一種電力系統(tǒng)中提取裝置標(biāo)識的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)中提取裝置標(biāo)識的方法，其特征在于包括以下步驟：監(jiān)聽數(shù)據(jù)幀；提取裝置標(biāo)識；分析裝置標(biāo)識；上報告警；上報裝置標(biāo)識與端口映射關(guān)系；變電站網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D構(gòu)造。本發(fā)明提供一種通過檢測SV或GOOSE數(shù)據(jù)幀來提取裝置標(biāo)識的辦法，從而可以清晰明了地識別各級裝置的互聯(lián)關(guān)系。本發(fā)明不發(fā)送多余的監(jiān)測數(shù)據(jù)幀，也不占用過多地CPU資源，彌補了交換設(shè)備不可以解析三層信息的缺陷，使得網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞臉?gòu)造在二層設(shè)備上成為可能，為數(shù)字化變電站裝置的定位和檢修提供了直觀的辦法。
【專利說明】一種電力系統(tǒng)中提取裝置標(biāo)識的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于利用電力系統(tǒng)的【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及數(shù)字化變電站過程層通信系統(tǒng)與方法，尤其涉及一種電力系統(tǒng)中提取裝置標(biāo)識的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著數(shù)字化變電站實施技術(shù)的逐漸成熟和深入，數(shù)字化變電站的應(yīng)用實施已經(jīng)從最初面向站控層和間隔層發(fā)展到面向過程層，過程層的出現(xiàn)是數(shù)字化變電站區(qū)別于傳統(tǒng)變電站的重要特征，尤其是電子式互感器和智能開關(guān)的應(yīng)用逐漸成熟，變電站裝置的設(shè)計、安裝、調(diào)試和運行維護都將產(chǎn)生深刻的變革，簡便快速地進行最終施工結(jié)果和預(yù)期圖紙的比對工作成為系統(tǒng)能否迅速交付使用的關(guān)鍵。
[0003]在數(shù)字化變電站的施工過程中，各種裝置型號千差萬別，各種連線成千上萬，中間出現(xiàn)差錯也是在所難免，但是如何快速地進行修復(fù)可不是這么簡單的事情。在施工完成后，如果某個裝置出現(xiàn)異常需要更換時，新裝置替換老裝置的工作并不是簡單地物理替換，還需要修改備案或圖紙。在系統(tǒng)長時間地運行時，多個裝置都出現(xiàn)過改動而沒有及時進行備案時，問題的定位將會異常復(fù)雜。這對于站控層、間隔層以及過程層的數(shù)字化管理提出了新的挑戰(zhàn)。
[0004]由于數(shù)字化變電站的裝置發(fā)送的報文只有SV或者GOOSE，并且報文的源MAC (介質(zhì)訪問控制)和APPID (應(yīng)用標(biāo)識符)是和裝置一一對應(yīng)的，可以通過解析數(shù)據(jù)報文找到交換機和裝置的對應(yīng)關(guān)系。但是目前普遍使用的博通和邁威的交換芯片并不支持自定義字段的解析，如果使用專門的協(xié)議以采用CPU來進行解析，在線速的狀態(tài)下根本不現(xiàn)實。
[0005]在以太網(wǎng)系統(tǒng)中，如果需要構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)上各級裝置的拓?fù)潢P(guān)系，只需要各級裝置按照固定的格式來發(fā)送位置通告報文，然后由一個監(jiān)控設(shè)備來匯總，最后上報給網(wǎng)管界面，形成拓?fù)鋱D。但是在電力系統(tǒng)中，過程層只允許傳輸SV和GOOSE數(shù)據(jù)幀，不允許出現(xiàn)其他任何的數(shù)據(jù)幀，那么這種做法顯然不起效。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的問題是通過對電力系統(tǒng)中SV和GOOSE報文進行分析與處理，獲取到裝置和端口之間的映射關(guān)系，組建一張全網(wǎng)拓?fù)鋱D，快速準(zhǔn)確地定位各種裝置。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0008]一種電力系統(tǒng)中提取裝置標(biāo)識的方法，其特征在于包括以下步驟:監(jiān)聽數(shù)據(jù)幀；提取裝置標(biāo)識；分析裝置標(biāo)識；上報告警；上報裝置標(biāo)識與端口映射關(guān)系；變電站網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D構(gòu)造。
