置的记录端口，在对被测装置进行下述操作的过程中，监测网络性能测试仪端口的数据帧接收统计值，被测装置记录端口应无报文发出。a） 对被测装置进行开机、关机操作；b） 对装置进行配置文件导入、导出操作；c） 对装置进行功能配置操作；d） 整个操作过程的时间应不低于 5min。6.1.2 网络报文记录可靠性检测采用图 1 拓扑结构进行检测，被测网络报文记录及分析装置的所有记录端口全部连接至网络性能测试仪，网络性能测试仪在每个连接端口设置一条报文格式固定的数据流，按如下步骤进行操作，检测结果应符合 Q/GDW 715-2012 中总则 5.3 的相关规定。a） 网络性能测试
15、仪连续发送数据报文，在数据报文发送过程中，任意操作被测装置面板上的按键或开关、启动或退出后台软件、后台软件调取数据等；b） 网络性能测试仪停止发送数据，任意操作装置面板上的开关、按键或装置提供的软件界面；c） 查看被测装置的记录文件和报文统计信息，被测装置记录的报文数量及报文内容与网络性能测试仪已发送的数据应保持一致；d） 断开被测装置的电源后再恢复，装置已记录文件应无丢失。6.1.3 SCD 文件导入功能检测装置 SCD 文件导入功能的检测结果应符合 Q/GDW 715-2012 中总则 5.4 的相关规定。Q/GDW 733 20124对被测装置进行 SCD 文件导入操作，装置导入 SCD
16、 文件后检查每个数据集成员的数据名称或对象参引，应符合标准要求。6.1.4 记录端口的独立性检测记录端口的独立性检测结果应符合 Q/GDW 715-2012 中总则 5.5 及 5.6 的相关规定。被测网络报文记录及分析装置的通信接口应独立于记录端口，通过通信接口查询被测装置的相关信息时，对记录端口应不产生影响。被测网络报文记录及分析装置的任意两个记录端口接至网络性能测试仪，网络性能测试仪向其中一个端口发送数据，检查被测装置的记录文件，应只有相应端口的记录文件，其它记录端口无记录文件，网络性能测试仪在另外一个端口发送 100Mbit/s 的广播报文，应不影响在记录端口的性能。若被测网络报文记录
17、及分析装置支持按报文协议类型分类记录存储，按协议类型查询已记录的报文。6.1.5 装置告警功能检测装置告警功能的检测结果应符合 Q/GDW 715-2012 中总则 5.11 的相关规定，应具有装置异常、电源消失、事件信号等告警信号的硬接点输出。检查被测网络报文记录及分析装置告警功能的硬件配置，应具有用于告警输出的硬接点，此接点应可接入公用测控装置使用。在装置断电情况下拔掉关键工作模块，如报文接收模块、主控模块、对时模块等，重新上电后检查装置硬接点应有告警信号输出。在装置正常工作过程中断开装置工作电源，检查装置硬接点应有告警信号输出。6.1.6 电源冗余检测检查被测网络报文记录及分析装置的电源
18、配置，应符合 Q/GDW 715-2012 中总则 5.12 的相关规定，支持双电源供电。被测装置的双电源同时供电，保证装置处于正常工作状态，网络性能测试仪向被测装置的记录端口连续发送固定格式的数据，在数据发送过程中断开被测装置的任意一路供电电源后再恢复，应不影响装置的正常工作和记录性能。6.1.7 安全性检测被测装置的安全性应符合国家电力监管委员会令第 5 号电力二次系统安全防护规定中的相关要求和 GB 17859 规定的计算机信息系统安全保护能力第二级“系统审计保护级”的要求。按照 GB/T 20008 的相关规定对被测装置进行操作系统安全评估检测。6.2 性能检测6.2.1 单个端口的报
19、文接入能力检测被测装置的记录端口分别单独连接至网络性能测试仪进行测试。网络性能测试仪分别发送 7 种典型帧长（ 64、 128、 256、 512、 1024、 1280、 1518 字节）的报文，报文格式设置为单播（ 5%） 、组播（ 80%）和广播（ 15%）的混合，负载为单个端口报文接入能力，测试时间 60s，数据发送结束后查看被测装置记录的报文数量和报文内容，应与网络性能测试仪已发送的数据一致。网络报文记录及分析装置单个端口报文接入能力的检测结果应符合 Q/GDW 715-2012 中 6.4 b）的相关规定，不小于 100Mbit/s。6.2.2 最大报文接入能力检测网络报文记录及分
