CN103684903B - 一种goose报文异常的在线检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种GOOSE报文异常的在线检测方法，属于电力通信系统领域。先对一帧报文进行格式与配置信息判断，如果这两项中任何一项有错误，则结束本帧报文的后续分析。其次，如果格式跟配置信息都没有错误，则继续进行sqNum与stNum逻辑的分析。再次，无论sqNum与stNum有无逻辑错误，均要进行GOOSE报文中断和延迟的判断。最后，无论有无延迟，均要判断报文是否处于测试模式。至此就实现了对一帧报文简洁而全面的分析判断，并依据这些判别结果，对GOOSE报文的各种异常进行精确定位。本发明方法逻辑简洁，分析全面，并且通过采用本方案，能有效提高变电站的调试效率，可实现一种逻辑性缜密的异常检测。
Description
技术领域
本发明涉及一种GOOSE报文异常的在线检测方法，属于电力通信系统技术领域。
背景技术
面向通用对象的变电站事件(Generic Object Oriented Substation Event，GOOSE)报文的应用，是IEC61850标准中用于满足变电站自动化系统快速报文需求的机制。通过在变电站配置一套技术先进和功能完善的计算机监控系统，代替维护人员来承担控制、监视、信号测量以及数据统计分析等各方面的任务。监控系统采用IEC61850通信标准，利用快速以太网特性，通过GOOSE报文实现保护装置之间信息交换和监控间隔联闭锁功能。监控系统与保护系统统一建模、统一组网并共享统一的信息平台，提高二次系统的安全性和可靠性；IEC61850的应用，节省了规约转换设备和二次设备，减少了运行、检修、维护的工作量，从而达到了节省成本的目的。
GOOSE报文有其发送特点，无论通信设备的设备自描述文件（CID）配置错误，还是其它物理因素，都可能对GOOSE报文的正常发送产生影响。目前，在变电站的调试过程中，都是由维护人员现场抓包，然后使用报文解析软件进行静态分析，这无疑会降低故障排查效率。因此，提出一种快速高效的检测方法对变电站的维护意义重大。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提供了一种GOOSE报文异常的在线检测方法。
本发明的技术方案如下：
一种GOOSE报文异常的在线检测方法，通过变电站配置的计算机监控系统来实现，主要针对的异常有以下几种：
1）GOOSE报文格式错误；
2）GOOSE报文配置错误；
3）GOOSE报文重启；
4）GOOSE报文状态改变（事件发生）；
5）GOOSE报文状态虚变；
6）GOOSE报文乱序；
7）GOOSE报文中断；
8）GOOSE报文发送超时；
9）GOOSE报文处于测试模式；
该方法步骤如下：
1】针对异常1）的判别条件有3个，条件1：解析出GOOSE报文的头部信息，提取length域的值，该值应等于GOOSE报文PDU长度加8或GOOSE报文长度减18，否则认为该GOOSE报文格式错误；条件2：满足条件1，但TLV解码失败，则认为该GOOSE报文格式错误；条件3：满足条件2，但找不到对应域Tag，则认为该GOOSE报文格式错误，并结束本帧报文的后续分析；
2】如果异常1）条件不成立，则针对异常2）的判断条件为：若GOOSE报文的MAC、APPID、gocbRef、Datset、goID、channel_num一个或多个与SCD文件中对应的配置内容不符，即判断为GOOSE报文配置不符，并结束本帧报文的后续分析；
3】如果异常2）的判断条件不成立，则进一步针对异常3）的判断条件为：若sqNum和stNum的值均为1，即判断为GOOSE报文重启；
4】针对异常4）的判断条件为：若当前帧报文比前一帧报文的stNum值大1，并且sqNum归0，即判断为GOOSE报文状态改变；
5】如果异常4）的判断条件成立，则异常5）的判断条件为：若stNum变化，但是数据集内容不变，即判断为GOOSE报文状态虚变；
6】如果异常4）的判断条件不成立，进一步针对异常6）的判断条件为：如果当前帧的sqNum不比前一帧sqNum大1，即判断为GOOSE报文乱序；
7】针对异常7），当收到当前报文后，在两倍的当前报文存活时间内没有接收到下一帧报文，即判断为GOOSE报文中断，具体做法是针对每一路报文开辟一个新的线程，新线程内有一个定时器，当一帧报文到来后计时器重新计时，当定时器时间累计到两倍的报文存活时间时，就判断为GOOSE报文发送中断；
8】针对异常8）的判断条件为：若报文发送时间间隔大于两倍的最大发送时间间隔时，即可判断为报文发送超时；
9】针对异常9）的判断条件为：若GOOSE报文的测试标志位置为1，则判断GOOSE报文处于测试模式。
上述GOOSE报文的length为报文数据包的长度。
上述GOOSE报文的MAC、APPID、gocbRef、Datset、goID、channel_num分别表示目的地址、应用ID、配置版本号、数据集名字、目的ID、数据通道数目。由于GOOSE报文的PDU是采用ASN.1的BER编码形式，具体为Tag+Length+Value，简称TLV编码。
上述Tag代表后面Value类型，Length表示后面Value的长度，Value代表实际的数据。
上述SCD(Substation Configuration Description)文件是变电站配置描述文件。
上述sqNum和stNum为报文顺序号与报文状态号。
