专利名称：基于智能交换过程层网络虚拟二次回路监测方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字化变电站过程层采用交换机二次虚拟回路检测的技术领域，尤其涉及基于智能交换过程层网络虚拟二次回路监测方法及系统。
背景技术：
随着数字化变电站的工程实践的开展，与数字化变电站的相关的多项技术都取得了长足的进步，过程层采用交换机网络方案毫无疑问代表着未来技术发展的方向，但如何解决困扰已久的如何保证基于交换网络的变电站二次虚拟回路的可靠性的难题至今没有解决。通过仔细分析不难发现，困扰过程层网络方案的根本问题，正是普通的工业以太网交换机简单性、通用性的代价。解决这个难题是提高数字化变电站中继电保护的二次回路的可靠性，降低运维成本，推广数字化变电站技术的关键。以太网交换机的各交换节点无一例外都需要内存用于缓冲报文，当目的端口出现竞争时报文都需要排队；报文缓冲和端口排队现象是以太网交换机固有的特点，交换延时的不确定性和丢包的根本原因便在于此，内存不足会导致丢包，端口排队导致交换延时抖动。为此解决交换延时的不确定和丢包现象的核心在于优化交换机内部的资源管理，针对应用选择合适内存分配策略和端口队列调度机制。现有技术还没有对基于智能交换过程层网络虚拟二次回路监测方法及系统进行研究和开发。因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的不足，特别提供了基于智能交换过程层网络虚拟二次回路监测方法及系统。基于智能交换过程层网络虚拟二次回路监测方法，其特征在于，包含以下步骤:A:定量分析过程层网络虚拟二次回路支撑数据的标识及参数，交换时间延时测量、报告、采集，交换过程路径追踪及虚拟连线，交换资源消耗数据；B:识别并查找所述支撑数据中的ID通信数据；C:统计所述支撑数据中数据流量、通信端口速度、交换延时、交换成功率、交换内部资源消耗、端口队列深度、端口优先级；D:实时监测所述支撑数据中的实时状态、交换设备的实时状态，基于GMRP的网络接入设备的实时状态；E:实现步骤A至步骤D中的信息联动及统一管理，对交换设备数据中的异常进行处理。所述的方法，其中，所述步骤A中的支撑数据包括GOOSE及SV报文通信数据。所述的方法，其中，所述步骤B中的通信数据包括正常流量、突发流量、异常流量及组播规模。所述的方法，其中，步骤C中，所述交换延时包括IED设备和交换机之间，各交换机之间，不同目的端口的报文拷贝之间的交换延时和延时抖动状态包。所述的方法，其中，步骤E中，所述处理包括内存分配机制、端口队列调度机制、报文交换成功指标验证机制。基于智能交换过程层网络虚拟二次回路监测系统，其中，包括:一定量分析装置、一识别装置，以及级联设置在所述定量分析装置与所述识别装置之后的至少一统计装置；与所述统计装置相连的实时监测装置；分别与所述定量分析装置、所述识别装置、所述至少一统计装置及所述实时监测装置相连接的至少一控制装置；所述定量分析装置，用于定量分析过程层网络虚拟二次回路支撑数据的标识及参数，交换时间延时测量、报告、采集，交换过程路径追踪及虚拟连线，交换资源消耗数据；所述识别装置，用于识别并查找所述支撑数据中的ID通信数据；所述统计装置，用于统计所述支撑数据中数据流量、通信端口速度、交换延时、交换成功率、交换内部资源消耗、端口队列深度、端口优先级；所述实时监测装置，用于实时监测所述支撑数据中的实时状态、交换设备的实时状态，基于GMRP的网络接入设备的实时状态；所述控制装置，实现所述定量分析装置、所述识别装置、所述统计装置及所述实时监测装置中的信息联动及统一管理，对交换设备数据中的异常进行处理。所述的系统，其中，所述支撑数据包括GOOSE及SV报文通信数据。所述的系统，其中，所述识别装置中的通信数据包括正常流量、突发流量、异常流量及组播规模。所述的系统，其中，所述统计装置中，所述交换延时包括IED设备和交换机之间，各交换机之间，不同目的端口的报文拷贝之间的交换延时和延时抖动状态包。所述的系统，其中，所述控制装置中，所述处理包括内存分配机制、端口队列调度机制、报文交换成功指标验证机。采用上述方案，可以彻底解决过程层网络二次虚拟回路的可靠性的难题，有效消除或减少交换延时的不确定性，确保报文交换成功率，并全面提高系统本发明系统工作的稳定性。