[0009]一種電力系統(tǒng)中提取裝置標(biāo)識的方法，其特征在于按以下步驟:步驟一監(jiān)聽數(shù)據(jù)幀:交換機監(jiān)聽從間隔層MU合并單元發(fā)送過來的SV采集值報文以及從間隔層的保護與智能單元發(fā)送過來的GOOSE報文；對數(shù)據(jù)幀的監(jiān)聽不影響當(dāng)前數(shù)據(jù)幀的存儲與轉(zhuǎn)發(fā)，所有數(shù)據(jù)幀能夠保持原樣的通過交換設(shè)備，按照預(yù)定的通道進行轉(zhuǎn)發(fā)；
[0010]步驟二提取裝置標(biāo)識:交換機提取正常的SV和GOOSE報文的裝置標(biāo)識，錯誤的報文直接丟棄；
[0011]步驟三分析裝置標(biāo)識及上報告警:CPU接收到裝置標(biāo)識后進行完整性校驗，對于出現(xiàn)的重復(fù)的、錯誤的或超多的物理標(biāo)識上報告警；對于正常的物理標(biāo)識，記錄到對應(yīng)的端口下；對裝置標(biāo)識的提取不影響當(dāng)前數(shù)據(jù)的存儲與轉(zhuǎn)發(fā)；
[0012]步驟四上報裝置標(biāo)識與端口映射關(guān)系以及變電站網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D構(gòu)造:CPU定時將所有端口學(xué)習(xí)到的裝置標(biāo)識通過MMS(制造報文規(guī)范ISO 9506)報文上報給管理平臺，在管理平臺上形成全網(wǎng)拓?fù)鋱D；同時管理平臺收集錯誤的告警信息進行展示，以定位具體的智能電子設(shè)備(IED)裝置信息。
[0013]所述的裝置標(biāo)識包括端口、類型、源MAC、虛擬局域網(wǎng)編號(VLAN)和應(yīng)用標(biāo)識符(APPID)，所述的類型包括新增、老化和超過數(shù)量限制。
[0014]交換機對錯誤數(shù)據(jù)幀的SV和GOOSE報文的裝置標(biāo)識不提取，錯誤類型包括CRC、超短和超長。
[0015]本發(fā)明可以快速偵測到裝置與交換機的連接關(guān)系發(fā)生的變化，最大誤差為一秒。對于提取到異常的裝置標(biāo)識可以提供告警，異常類型包括相同的裝置標(biāo)識出現(xiàn)在不同端口、同一端口出現(xiàn)過多的物理標(biāo)識、提取的物理標(biāo)識內(nèi)容不在可選范圍內(nèi)等。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D構(gòu)造時進行必要的檢查和校驗，對于明顯的異常提供告警。
[0016]本發(fā)明有益效果如下:
[0017]在本發(fā)明提供的技術(shù)方案中，通過監(jiān)聽SV和GOOSE數(shù)據(jù)幀，并對特定字段進行解析以獲取裝置標(biāo)識，不需要IED裝置發(fā)送身份報告報文就可以準(zhǔn)確定位各級裝置的網(wǎng)絡(luò)連接拓?fù)鋱D，能夠有效幫助電力系統(tǒng)中分析、診斷設(shè)備故障。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的提取裝置標(biāo)識處理流程圖。
[0019]圖2為本發(fā)明的上報裝置標(biāo)識的幀格式圖。
[0020]圖3為本發(fā)明的SV報文的幀格式圖。
[0021]圖4為本發(fā)明的GOOSE報文的幀格式圖。

【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進一步詳細(xì)闡述。圖1為本發(fā)明提取裝置標(biāo)識流程示意圖，所述方法具體包括以下步驟:
[0023]步驟101:在所有幀進入交換機之前，首先經(jīng)過FPGA芯片的處理，F(xiàn)PGA芯片的功能是監(jiān)聽收取到的數(shù)據(jù)。
