一種基于智能變電站的二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及智能變電站監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于智能變電站的二次 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，在智能變電站中，主要利用網(wǎng)絡(luò)報文記錄分析裝置對全站各種網(wǎng)絡(luò)報文，包 括：快速報文、中速報文、低俗報文、原始數(shù)據(jù)報文、文件傳輸功能報文、時間同步報文、訪問 控制命令報文等進(jìn)行實時監(jiān)視、捕捉、記錄、分析和統(tǒng)計。網(wǎng)絡(luò)報文記錄分析裝置與站內(nèi)其 他設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)連接方式如圖1所示，即圖1為網(wǎng)絡(luò)報文記錄分析裝置在二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)中的 位置。其中，網(wǎng)絡(luò)報文記錄分析裝置是重要的第三方監(jiān)測設(shè)備，而且是智能變電站二次設(shè)備 網(wǎng)絡(luò)中的信息匯總節(jié)點，從圖可以看出。但當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)報文記錄分析裝置僅僅是對網(wǎng)絡(luò)流 量以及各種協(xié)議報文本身進(jìn)行分析，未實現(xiàn)對二次設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)測。
[0003] 具體地，現(xiàn)有技術(shù)主要通過SNMP簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議進(jìn)行監(jiān)測，由交換機(jī)實現(xiàn)自己 的管理信息庫MIB，監(jiān)測終端通過SNMP協(xié)議的GET操作定期讀取交換機(jī)運行狀態(tài)，或者當(dāng) 交換機(jī)監(jiān)測指標(biāo)發(fā)生變化時，由交換機(jī)主動通過TRAP報告上報事件。該技術(shù)的不足：主要 體現(xiàn)在各廠家交換機(jī)對SNMP協(xié)議的支持程度不同，不能覆蓋所有需要監(jiān)測的運行指標(biāo)；此 外，在智能變電站中已經(jīng)有標(biāo)準(zhǔn)的61850通信協(xié)議，再采用SNMP協(xié)議使得整個通信協(xié)議體 系復(fù)雜，難以管理。
[0004] 進(jìn)一步地，目前國家電網(wǎng)公司《國調(diào)中心關(guān)于強(qiáng)化電力系統(tǒng)時間同步監(jiān)測管理工 作的通知（調(diào)自〔2014〕53號）》已經(jīng)就變電站時鐘質(zhì)量在線監(jiān)測的方案進(jìn)行說明，即主、 從時鐘和被授時設(shè)備主動上送自身的時鐘同步狀態(tài)，并通過站內(nèi)現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)對其進(jìn)行監(jiān) 測。其不足之處在于：監(jiān)控系統(tǒng)本身的時間就是由站內(nèi)時鐘進(jìn)行對時的，不是利用第三方設(shè) 備進(jìn)行獨立監(jiān)測，此外，主時鐘本身的精度如果出現(xiàn)偏差無法監(jiān)測到。
[0005] 更進(jìn)一步地，變電站內(nèi)的保護(hù)裝置、測控裝置、合并單元、智能終端的模擬量、開關(guān) 量狀態(tài)，自檢信息、告警信息均可以通過監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測。其不足之處在于：裝置的通信 狀態(tài)、光口狀態(tài)、光功率等未納入監(jiān)測范圍；且目前在信息專業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)有對服務(wù)器運行狀 態(tài)監(jiān)測的成熟技術(shù)，但在變電站中，對監(jiān)控系統(tǒng)等服務(wù)器監(jiān)測尚未見到。 【實用新型內(nèi)容】
[0006] 本實用新型所要解決的技術(shù)問題是如何實現(xiàn)實時、高效對智能變電站二次設(shè)備狀 態(tài)進(jìn)行監(jiān)測的關(guān)鍵問題。
[0007] 為此目的，本實用新型提出了一種基于智能變電站的二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，包 括：網(wǎng)絡(luò)報文記錄裝置、采集裝置、時鐘精度監(jiān)測裝置以及人機(jī)接口；
[0008] 其中，所述二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)包括：時鐘質(zhì)量監(jiān)測模塊、交換機(jī)監(jiān)測模塊、保 護(hù)/測控監(jiān)測模塊、服務(wù)器監(jiān)測模塊；
[0009] 所述交換機(jī)監(jiān)測模塊，用于監(jiān)測交換機(jī)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、Vlan劃分表、端口鏈路狀 態(tài)、各端口光強(qiáng)、端口流量、錯誤報文統(tǒng)計、丟幀、流量越限和/或鏈路中斷；
[0010] 所述服務(wù)器監(jiān)測模塊，用于監(jiān)測智能變電站服務(wù)器的CPU負(fù)載、內(nèi)存使用率、磁盤 使用率、網(wǎng)卡狀態(tài)和/或主板狀態(tài)；