20、析装置的记录端口应不少于 8 个。将被测装置的所有记录端口全部连接至网络性能测试仪，网络性能测试仪分别发送 7 种典型帧长（ 64、 128、 256、 512、 1024、 1280、 1518 字节）的报文，报文格式设置为单播（ 5%） 、组播（ 80%）和广播（ 15%）的混合，总负载为装置稳定工作时的最大报文接入能力，测试时间 10min。数据发送结束后查看被测装置记录的报文数量和报文内容，应与网络性能测试仪已发送的数据一致。Q/GDW 733 20125网络报文记录及分析装置最大报文接入能力的检测结果应符合 Q/GDW 715-2012 中 6.4 c）的相关规定，不小于 400Mb
21、it/s。6.2.3 光记录端口接收灵敏度检测将网络性能测试仪 1 个光端口的发送端通过光衰减器连接至被测装置光记录端口的接收端，如图 2所示，按下列步骤进行接收灵敏度的检测。图 2 光记录端口接收灵敏度检测框图a） 光衰减器设置在最小衰减值位置，网络性能测试仪发送 64 字节帧长且格式固定的数据报文，负载为单端口报文接入能力的 10%，数据发送时间 30s，数据发送结束后查看装置记录的报文数量和报文内容应与网络性能测试仪已发送的数据一致；b） 网络性能测试仪连续发送数据，在数据发送的同时缓慢增大光衰减器的衰减值并查看装置记录端口记录的报文数量，在开始出现报文丢失时停止调节光衰减器；c） 将连
22、接至被测装置接收端的光纤取下，接入光功率计，选择合适的波长测出此时装置光记录端口接收到的光功率即为光记录端口的接收灵敏度。6.2.4 记录数据的分辨率检测将被测网络报文记录及分析装置的记录端口分别单独连接至网络性能测试仪，网络性能测试仪分别发送 7 种典型帧长（ 64、 128、 256、 512、 1024、 1280、 1518 字节）的报文，报文格式设置为单播（ 5%） 、组播（ 80%）和广播（ 15%） ，负载为单端口报文接入能力，测试时间 60s。数据发送结束后查看被测装置记录的各相邻报文记录时间的间隔，即为记录数据的分辨率。被测装置记录报文的文件格式应设置为便于分析的 pcap
23、模式。网络报文记录及分析装置每个记录端口在各种帧长下记录数据分辨率的检测结果应符合 Q/GDW715-2012 中 6.5 c）的相关规定，记录数据的分辨率不大于 1 s。6.2.5 SV 报文连续记录存储检测将被测网络报文记录及分析装置的所有记录端口全部连接至网络性能测试仪，网络性能测试仪向被测装置的每个端口发送 256 字节帧长的报文，报文格式设置为 SV，负载为装置的最大报文接入能力，每 8 小时进行一次记录数据的检查，装置连续记录的总时间不低于 72 小时。根据发送报文的流量以及装置存储介质的容量，回溯装置记录的全过程，被测装置应无报文丢失，实现循环记录。网络报文记录及分析装置 SV
24、报文连续记录存储的检测结果应符合 Q/GDW 715-2012 中 6.5 a） 的相关规定，应不低于 3 天。6.2.6 报文异常事件记录存储检测将被测网络报文记录及分析装置的一个记录端口连接至网络性能测试仪，网络性能测试仪分别设置如下格式的报文进行发送，每项发送时间 60s。a）帧长为 63 字节的组播报文，流量 1Mbit/s；b）帧长为 64 字节、 CRC 校验错误的组播报文，流量 1Mbit/s；c）帧长为 64 字节、 CRC 校验正确的组播报文，流量 1Mbit/s；Q/GDW 733 20126d）帧长为 256 字节、格式错误的 SV、 GOOSE 混合报文，流量 1Mbi