本发明方法的技术优势在于不仅节约了内存资源，而且提高了运算效率，降低了处理问题的复杂度。通过采用本方案，能有效提高变电站的维护效率。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不限于此。
实施例：
本发明实施例如下：一种GOOSE报文异常的在线检测方法，通过变电站配置的计算机监控系统来实现，主要针对的异常有以下几种：
1）GOOSE报文格式错误；
2）GOOSE报文配置错误；
3）GOOSE报文重启；
4）GOOSE报文状态改变（事件发生）；
5）GOOSE报文状态虚变；
6）GOOSE报文乱序；
7）GOOSE报文中断；
8）GOOSE报文发送超时；
9）GOOSE报文处于测试模式，
该方法步骤如下：
1】针对异常1）的判别条件为3个，条件1：解析出GOOSE报文的头部信息，提取length域的值，该值应等于GOOSE报文PDU长度加8或GOOSE报文长度减18，否则认为该GOOSE报文格式错误；条件2：满足条件1，但TLV解码失败，则认为该GOOSE报文格式错误；条件3：满足条件2，但找不到对应域Tag，则认为该GOOSE报文格式错误，并结束本帧报文的后续分析；
2】如果异常1）条件不成立，则针对异常2）的判断条件为：若GOOSE报文的MAC、APPID、gocbRef、Datset、goID、channel_num至少一个与SCD文件中的内容不符，即判断为GOOSE报文配置不符，并结束本帧报文的后续分析；
3】如果异常2）的判断条件不成立，则进一步针对异常3）的判断条件为：若sqNum和stNum的值均为1，即判断为GOOSE报文重启；
4】针对异常4）的判断条件为：若当前帧报文比前一帧报文的stNum值大1，并且sqNum归0，即判断为GOOSE报文状态改变；
5】如果异常4）的判断条件成立，则异常5）的判断条件为：若stNum变化，但是数据集内容不变，即判断为GOOSE报文状态虚变；
6】如果异常4）的判断条件不成立，进一步针对异常6）的判断条件为：如果当前帧的sqNum不比前一帧sqNum大1，即判断为GOOSE报文乱序；
7】针对异常7），当收到当前报文后，在两倍的当前报文存活时间内没有接收到下一帧报文，即判断为报文中断，具体做法是针对每一路报文开辟一个新的线程，新线程内有一个定时器，当一帧报文到来后计时器重新计时，当定时器时间累计到两倍的报文存活时间时，就判断为报文发送中断；
8】针对异常8）的判断条件为：若报文发送时间间隔大于两倍的最大发送时间间隔时，即可判断为GOOSE报文发送超时；
9】针对异常9）的判断条件为：若GOOSE报文的测试标志位置为1，则判断为GOOSE报文处于测试模式。
Claims (1)
1.一种GOOSE报文异常的在线检测方法，通过变电站配置的计算机监控系统来实现，主要针对的异常有以下几种：
1）GOOSE报文格式错误；
2）GOOSE报文配置错误；
3）GOOSE报文重启；
4）GOOSE报文状态改变即事件发生；
5）GOOSE报文状态虚变；
6）GOOSE报文乱序；
7）GOOSE报文中断；
8）GOOSE报文发送超时；
9）GOOSE报文处于测试模式；
该方法步骤如下：
1】针对异常1）的判断条件有3个，条件1：解析出GOOSE报文的头部信息，提取length即报文数据包长度域的值，该值应等于GOOSE报文PDU长度加8或GOOSE报文长度减18，否则认为该GOOSE报文格式错误；条件2：满足条件1，但TLV即数据类型+数据长度+数据内容解码失败，则认为该GOOSE报文格式错误；条件3：满足条件2，但找不到对应域Tag即数据类型，则认为该GOOSE报文格式错误，并结束本帧报文的后续分析；
2】如果异常1）条件不成立，则针对异常2）的判断条件为：GOOSE报文的MAC、APPID、gocbRef、Datset、goID、channel_num分别表示目的地址、应用ID、配置版本号、数据集名字、目的ID、数据通道数目，若上述中一个或多个与SCD文件即变电站配置描述文件中对应的配置内容不符，即判断为GOOSE报文配置不符，并结束本帧报文的后续分析；
3】如果异常2）的判断条件不成立，则进一步针对异常3）的判断条件为：若sqNum即报文顺序号和stNum即报文状态号的值均为1，即判断为GOOSE报文重启；
4】针对异常4）的判断条件为：若当前帧报文比前一帧报文的stNum值大1，并且sqNum归0，即判断为GOOSE报文状态改变；
5】如果异常4）的判断条件成立，则异常5）的判断条件为：若stNum变化，但是数据集内容不变，即判断为GOOSE报文状态虚变；
6】如果异常4）的判断条件不成立，进一步针对异常6）的判断条件为：如果当前帧的sqNum不比前一帧sqNum大1，即判断为GOOSE报文乱序；
7】针对异常7），当收到当前报文后，在两倍的当前报文存活时间内没有接收到下一帧报文，即判断为报文中断，具体做法是针对每一路报文开辟一个新的线程，新线程内有一个定时器，当一帧报文到来后计时器重新计时，当定时器时间累计到两倍的报文存活时间时，就判断为GOOSE报文发送中断；
8】针对异常8）的判断条件为：若报文发送时间间隔大于两倍的最大发送时间间隔，即可判断为GOOSE报文发送超时；
9】针对异常9）的判断条件为：若GOOSE报文的测试标志位置为1，则判断为GOOSE报文处于测试模式。
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