[0011] 所述保護(hù)/測控監(jiān)測模塊，用于對智能變電站保護(hù)裝置、測控裝置、合并單元和/ 或智能終端智能設(shè)備的工作電壓、運行溫度、裝置參數(shù)、裝置銘牌、裝置運行時鐘、自檢信 息、告警及閉鎖節(jié)點狀態(tài)、負(fù)荷率、通訊端口狀態(tài)、端口流量、檢修狀態(tài)和/或程序/模型/ 配置版本信息狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測；
[0012] 所述時鐘質(zhì)量監(jiān)測模塊，用于對智能變電站主備、主從時鐘的運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測， 對時鐘輸出的信號精度進(jìn)行監(jiān)測，以及對站內(nèi)智能設(shè)備時鐘同步的效果進(jìn)行監(jiān)測。
[0013] 進(jìn)一步地，所述服務(wù)器監(jiān)測模塊還可以監(jiān)測進(jìn)程狀態(tài)、進(jìn)程的CPU占用率、內(nèi)存使 用率、網(wǎng)絡(luò)占用率、響應(yīng)時間和/或活動情況，其中，所述服務(wù)器監(jiān)測模塊包括：狀態(tài)獲取子 模塊、狀態(tài)解析子模塊、狀態(tài)展示子模塊以及遠(yuǎn)程訪問子模塊。
[0014] 進(jìn)一步地，所述服務(wù)器監(jiān)測模塊還可以監(jiān)測智能變電站站控層網(wǎng)絡(luò)的連接狀況、 網(wǎng)絡(luò)流量和/或網(wǎng)絡(luò)報文異常。
[0015] 本實用新型公開了一種基于智能變電站的二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，通過對智能變 電站服務(wù)器、時鐘同步系統(tǒng)、交換機(jī)、自動化設(shè)備的運行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測，實現(xiàn)實時、高效 地獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)，進(jìn)而提高變電站工作的智能化與適用性。
【附圖說明】
[0016] 通過參考附圖會更加清楚的理解本實用新型的特征和優(yōu)點，附圖是示意性的而不 應(yīng)理解為對本實用新型進(jìn)行任何限制，在附圖中：
[0017] 圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中網(wǎng)絡(luò)報文記錄分析裝置與變電站站內(nèi)其他設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)連 接方式圖；
[0018] 圖2示出了本實用新型實施例中的一種基于智能變電站的二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系 統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖；
[0019] 圖3示出了本實用新型實施例中的一種基于智能變電站的二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系 統(tǒng)整理部署圖；
[0020] 圖4示出了交換機(jī)狀態(tài)監(jiān)測連接方式圖；
[0021] 圖5示出了服務(wù)器狀態(tài)監(jiān)測連接方式圖；
[0022] 圖6示出了服務(wù)器監(jiān)測程序結(jié)構(gòu)圖；
[0023] 圖7示出了智能設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測連接方式圖；
[0024] 圖8示出了時鐘質(zhì)量監(jiān)測連接方式圖；
[0025] 圖9示出了乒乓原理圖。
【具體實施方式】
[0026] 下面將結(jié)合附圖對本實用新型的實施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0027] 為了更好的理解與應(yīng)用本實用新型提出的一種基于智能變電站的二次設(shè)備狀態(tài) 監(jiān)測系統(tǒng)以如下附圖示例進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0028] 如圖2所示，為基于智能變電站的二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)。
[0029] 具體地，基于智能變電站的二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)包括：網(wǎng)絡(luò)報文記錄 裝置、采集裝置、時鐘精度監(jiān)測裝置以及人機(jī)接口。
[0030] 如圖3所示，為基于智能變電站的二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)整體部署圖。
[0031] 具體地，不僅僅包括上述所述的基于智能變電站的二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)硬件結(jié) 構(gòu)，基于硬件結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的系統(tǒng)軟件模塊包括時鐘質(zhì)量監(jiān)測、交換機(jī)監(jiān)測模塊、保護(hù)/測控監(jiān) 測模塊、服務(wù)器監(jiān)測模塊。
