变电站信息实时感知和传输交换方法与流程

本发明属于智能变电站通信传输领域，尤其是涉及一种变电站信息实时感知和传输交换方法。
背景技术：
：工业以太网交换机作为站内信息交换传输设备，在变电站中普遍应用，但受限于交换机数据转发处理原理，只能处理到mac地址等二层以太网信息，无法实现业务感知，不会解析goose、sv报文内容，不能感知交换机每个业务端口相连接的ied设备，交换机业务配置完全依赖于手动配置，不能实现精确到继电保护业务流的安全信息传输和交换，出错率高，而且相对繁琐。解决变电站信息通信不透明，不可见的问题，实现站内通信业务的智能感知，并提供了一种基于业务流的信息交换传输方法，大大提升站内通信的可靠性和安全性，技术实现要素：本发明的目的在于提供一种变电站信息实时感知和传输交换方法，以解决变电站信息通信不透明、出错率高的问题。为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：变电站信息实时感知和传输交换方法，包括：业务感知处理单元、业务传输交换引擎、管理单元和业务逻辑单元，采用如下步骤：(1)首先通过业务逻辑单元解析导入的scd文件，分析出其中智能变电站中各个间隔ied设备信息，通过ied设备通信能力描述，提取出变电站通信网络的逻辑拓扑和对应关系，建立ied设备业务订阅/发布关系以及设备相关appid的业务逻辑映射，在变电站信息交换中形成虚拟二次回路；(2)然后将解析后得到的业务逻辑映射保存在管理单元中，管理单元以伺服的方式监听变电站全站智能设备上线信息；(3)当变电站过程层设备产生的继电保护业务流goose、sv业务报文经过业务感知处理单元时，业务感知处理单元将对报文的内部ethertype和appid字段进行检查，确认报文的性质；(4)如果业务感知处理单元确认的报文和管理单元解析的业务逻辑匹配，则业务感知处理单元将报文转交给业务传输交换引擎，由业务传输交换引擎完成业务数据的转发。本方案通过感知到的实时继电保护业务信息流，结合scd文件中通信逻辑关系，能够自动为业务分配合适的通信路径，实现精确到继电保护业务流的安全信息传输和交换，并为实现变电站业务全景实时监视实时提供了技术保障。进一步的，所述的业务数据的转发步骤包括:(1)报文首先由业务感知处理单元进行业务识别，通过查找包头，如检测识别到业务的ethertype不是x88ba/0x88b8，则为非goose或者smv业务，直接交给交换处理引擎，依照常规二层工业以太网交换机的转发方式进行业务转发；如检测识别到业务的ethertype为x88ba/0x88b8，则为goose或者smv业务，根据appid划分规则，检查appid正确性，若正确，则进入步骤(2)；(2)根据检测到的appid查找交换机的虚拟二次回路转发表，如果该appid不在虚拟二次回路转发表中，则将直接将该报文丢弃并给出告警提示；如果该appid与虚拟二层回来转发表的appid匹配，则fpga将业务转交给交换处理引擎，从指定路径完成报文转发。进一步的，所述的appid正确性范围为：smv业务appid大于0x4000；goose业务appid小于等于0x4000。进一步的，所述的虚拟二次回路建立过程如下：(1)交换解析得到业务逻辑关系表；(2)伺服方式检测发布端业务；(3)伺服方式检测订阅设备消息，如果未检测到，则将业务状态标记为“未”同步；(4)如果检测到订阅设备消息，则为该业务的发布/订阅以虚拟二次回路的形式建立通信链路完成业务的转发；(5)业务发布/订阅物理端口介入位置发生改变，重复步骤(2)-(4)。附图说明图1、本发明的技术原理框图；图2、本发明的appid的业务转发流程图；图3、本发明的虚拟二次回路建立流程图。具体实施方式术语解释：sv报文:智能变电站过程层网络模拟量(电流电压采样值)传送所采用的一种报文格式。goose报文:是iec61850标准定义的一种通用的以对象为中心的变电站事件抽象模型，提供(如命令、告警等)快速传输的机制，可用于跳闸和故障录波启动等。scd为变电站iec61850标准中substationconfigurationdescription的缩写，即全站系统配置文件。如图1所示，本发明包括业务感知处理单元a、业务传输交换引b擎、管理单元c和业务逻辑单元d。在传统的信息交换设备增加了业务感知处理单元a和业务逻辑单元d。业务感知处理单元a，由fpga构成，用于感知识别变电站过程层设备产生的继电保护业务流报文，建立该端口和appid的存储表；业务传输交换引擎b，由交换芯片构成，用于业务数据的转发；管理单元c，用于对业务感知处理单元、业务传输交换引擎进行配置管理；业务逻辑单元d，用于导入智能变电站scd文件，建立ied设备业务订阅/发布关系以及设备相关appid的业务逻辑映射。