CN111505415A - 一种智能电力测控保护装置检测方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种智能电力测控保护装置检测方法及系统，将智能电力测控保护装置的网络功能测试与保护功能测试相结合，在通过测试用例实施网络功能测试的同时，抓住自装置受到网络攻击、至装置自动重启之间的时间间隔，及时联动保护功能测试，检测智能电力测控保护装置保护功能在受到网络攻击后是否失效，实现网络功能与保护功能之间关联性的发现，针对智能电力测控保护装置实现了更加全面的测试，以此评估网络攻击和测试对保护功能的影响。

Description

一种智能电力测控保护装置检测方法及系统
技术领域
本发明涉及一种智能电力测控保护装置检测方法及系统，属于电力保护装置测试技术领域。
背景技术
电力测控保护装置是当电力系统中电力元件(如发电机、线路等)或电力系统本身发生故障危及电力系统安全运行时，能够向值班人员及时发出警告信号、或者直接向所控制的断路器发出跳闸命令，以终止这些事件发展的一种自动化措施的设备，一旦电力测控保护装置功能失效，将对整个电力系统产生重大危害。
我国目前电力行业网络安全形势日趋复杂，电力系统生产运行高度依赖网络和信息技术，特高压、新能源等技术的发展使得网络安全在电力生产中的作用日益突出。在严峻的网络安全态势下，网络攻击是否会影响到电力测控保护装置的核心保护功能，将关系到整个电力系统的安全。
在电力行业，对电力系统和设备的网络攻击一直存在，对网络攻击的检测和评估也有标准的规范进行检测，对保护功能也有完善的检测手段，但是目前这些检测方法都是分别在网络功能和保护功能各自领域进行检测评估，对于网络功能与电力行业专业功能，如保护功能等之间的关联关系，缺乏必要的手段进行联动测试，来评估网络对保护功能的影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种智能电力测控保护装置检测方法，设计网络功能与保护功能在时间节点上的联动测试，准确检测智能电力测控保护装置保护功能在受到网络攻击后的失效问题。
本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种智能电力测控保护装置检测方法，用于针对智能电力测控保护装置实现网络功能与保护功能的联动检测，包括如下步骤：
步骤A.按照电力行业网络安全检测规范，设定智能电力测控保护装置各网络功能分别所对应的测试用例，并初始化n＝1，进入步骤B；
步骤B.向智能电力测控保护装置发送第n个测试用例，并根据智能电力测控保护装置的返回数据，判断第n个测试用例所对应智能电力测控保护装置网络功能是否正常，是则进入步骤C；否则在自接收到智能电力测控保护装置返回数据时刻起的预设时长范围内，向智能电力测控保护装置发送过流过压信号，并进入步骤D；其中，预设时长小于智能电力测控保护装置自出现网络功能异常至触发重启的时间间隔；
步骤C.判断n是否等于全部测试用例总数N，是则表示智能电力测控保护装置的测试完成；否则针对n的值进行加1更新，并返回步骤B；
步骤D.判断智能电力测控保护装置是否产生GOOSE协议跳闸信号，是则表示智能电力测控保护装置的保护功能正常，仅第n个测试用例所对应智能电力测控保护装置网络功能异常，并进入步骤E；否则表示第n个测试用例所对应智能电力测控保护装置网络功能异常，并导致智能电力测控保护装置的保护功能失效，并进入步骤E；
步骤E.控制智能电力测控保护装置内部处于合闸状态后，返回步骤C。
作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤D中，通过实时抓取智能电力测控保护装置发出的GOOSE协议数据包，并对GOOSE协议数据包进行解析，查找其中是否存在GOOSE协议跳闸指令，即判断智能电力测控保护装置是否产生GOOSE协议跳闸信号。
与上述相对应，本发明还要解决的技术问题是提供一种应用智能电力测控保护装置检测方法的系统，设计模块之间的连接与信号传递，实现网络功能与保护功能的联动测试，准确检测智能电力测控保护装置保护功能在受到网络攻击后的失效问题。
本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种应用智能电力测控保护装置检测方法的系统，包括网络测试工具和外接电源，其中，网络测试工具与外接电源相连接，同时外接电源与智能电力测控保护装置相连接，由网络测试工具控制外接电源产生过流过压信号，并由外接电源将过流过压信号发送至智能电力测控保护装置；
并且网络测试工具与智能电力测控保护装置相连接，用于实现网络测试工具对智能电力测控保护装置网络功能的测试，以及用于网络测试工具对智能电力测控保护装置的GOOSE跳闸信号进行检测，实现对智能电力测控保护装置保护功能的测试。
作为本发明的一种优选技术方案：所述外接电源为可编程电源，即电流、电压可调电源。
作为本发明的一种优选技术方案：所述网络测试工具与外接电源之间通过RS232串口进行连接。
本发明所述一种智能电力测控保护装置检测方法及系统，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
本发明所设计智能电力测控保护装置检测方法及系统，将智能电力测控保护装置的网络功能测试与保护功能测试相结合，在通过测试用例实施网络功能测试的同时，抓住自装置受到网络攻击、至装置自动重启之间的时间间隔，及时联动保护功能测试，检测智能电力测控保护装置保护功能在受到网络攻击后是否失效，实现网络功能与保护功能之间关联性的发现，针对智能电力测控保护装置实现了更加全面的测试，以此评估网络攻击和测试对保护功能的影响。
附图说明
图1是本发明设计应用智能电力测控保护装置检测方法的系统的示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