[0032] 由于智能變電站信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化，使得交換機(jī)成為關(guān)鍵設(shè)備，是整個變電站網(wǎng)絡(luò) 鏈路的重要節(jié)點。交換機(jī)運行狀態(tài)的好壞直接關(guān)系到二次設(shè)備功能能否正常發(fā)揮作用。目 前交換機(jī)的故障一般有光口損壞導(dǎo)致數(shù)據(jù)鏈路中斷、光功率低導(dǎo)致的丟幀、VLAN劃分不合 理等等。對交換機(jī)運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測并實時報警，可以預(yù)防并及時處理可能出現(xiàn)的問題，防 止因網(wǎng)絡(luò)故障導(dǎo)致其他智能設(shè)備的通信故障。變電站二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)一般分為過程層網(wǎng)絡(luò)和 站控層網(wǎng)絡(luò)，每個網(wǎng)絡(luò)又劃分為A網(wǎng)和B網(wǎng)，交換機(jī)狀態(tài)監(jiān)測的監(jiān)測對象即為過程層網(wǎng)絡(luò)和 站控層網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有交換機(jī)。
[0033] 具體地，基于智能變電站的二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)與站內(nèi)交換機(jī)的連接方式，如 圖4所示。其中，交換機(jī)監(jiān)測模塊用于監(jiān)測交換機(jī)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、Vlan劃分表、端口鏈路 狀態(tài)、各端口光強(qiáng)、端口流量、錯誤報文統(tǒng)計、丟幀、流量越限和/或鏈路中斷。
[0034] 進(jìn)一步地，IEC61850標(biāo)準(zhǔn)是智能變電站通信標(biāo)準(zhǔn)，交換機(jī)作為站內(nèi)智能設(shè)備，可統(tǒng) 一按照IEC61850標(biāo)準(zhǔn)對裝置進(jìn)行建模，并采用MMS協(xié)議與二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行信息 交互，實現(xiàn)交換機(jī)狀態(tài)監(jiān)測功能。實現(xiàn)時，二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的交換機(jī)監(jiān)測模塊作為 IEC61850客戶端，交換機(jī)作為服務(wù)器端，二者之間通過MMS協(xié)議通信。交換機(jī)建立標(biāo)準(zhǔn)的 61850模型，在icd模型文件的數(shù)據(jù)集中預(yù)定義要上送的數(shù)據(jù)集?？蛻舳丝梢酝ㄟ^總召的方 式，對交換機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行查詢；也可以設(shè)置交換機(jī)服務(wù)端的數(shù)據(jù)上送周期，服務(wù)端定期向客 戶端報告本機(jī)狀態(tài)；服務(wù)端也可利用觸發(fā)報告，在發(fā)生告警或故障時主動上送報告至客戶 端。通過這三種報告方式實現(xiàn)對交換機(jī)狀態(tài)的定期或?qū)崟r獲取。其中，交換機(jī)的icd模型 中多個重要的邏輯節(jié)點定義如下：
[0035] 表1所示為端口統(tǒng)計邏輯節(jié)點APST類結(jié)構(gòu)：
[0036]
[0037]
[0038] 表2所示為端口鄰居信息邏輯節(jié)點APNE類結(jié)構(gòu)：
[0039]
[0040] 表3所示為告警信息邏輯節(jié)點GGIO類結(jié)構(gòu)：
[0041]
[0042] 由于變電站內(nèi)服務(wù)器主要是指如監(jiān)控系統(tǒng)、遠(yuǎn)動系統(tǒng)、保護(hù)信息子站等站控層設(shè) 備或主機(jī)，這些服務(wù)器是全站信息重要的處理中心，同時與調(diào)度系統(tǒng)通信，負(fù)責(zé)信息的上送 與命令的執(zhí)行。這些服務(wù)器一旦發(fā)生故障，將對變電站安全運行造成嚴(yán)重影響。通常服務(wù) 器的故障主要表現(xiàn)有：服務(wù)器與智能設(shè)備的物理連接故障：網(wǎng)口連接異常；服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)流 量異常：由于網(wǎng)絡(luò)接口異常、網(wǎng)絡(luò)攻擊或網(wǎng)絡(luò)程序問題，導(dǎo)致大量無效報文占用過多網(wǎng)絡(luò)資 源，影響正常通信；服務(wù)器CPU負(fù)載異常：由于病毒感染或某些進(jìn)程死鎖，導(dǎo)致CPU占用率 過高，從而導(dǎo)致應(yīng)用程序無法獲得有效CPU資源，不能提供正常服務(wù)；服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)接口異 常：由于服務(wù)器收到大量信息請求，造成信息隊列裝滿，從而將有效請求丟棄的異常；服務(wù) 器磁盤空間異常：當(dāng)磁盤空間不足或磁盤有壞道時，會導(dǎo)致系統(tǒng)處理變緩、程序退出或系統(tǒng) 崩潰；服務(wù)器內(nèi)存異常：如內(nèi)存不足導(dǎo)致程序正常的頁面請求不能及時處理，影響程序響 應(yīng)速度，或?qū)е鲁绦虮罎?；?yīng)用程序異常：應(yīng)用程序進(jìn)程的各種異常如磁盤讀寫錯誤、內(nèi)存 溢出、死循環(huán)、數(shù)據(jù)庫讀寫異常等，導(dǎo)致不能完成正常功能。因此，對服務(wù)器運行狀態(tài)進(jìn)行有 效的監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)問題時及早處理，對于設(shè)備運行安全、防止故障擴(kuò)大化至關(guān)重要。
[0043] 具體地，服務(wù)器主要通過站內(nèi)站控層交換機(jī)與基于智能變電站的二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān) 測系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)報