配合增加的单元，采用如下步骤：(1)首先通过业务逻辑单元解析导入的scd文件，分析出其中智能变电站中各个间隔ied设备信息，通过ied设备通信能力描述，提取出变电站通信网络的逻辑拓扑和对应关系，建立ied设备业务订阅/发布关系以及设备相关appid的业务逻辑映射，在变电站信息交换中形成虚拟二次回路；该方案的关键在于虚拟二次回路转发表(即基于appid的业务转发表)的生成和维护，scd文件中解析到的每一个appid，在变电站信息交换中形成虚拟二次回路；(2)然后将解析后得到的业务逻辑映射保存在管理单元中，管理单元以伺服的方式监听变电站全站智能设备上线信息；(3)当变电站过程层设备产生的继电保护业务流goose、sv业务报文经过业务感知处理单元时，业务感知处理单元将对报文的内部ethertype和appid字段进行检查，确认报文的性质；(4)如果业务感知处理单元确认的报文和管理单元解析的业务逻辑匹配，则业务感知处理单元将报文转交给业务传输交换引擎，由业务传输交换引擎完成业务数据的转发。变电站过程层设备产生的继电保护业务流goose、sv业务报文，a处理识别报文、appid，并建立该端口和appid的存储表；d导入智能变电站scd文件，建立ied设备业务订阅/发布关系以及设备相关appid的业务逻辑映射。将两张存储表对应比较合并即可以完确定继电保护业务传输交换的路由映射关系。在前端增加通信设备的前段增加业务感知处理单元a后，可以灵活的对报文进行处理；对sv报文和goose报文进行智能识别；实现了基于业务流的信息传输与交换。在管理单元c的后端增业务逻辑单元d和业务感知处理单元a后，可以分析处理scd文件，识别ied设备和交换机端口之间的连接关系，感知和解析变电站继电保护业务信息，实现精确到业务流的安全传输和交换方法。本发明通过建立端口和ied设备的存储表、连接绑定关系，解析继电保护业务报文信息，并通过解析scd文件，完成基于继电保护业务流的信息传输交换，解决了变电站信息通信不透明，不可见的问题，实现站内通信业务的智能感知，并提供了一种基于业务流的信息交换传输方法，大大提升站内通信的可靠性和安全性，并为实现变电站业务全景实时监视实时提供了技术保障。继电保护业务报文格式如下：dasaox8100videthertypeappidpayloadcrc通过a读取ethertype字段可以确定报文的性质，其中：ethertype＝0x88ba，报文为smv报文ethertype＝0x88b8，报文为goose报文在完成ethertype字段解析后，将进一步解析appid字段。继电保护业务流感知机制，就是把goose报文或者smv报文的appid域解析出来，并在内存中建立一个端口与该端口接收到的appid的对应表，然后再通过系统测接口转发给交换处理芯片，否则直接通过系统测接口转发给交换处理芯片。通过对scd文件解析，可以得到每条goose和sv报文的发布者-订阅者关系，还可以预知包括每个ide设备的发送/接收报文通信流量，网络中报文的种类和每种报文的流量，报文之间的优先级关系，每种报文的正常流量，突发流量和异常流量等重要信息。通过应用对异常报文及流量的识别与控制技术，当发现异常时可以有效隔离并定位故障设备，确保某一虚拟回路上的设备故障时不会影响其它回路，同理，通过对特定虚拟回路网络通信状况的监测快速定位故障设备。最后，研究继电保护网络化应用方式下报文传输延时、链路质量、流量异常、同步状态等的监测告警技术，实现网络运行状况可视化监控。智能变电站信息交换设备解析scd文件得到的业务逻辑关系表如下：通过a感知到的实时继电保护业务信息流，结合scd文件中通信逻辑关系，能够自动为业务分配合适的通信路径，实现基于继电保护业务流的信息传输交换。scd文件中解析到的每一个appid，在变电站信息交换中形成虚拟二次回路。如图2所示，基于继电保护信息流(appid)的业务转发流程图业务转发流程为：(1)报文首先由fpga进行业务识别，通过查找包头如检测识别到业务为非goose或者smv业务(ethertype为0x88ba/0x88b8)则将业务直接交给交换处理引擎，依照常规二层工业以太网交换机的转发方式进行业务转发，如检测识别到业务为goose或者smv业务(ethertype为0x88ba/ox88b8)，则将根据appid划分规则首先检查appid正确性(smv业务appid大于0x4000；goose业务appid小于等于0x4000)；(2)根据检测到的appid查找交换机的虚拟二次回路转发表，如果该appid不在虚拟二次回路转发表中，则将直接将该报文丢弃并给出告警提示；如果该appid与虚拟二层回来转发表的appid匹配，则fpga将业务转交给交换处理引擎，从指定路径完成报文转发。如图3所示，本发明的虚拟二次回路建立流程如下：(1)交换解析得到业务逻辑关系表。(2)伺服方式检测发布端业务。(3)伺服方式检测订阅设备消息，如果未检测到，则将业务状态标记为“未”同步。(4)如果检测到订阅设备消息，则为该业务的发布/订阅以虚拟二次回路的形式建立通信链路完成业务的转发。(5)业务发布/订阅物理端口介入位置发生改变，重复步骤2-4。虚拟二次回路如下表所示：当前第1页12