Loading...

Design of a Tester for GOOSE Messages Performance Testing Defined in IEC 61850

Kaviani Baghbadorani, Eaman | 2021

706 Viewed
  1. Type of Document: M.Sc. Thesis
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 54740 (19)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Computer Engineering
  6. Advisor(s): Jahangir, Amir Hossein
  7. Abstract:
  8. Nowadays, electrical energy is a necessity and the use of intelligent power equipment is expanding. Of course, having a protocol for communicating between such equipment is not only useful but sometimes mandatory. In the past, each equipment manufacturer used its own method for communication, hence, the "IEC 61850" standard was proposed as a solution to solve the problem of communication between different equipment. In this research, we intend to design a tester to perform a performance test with for GOOSE messages. These messages are based on the IEC 61850 data set and have the ability to quickly and securely distribute input and output values at the system level, which are transmitted by a device via Ethernet in multicast scheme. The most important function of GOOSE messages is to send the Trip signal to the high voltage switches in order to cut off power in the area covered.The test is based on generating traffic, receiving replays, and calculating results, which include time, communication and processing latency. In such systems, the control devices must be informed of the status immediately and send the relevant command instantly (the maximum acceptable delay for the transmission of GOOSE-based messages is four milliseconds). The designed tester should be able to measure output latency by generating a sequence of physical input stimuli to intelligent electronic devices (IEDs), calculate the latency of the message generated by the IED, and test other performance components. For test purpose, a sequence of acceptable inputs should be generated and sent to the IEDs, the average latency and standard deviation time should be calculated, and the received output should be measured and evaluated according to specific criteria, and the device under test should be checked whether it complies with acceptable minimum delays and required performance or not. Finally, in order to evaluate the involved tester, a device with pre-determined test results must be tested and the results of the two tests are compared for the values of the studied variables.We designed tools and developed code for all GOOSE performance test procedure sections. These sections are traffic generator, DUT simulator and analyzer. In this time we are able to perform any considered GOOSE performance testing or GOOSE performance assessment that covers all related works. The tools we designed and used in our tester show 100% accuracy for online and 99.9% for offline tester. Also offline packet analyzer has 100% accuracy according to packet scheduling simulation and online packet generator jitter to configuration interval ratio less than 2% for 97/8% to 99/5% packets for different packet intervals. Our system used to run these software has Windows 7 OS, 8GB ram and core i5 cpu. These result reported after analyzing 1000 applied test vectors and software replies
  9. Keywords:
  10. IEC 61850 Standard ; Intelligent Electronic Devices (IEDs) ; Performance Test ; GOOSE Protocol