[0024]步驟102:根據(jù)IEC-61850規(guī)約和IEEE 802.3協(xié)議規(guī)定的幀結(jié)構(gòu)識別出SV和GOOSE幀，非這兩種數(shù)據(jù)幀直接轉(zhuǎn)發(fā)給交換芯片。
[0025]步驟103:檢查報文長度是否在允許范圍內(nèi)(64 — 1518)，CRC是否正確，如果出現(xiàn)錯誤，直接丟棄。
[0026]步驟104:如果是正常的SV或GOOSE幀，則按照標(biāo)準(zhǔn)的報文格式進行解析，并提取收包端口、源MAC、VLAN, APPID，形成該條標(biāo)識的類型，包括新增、老化和超過數(shù)量限制；
[0027]具體的，對應(yīng)SV報文，如圖3，源MAC為幀頭偏移6字節(jié)后的6個字節(jié)；然后檢查TPID是否為0x8100，如果不是則丟棄，如果是，則VLAN為幀頭偏移14個字節(jié)后的2個字節(jié)；APPID為幀頭偏移18個字節(jié)后的2個字節(jié)。
[0028]對應(yīng)GOOSE報文，如圖4，源MAC為幀頭偏移6字節(jié)后的6個字節(jié)；然后檢查TPID是否為0x8100，如果不是則丟棄，如果是，則VLAN為幀頭偏移14個字節(jié)后的2個字節(jié)；APPID為幀頭偏移18個字節(jié)后的2個字節(jié)。
[0029]步驟105:FPGA芯片每一秒鐘上報一次裝置標(biāo)識更新情況，如圖2中的ID字段，具體的類型包括新增、老化和丟棄等三種。
[0030]進一步地，在具體實現(xiàn)時，每個功能模塊既可以放入單獨的功能器件，也可以用軟件或者邏輯代碼的形式運行在公共硬件平臺上，而不占用獨立的硬件結(jié)構(gòu)，以節(jié)省硬件成本。
[0031]以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種電力系統(tǒng)中提取裝置標(biāo)識的方法，其特征在于按以下步驟:步驟一監(jiān)聽數(shù)據(jù)幀:交換機監(jiān)聽從間隔層MU合并單元發(fā)送過來的SV采集值報文以及從間隔層的保護與智能單元發(fā)送過來的GOOSE報文；對數(shù)據(jù)幀的監(jiān)聽不影響當(dāng)前數(shù)據(jù)幀的存儲與轉(zhuǎn)發(fā)，所有數(shù)據(jù)幀能夠保持原樣的通過交換設(shè)備，按照預(yù)定的通道進行轉(zhuǎn)發(fā)； 步驟二提取裝置標(biāo)識:交換機提取正常的SV和GOOSE報文的裝置標(biāo)識，錯誤的報文直接丟棄； 步驟三分析裝置標(biāo)識及上報告警:CPU接收到裝置標(biāo)識后進行完整性校驗，對于出現(xiàn)的重復(fù)的、錯誤的或超多的物理標(biāo)識上報告警；對于正常的物理標(biāo)識，記錄到對應(yīng)的端口下；對裝置標(biāo)識的提取不影響當(dāng)前數(shù)據(jù)的存儲與轉(zhuǎn)發(fā)； 步驟四上報裝置標(biāo)識與端口映射關(guān)系以及變電站網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D構(gòu)造:CPU定時將所有端口學(xué)習(xí)到的裝置標(biāo)識通過MMS報文上報給管理平臺，在管理平臺上形成全網(wǎng)拓?fù)鋱D；同時管理平臺收集錯誤的告警信息進行展示，以定位具體的智能電子設(shè)備(IED)裝置信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)中提取裝置標(biāo)識的方法，其特征在于:所述的裝置標(biāo)識包括端口、類型、源MAC、虛擬局域網(wǎng)編號(VLAN)和應(yīng)用標(biāo)識符(APPID)，所述的類型包括新增、老化和超過數(shù)量限制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)中提取裝置標(biāo)識的方法，其特征在于:交換機對錯誤數(shù)據(jù)幀的SV或GOOSE報文的裝置標(biāo)識不提取，錯誤類型包括CRC、超短和超長。
【文檔編號】H02J13/00GK104506363SQ201410833048
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月26日
【發(fā)明者】任波, 汪勇飛, 袁成偉 申請人:武漢中元華電科技股份有限公司