25、t/s；e）帧长为 256 字节、格式正确的 SV、 GOOSE 混合报文，流量 1Mbit/s。被测网络报文记录及分析装置应能启动异常事件记录功能，查看被测装置异常事件记录，应与网络性能测试仪设置的异常情况一致。网络报文记录及分析装置报文异常事件记录存储的检测结果应符合 Q/GDW 715-2012 中 6.5 b）的相关规定，报文异常事件记录存储条数应不低于 1000 条。6.3 监视与分析功能检测6.3.1 报文实时监视及分析功能检测按图 3 构建测试拓扑，网络性能测试仪的端口 1 直接连接至交换机，端口 2 通过网络损伤模拟器连接至交换机，被测装置的两个记录端口分别连接至交换机。网络报
26、文记录及分析装置报文实时分析统计功能的检测结果应符合 Q/GDW 715-2012 中 6.6.1 的相关规定。图 3 报文实时分析统计功能检测框图网络性能测试仪分别构建符合以下限定格式的报文通过端口 1 进行发送，被测装置应启动记录，并给出相应的告警信息。a） 错误格式的 SV、 GOOSE、 MMS、 PTP 协议报文；b） SV 报文不同步；c） SV 品质因数变化；d） SV 中断；e） SV 丢帧；f） SV 报文格式与配置文件不一致（如条目数、 SvID、 ConfRev、组播地址不一致等）；g） SV 报文发送间隔离散度记录及越限告警；h） GOOSE 报文通信中断（停止发送 G
27、OOSE 报文 2 倍 GOOSE 报文存活时间）；i） GOOSE 报文发送超时（ GOOSE 报文发送时间间隔大于 2 倍最大发送时间间隔）；j） GOOSE 重启（ sqNum、 stNum 均为 1）；k） GOOSE 变位；l） GOOSE 状态虚变（ StNum 变化但 Data 不变）；m） GOOSE 报文与配置文件不一致（如 dataSet、条目数、 GoID、 ConfRev、组播地址不一致等）；n） GOOSE 报文处于测试模式；o） PTP 同步报文超时；p） PTP 请求响应报文超时；q） PTP 报文中 CF 域值超差；r） 除以上所列之外的装置支持的其它类型的报文
28、实时分析和统计功能。网络性能测试仪端口 2 构建格式正确的 SV、 GOOSE、 MMS 报文并发送，网络损伤模拟器分别设Q/GDW 733 20127置丢帧、重复、延时等网络损伤模式，被测装置在上述网络损伤情况下应启动记录，给出相应的告警信息。6.3.2 网络状态实时监视及分析功能检测按图 4 构建测试环境，将被测网络报文记录及分析装置的两个端口连接至网络性能测试仪。网络报文记录及分析装置网络状态实时监视及分析功能的检测结果应符合 Q/GDW 715-2012 中 6.6.2 的相关规定。图 4 网络状态实时监视及分析功能检测框图网络性能测试仪 1 端口构建随机帧长的报文，报文格式设置为 G
29、OOSE、 SV 以及其它类型报文（如PTP 时间同步报文等）的混合，总负载 100Mbit/s。网络性能测试仪 2 端口构建两组不同地址的 SV 报文、 GOOSE 心跳报文、广播报文（超过 50%）的混合，总负载 100Mbit/s。被测装置设置流量异常阈值，网络测试仪 1 端口开始发送数据，装置应无任何告警，启动网络测试仪 2 端口的数据发送， 10s 后停止所有数据发送，观察被测网络报文记录及分析装置的实时分析界面，应至少具备以下信息：a） 网络节点的增加和删除；b） 报文流量、帧速率统计以及通信状态；c） 给出流量异常、网络风暴、节点突增、通信超时、通信中断等预警信息并启动报文记录。
30、查询测试过程中的历史报文时，装置应无损存储 1、 2 记录端口接收到的报文。6.3.3 电力系统数据实时监视及分析功能检测网络报文记录及分析装置进行电力系统数据实时监视及分析功能检测时，按图 5 构建测试拓扑，检测结果应符合 Q/GDW 715-2012 中 6.6.3 的相关规定。图 5 电力系统数据实时监视分析功能测试框图将被测装置的一个记录端口连接至电力系统数据报文发生装置，电力系统数据报文发生装置设置输出源参数后开始发送相对应的 SV 及 GOOSE 报文，在被测装置的监视及分析界面应至少具有以下反映一次设备的信息：有效值、相角、频率、有功功率、无功功率、功率因数、差流、阻抗等当前量值