 Digital Object List

 Bookmark

  • فصل1 مقدمه
    • 1‏-‏1 کلیات
    • 1‏-‏2 سیر تحول سیستم اتوماسیون پست
      • الف- سیستم اتوماسیون پست SAS سیم کشی شده (از حدود سال 1965 تا 1995)
      • ب- نسل قدیم SAS (از سال 1995 تا 2005)
      • ج- سیستم اتوماسیون پست IEC 61850 با گذرگاه ایستگاه (از سال 2005 تا 2015)
      • د- سیستم اتوماسیون پست IEC 61850 با گذرگاه ایستگاه و گذرگاه فرایندی (از 2015 تا امروز)
    • 1‏-‏3 تقسیم بندی انواع پست برق موجود
      • 1-‏‏3‏-‏1 پست‌های سنتی
      • 1-‏‏3‏-‏2 پست‌های DCS
      • 1-‏‏3‏-‏3 پست مبتنی بر IEC 61850
    • 1‏-‏4 استاندارد IEC 61850 و آزمون کارایی گوس
  • فصل2 پست برق و استاندارد IEC 61850
    • 2‏-‏1 سیستم اتوماسیون پست (SAS)
    • 2‏-‏2 پست برق مبتنی بر IEC 61850
      • 2-‏‏2‏-‏1 دستگاه الکترونیکی هوشمند (IED)
      • 2-‏‏2‏-‏2 سطوح مختلف پست IEC 61850
        • 2‏-‏2‏-‏2-‏‏1 سطح ایستگاه
        • 2‏-‏2‏-‏2-‏‏2 سطح قفسه‌بندی
        • 2‏-‏2‏-‏2-‏‏3 سطح پردازش
      • 2-‏‏2‏-‏3 گذرگاه‌های ارتباطی پست IEC 61850
      • 2-‏‏2‏-‏4 مدل‌های ارتباطی پست IEC 61850
        • 2‏-‏2‏-‏4-‏‏1 ناشر/مشترک
        • 2‏-‏2‏-‏4-‏‏2 سرویس‌دهنده/سرویس‌گیرنده
        • 2‏-‏2‏-‏4-‏‏3 راهبر/پیرو
      • 2-‏‏2‏-‏5 انواع پیام در پست IEC 61850
        • 2‏-‏2‏-‏5-‏‏1 پیام‌های GOOSE
    • 2‏-‏3 . نتیجه‌گیری
  • فصل3 بررسی دقیق‌تر پیام GOOSE و آزمون کارایی GOOSE
    • 3‏-‏1 پیام GOOSE
      • 3-‏‏1‏-‏1 ساختار پیام‌های GOOSE
        • 3‏-‏1‏-‏1-‏‏1 بخش Ethernet و آدرس MAC مبدا و مقصد
        • 3‏-‏1‏-‏1-‏‏2 بخش VLAN و استاندارد 802.1Q
        • 3‏-‏1‏-‏1-‏‏3 بخش Ethertype
        • 3‏-‏1‏-‏1-‏‏4 بخش مربوط به داده‌ها و مشخصات GOOSE
      • 3-‏‏1‏-‏2 جمع‌بندی
    • 3‏-‏2 آزمون کارایی GOOSE
      • 3-‏‏2‏-‏1 آزمون کارایی استاندارد GOOSE
        • 3‏-‏2‏-‏1-‏‏1 تاخیر ارتباطات
        • 3‏-‏2‏-‏1-‏‏2 روش شناسی
        • 3‏-‏2‏-‏1-‏‏3 کلیات
        • 3‏-‏2‏-‏1-‏‏4 تعریف پیام
        • 3‏-‏2‏-‏1-‏‏5 موارد آزمون برای کارایی GOOSE
      • 3-‏‏2‏-‏2 کارهای پیشین
        • 3‏-‏2‏-‏2-‏‏1 پیکربندی و آزمون کارایی IEC 61850 GOOSE
        • 3‏-‏2‏-‏2-‏‏2 ارزیابی کارایی GOOSE در یک شبکه دارای افزونگی IEC 61850
        • 3‏-‏2‏-‏2-‏‏3 رویه‌های آزمون کارایی GOOSE مطابق با IEC 61850-5 و IEC 61850-10
        • 3‏-‏2‏-‏2-‏‏4 پیاده‌سازی IEC 61850 GOOSE با کارایی بالا و آزمون رله حفاظتی
        • 3‏-‏2‏-‏2-‏‏5 محصول تجاری Triangle Micro Works Test Suite Pro
        • 3‏-‏2‏-‏2-‏‏6 جدول مقایسه
    • 3‏-‏3 جمعبندی
  • فصل4 روش پیشنهادی برای آزمون کارایی GOOSE
    • 4‏-‏1 ابزارهای مورد استفاده
      • 4-‏‏1‏-‏1 تولید کننده‌ی ترافیک (بسته‌های GOOSE و بار پس زمینه)
        • 4‏-‏1‏-‏1-‏‏1 نرم‌افزار IED Explorer
        • 4‏-‏1‏-‏1-‏‏2 نرم‌افزار PlayCap
        • 4‏-‏1‏-‏1-‏‏3 ابزار اختصاصی تولید ترافیک با استفاده از WinPcap
      • 4-‏‏1‏-‏2 تحلیل‌گر شبکه
        • 4‏-‏1‏-‏2-‏‏1 نرم‌افزار Wireshark
        • 4‏-‏1‏-‏2-‏‏2 نرم‌افزار اختصاصی نوشته شده برای ارزیابی برون‌خط
        • 4‏-‏1‏-‏2-‏‏3 نرم‌افزار اختصاصی نوشته شده برای ارزیابی بر‌خط
      • 4-‏‏1‏-‏3 دستگاه تحت آزمون (DUT)
        • 4‏-‏1‏-‏3-‏‏1 تولید کننده‌ی بسته برای سنجش کارایی تحلیل‌گر برخط و برون‌خط
        • 4‏-‏1‏-‏3-‏‏2 تولید کننده‌ی بسته برای سنجش کارایی تحلیل‌گر برون‌خط
    • 4‏-‏2 روش پیشنهادی انجام آزمون کارایی GOOSE
      • 4-‏‏2‏-‏1 انجام آزمون کارایی به صورت برخط
      • 4-‏‏2‏-‏2 انجام آزمون کارایی به صورت برون‌خط
    • 4‏-‏3 جمع‌بندی
  • فصل5 نتایج آزمون طرح پیشنهادی
    • 5‏-‏1 نتایج مربوط به تولید کننده‌ی پیام‌های GOOSE
      • 5-‏‏1‏-‏1 آزمون به کمک نرم‌افزار IED Explorer
      • 5-‏‏1‏-‏2 آزمون به کمک نرم‌افزار PlayCap
      • 5-‏‏1‏-‏3 ابزار اختصاصی تولید ترافیک با استفاده از WinPcap
        • 5‏-‏1‏-‏3-‏‏1 سنجش میزان خطای سوئیچ و تجهیزات شبکه
        • 5‏-‏1‏-‏3-‏‏2 تولید بسته‌های GOOSE با نرخ حداکثری
        • 5‏-‏1‏-‏3-‏‏3 دقت تعداد مختلف ارسال بسته در هر ثانیه
    • 5‏-‏2 تحلیل‌گر برونخط
    • 5‏-‏3 تحلیل‌گر بر‌خط
    • 5‏-‏4 آزمون استاندارد
    • 5‏-‏5 جمع‌بندی
  • فصل6 نتیجه‌گیری و کارهای آتی
    • 6‏-‏1 وجه تمایز
    • 6‏-‏2 کارهای آتی
  • مراجع
  • واژه‌نامه
...see more