本发明设计了一种智能电力测控保护装置检测方法，用于针对智能电力测控保护装置实现网络功能与保护功能的联动检测，包括如下步骤A至步骤E。
步骤A.按照电力行业网络安全检测规范，设定智能电力测控保护装置各网络功能分别所对应的测试用例，并初始化n＝1，进入步骤B。
步骤B.向智能电力测控保护装置发送第n个测试用例，并根据智能电力测控保护装置的返回数据，判断第n个测试用例所对应智能电力测控保护装置网络功能是否正常，是则进入步骤C；否则在自接收到智能电力测控保护装置返回数据时刻起的预设时长范围内，向智能电力测控保护装置发送过流过压信号，并进入步骤D；其中，预设时长小于智能电力测控保护装置自出现网络功能异常至触发重启的时间间隔。
步骤C.判断n是否等于全部测试用例总数N，是则表示智能电力测控保护装置的测试完成；否则针对n的值进行加1更新，并返回步骤B。
步骤D.通过实时抓取智能电力测控保护装置发出的GOOSE协议数据包，并对GOOSE协议数据包进行解析，查找其中是否存在GOOSE协议跳闸指令，即判断智能电力测控保护装置是否产生GOOSE协议跳闸信号，是则表示智能电力测控保护装置的保护功能正常，仅第n个测试用例所对应智能电力测控保护装置网络功能异常，并进入步骤E；否则表示第n个测试用例所对应智能电力测控保护装置网络功能异常，并导致智能电力测控保护装置的保护功能失效，并进入步骤E。
步骤E.控制智能电力测控保护装置内部处于合闸状态后，返回步骤C。
对应上述所设计智能电力测控保护装置检测方法的技术方案，本发明进一步设计应用此智能电力测控保护装置检测方法的系统，实际应用当中，如图1所示，具体包括网络测试工具和外接电源，其中，网络测试工具与外接电源相连接，同时外接电源与智能电力测控保护装置相连接，由网络测试工具控制外接电源产生过流过压信号，并由外接电源将过流过压信号发送至智能电力测控保护装置；并且网络测试工具与智能电力测控保护装置相连接，用于实现网络测试工具对智能电力测控保护装置网络功能的测试，以及用于网络测试工具对智能电力测控保护装置的GOOSE跳闸信号进行检测，实现对智能电力测控保护装置保护功能的测试。实际应用中，各装置即执行如下过程：
步骤A.按照电力行业网络安全检测规范，设定智能电力测控保护装置各网络功能分别所对应的测试用例，并初始化n＝1，进入步骤B。
步骤B.由网络测试工具向智能电力测控保护装置发送第n个测试用例，并根据智能电力测控保护装置向网络测试工具返回的数据，由网络测试工具判断第n个测试用例所对应智能电力测控保护装置网络功能是否正常，是则进入步骤C；否则在自接收到智能电力测控保护装置返回数据时刻起的预设时长范围内，由网络测试工具控制外接电源产生过流过压信号，并由外接电源将过流过压信号发送至智能电力测控保护装置，再进入步骤D；其中，预设时长小于智能电力测控保护装置自出现网络功能异常至触发重启的时间间隔。
实际应用中，网络测试工具与外接电源之间通过RS232串口进行连接，当步骤B中需要产生过流过压信号时，网络测试工具通过RS232串口向外接电源发送生成过流或过压指令，由外接电源工作生成过流过压信号，并进一步发送至智能电力测控保护装置；实际应用中，外接电源为可编程电源，即电流、电压可调电源。其中，可编程电源中过压或过流信号的产生采用自定义控制指令，至少包含以下四字节二进制数据：
第一个字节：Function code
start 0x01
stop 0x02
第二个字节：Test type
电压 0x01
电流 0x02
第三四个字节：Test Value
值10(类型为电压时为10V，类型为电流时为10A)
可编程电源根据自定义控制指令，产生相应的外部输出电压/电流，此输出作为智能电力测控保护装置的加量输入。
步骤C.网络测试工具判断n是否等于全部测试用例总数N，是则表示智能电力测控保护装置的测试完成；否则网络测试工具针对n的值进行加1更新，并返回步骤B。
步骤D.网络测试工具通过实时抓取智能电力测控保护装置发出的GOOSE协议数据包，并对GOOSE协议数据包进行解析，查找其中是否存在GOOSE协议跳闸指令，即判断智能电力测控保护装置是否产生GOOSE协议跳闸信号，是则表示智能电力测控保护装置的保护功能正常，仅第n个测试用例所对应智能电力测控保护装置网络功能异常，并进入步骤E；否则表示第n个测试用例所对应智能电力测控保护装置网络功能异常，并导致智能电力测控保护装置的保护功能失效，并进入步骤E。
具体应用中，智能电力测控保护装置诸如会发出IEC61850-GOOSE协议数据包，上述步骤D中，网络测试工具即通过实时抓取智能电力测控保护装置发出的IEC61850-GOOSE协议数据包，并对其进行解析查找其中是否存在GOOSE协议跳闸指令，进而实现后续关于智能电力测控保护装置是否产生GOOSE协议跳闸信号的判断，实际应用中，包含GOOSE协议跳闸指令的IEC61850-GOOSE协议数据包如下所示：
Figure BDA0002465045700000051
其中方框位置即为GOOSE协议跳闸指令，智能电力测控保护装置中各个点位的定义由ccd配置文件定义，从配置文件中找到跳闸对应的点位地址，在监测到的IEC61850-GOOSE协议数据包抓包中，查找对应的地址值，判断是否存在指定的跳闸指令，ccd配置文件定义如下：
Figure BDA0002465045700000061
上述技术方案所设计智能电力测控保护装置检测方法及系统，将智能电力测控保护装置的网络功能测试与保护功能测试相结合，在通过测试用例实施网络功能测试的同时，抓住自装置受到网络攻击、至装置自动重启之间的时间间隔，及时联动保护功能测试，检测智能电力测控保护装置保护功能在受到网络攻击后是否失效，实现网络功能与保护功能之间关联性的发现，针对智能电力测控保护装置实现了更加全面的测试，以此评估网络攻击和测试对保护功能的影响。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (5)