31、及开关量当前状态。Q/GDW 733 201286.4 数据分析功能检测网络报文记录及分析装置数据分析功能的检测结果应符合 Q/GDW 715-2012 中 6.6.4 的相关规定。将被测装置的一个记录端口接至网络性能测试仪，网络性能测试仪分别设置如下格式的数据报文进行发送，每项发送时间 60s。a）帧长为 63 字节的组播报文，发送流量 5Mbit/s；b）帧长为 64 字节、 CRC 校验错误的组播报文，流量 5Mbit/s；c）帧长为 64 字节的广播报文，流量 60Mbit/s；d）帧长为 64 字节的 TCP/IP 单播报文，流量 20Mbit/s；e）帧长为 256 字节的 SV、
32、 GOOSE 报文（含 6.3.1 中设定的所有异常情况），流量 5Mbit/s；f）符合 IETF RFC791、 RFC 792、 RFC 793、 RFC 826 及 IEEE802.1D 等标准规定的其它类型报文，如 ARP、 ICMP、 GMRP 报文等，流量 5Mbit/s。被测装置记录完毕后导出记录的数据文件进行离线分析，被测装置至少应具备下列离线分析功能：非法报文分析；背景流量分析；报文分类统计，根据报文类型进行流量统计；报文内容分析，至少应具有实时分析功能中实现的所有报文的分析功能。6.5 数据管理功能检测网络报文记录及分析装置数据管理功能的检测结果应符合 Q/GDW 715
33、-2012 中 6.7 的相关规定。检查网络报文记录及分析装置的人机交互接口，通过人机接口检查装置的管理功能、数据查询和调用功能等。被测装置对数据的管理应至少具备以下功能：a） 用户管理、操作记录；b） 数据文件管理列表，历史数据的查询、分析、打印、导出等；c） 根据时间、类型和服务等关键字对存储的数据进行查询；d） 根据设定的条件（如时间段、故障类型等）生成故障分析报告；e） 根据设定的条件上传有关数据和分析报告，采用 DL/T860 标准规定的文件服务进行传送。6.6 时间同步检测6.6.1 同步对时精度检测同步对时精度可采用图 6 或图 7 所示的两种方法进行检测，采用 IRIG-B 或
34、 PTP 对时方式的检测结果应不大于 1s，采用 SNTP 对时方式的检测结果应不大于 100ms。a）方法一按图 6 构建测试拓扑，通过比较被测装置输出的 1PPS 脉冲信号与参考时钟源 1PPS 信号获得同步对时精度。标准时钟源（ IRIG-B、 PTP、 SNTP）给被测装置授时，待被测装置对时稳定后，利用时间精度测量仪以 1Hz 频率测量被测装置和标准时钟源各自输出的 1PPS 信号有效沿之间时间差的绝对值 t， 连续测量一段时间，这段时间内测得的 t 的平均值即为同步对时精度。Q/GDW 733 20129图 6 对时精度测试框图（方法一）b）方法二按图 7 构建测试拓扑， 通过比较
35、被测装置记录的 PTP 报文的时戳和报文中所含的时戳来获得同步对时精度。标准时钟源（ IRIG-B、 PTP、 SNTP）给被测装置授时，待被测装置对时稳定后，标准时钟源输出的PTP 报文接入被测装置的记录端口，查看被测装置给记录的 PTP 同步 sync 报文标记的时戳，记为 t1，与此 sync报文对应的 follow up报文中 preciseoriginTimestamp 字段给出的 sync报文发出的准确时间记为t2，计算 t1-t2 的值，记为 t，连续测量一段时间后取 t 的平均值即为装置的同步对时精度。图 7 对时精度测试框图（方法二）6.6.2 守时精度检测网络报文记录及分析装置内部独立时钟 24 小时守时精度可采用图 8 或图 9 所示的两种方法进行检测，检测结果应不大于 500ms。a）方法一按图 8 构建测试拓扑。测试开始时，被测装置先接受标准时钟源（ IRIG-B、 PTP、 SNTP）的授时，待被测装置输出的 1PPS 信号与标准时钟源的 1PPS 的有效沿时间差稳定在同步对时精度内后，撤销标准时钟源的授时，并记录此时的同步对时精度。从撤销授时时刻开始计时， 24 小时后查看被测网络报