1.一种智能电力测控保护装置检测方法，用于针对智能电力测控保护装置实现网络功能与保护功能的联动检测，其特征在于，包括如下步骤：
步骤A. 按照电力行业网络安全检测规范，设定智能电力测控保护装置各网络功能分别所对应的测试用例，并初始化n=1，进入步骤B；
步骤B. 向智能电力测控保护装置发送第n个测试用例，并根据智能电力测控保护装置的返回数据，判断第n个测试用例所对应智能电力测控保护装置网络功能是否正常，是则进入步骤C；否则在自接收到智能电力测控保护装置返回数据时刻起的预设时长范围内，向智能电力测控保护装置发送过流过压信号，并进入步骤D；其中，预设时长小于智能电力测控保护装置自出现网络功能异常至触发重启的时间间隔；
步骤C. 判断n是否等于全部测试用例总数N，是则表示智能电力测控保护装置的测试完成；否则针对n的值进行加1更新，并返回步骤B；
步骤D. 判断智能电力测控保护装置是否产生GOOSE协议跳闸信号，是则表示智能电力测控保护装置的保护功能正常，仅第n个测试用例所对应智能电力测控保护装置网络功能异常，并进入步骤E；否则表示第n个测试用例所对应智能电力测控保护装置网络功能异常，并导致智能电力测控保护装置的保护功能失效，并进入步骤E；
步骤E. 控制智能电力测控保护装置内部处于合闸状态后，返回步骤C。
2.根据权利要求1所述一种智能电力测控保护装置检测方法，其特征在于：所述步骤D中，通过实时抓取智能电力测控保护装置发出的GOOSE协议数据包，并对GOOSE协议数据包进行解析，查找其中是否存在GOOSE协议跳闸指令，即判断智能电力测控保护装置是否产生GOOSE协议跳闸信号。
3.一种应用权利要求1或2所述一种智能电力测控保护装置检测方法的系统，其特征在于：包括网络测试工具和外接电源，其中，网络测试工具与外接电源相连接，同时外接电源与智能电力测控保护装置相连接，由网络测试工具控制外接电源产生过流过压信号，并由外接电源将过流过压信号发送至智能电力测控保护装置；
并且网络测试工具与智能电力测控保护装置相连接，用于实现网络测试工具对智能电力测控保护装置网络功能的测试，以及用于网络测试工具对智能电力测控保护装置的GOOSE跳闸信号进行检测，实现对智能电力测控保护装置保护功能的测试。
4.根据权利要求3所述一种应用智能电力测控保护装置检测方法的系统，其特征在于：所述外接电源为可编程电源，即电流、电压可调电源。
5.根据权利要求3所述一种应用智能电力测控保护装置检测方法的系统，其特征在于：所述网络测试工具与外接电源之间通过RS232串口进行连接。
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MOHD ASIM AFTAB 等: "Performance evaluation of IEC 61850 GOOSE-based inter-substation communication for accelerated distance protection scheme", 《IET GENERATION, TRANSMISSION & DISTRIBUTION》 *
李志坚: "继电保护装置通用软件平台设计", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)工程科技Ⅱ辑》 *

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CN111505415B (zh) 2022-02-11

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