图1是本发明方法的流程图；图2是本发明系统的结构示意图。
具体实施例方式以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。实施例1结合图1，为本发明方法流程图，基于智能交换过程层网络虚拟二次回路监测方法，其特征在于，包含以下步骤:A:定量分析过程层网络虚拟二次回路支撑数据的标识及参数，(通过S⑶文件读入全站数据的标识和参数)交换时间延时测量(对于同样一帧GOOSE报文(相同的APPID、ST num、SQ num)分别经过交换机1、中心交换机、交换机2时被监听装置捕捉后得到捕捉时间，那么从中心交换机捕捉时间减去交换机I的捕捉时间即为该帧GOOSE报文从交换机I到中心交换机的网络延时。同理可以得到该帧报文从中心交换机到交换机2的网络延时。)、报告(客户端可以记录每一个信号发生时间，收到的时间，界面展示出来)、采集(通过数据端口，以太网口或者光纤口，采集并存储)，交换过程路径追踪及虚拟连线(主要是通过IED设备之间的订阅关系，并通过APPID，MAC地址进行追踪识别)，交换资源消耗数据(内存的使用不超20% )；B:识别并查找所述支撑数据中的ID通信数据(可以根据报文类型，标识，源地址和目的地址等查找)；C:统计所述支撑数据中数据流量(800Mbps、其中GOOSE报文可达到30Mbps的处理分析能力，SV报文800Mbps)、通信端口速度(支持100M/1000Mbps，光口电口均支持)、交换延时(交换机内部IOus以内，可达到6us，即从某口接收到报文到从其他口发出该报文的时间)、交换成功率(100% )、交换内部资源消耗(cpu内存)、端口队列深度(10000个报文)、端口优先级(根据报文类型，优先转发goose报文，再根据报文的vlan的优先级进行)；D:实时监测所述支撑数据中的实时状态(数字化变电站的网络结构一般为星型结构，保护装置、合并单元、智能操作箱等分别接到不同的交换机上，这些交换机又通过级联接入到中心交换机，完成数据的交换与共享)、交换设备的实时状态(对交换机进行建模，可以实时监测交换机运行状态，如有异常将实时报告)，基于GMRP的网络接入设备的实时状态(物理连接后IS内可以建立通信报文收发)；E:实现步骤A至步骤D中的信息联动及统一管理(用图形直观显示网络运行状态，实时报告，层次清晰展示)，对交换设备数据中的异常进行处理(由于监听装置接入到每个交换机，不通过任何网络传输路径直接可以接收到源报文，并通过各个交换机抓取到的报文对比，可更快的定位故障出现在交换过程中的哪个环节)。所述的方法，其中，所述步骤A中的支撑数据包括G00SE及SV报文通信数据(变电站过程层传输的数据为G00SE面向通用对象的变电站事件和SV采样值报文，对数字化变电站中的G00SE报文和SV采样值报文进行实时分析、记录，并以图形化的界面向用户实时展示分析结果，使不可见的网络通信过程能形象、生动的展示给用户，使用户能及时、形象的了解网络的通信状态)。所述的方法，其中，所述步骤B中的通信数据包括正常流量、突发流量、异常流量及组播规模(正常流量低于950M，突发流量30%，异常流量1050M，组播规模试验个数80个MU)。 所述的方法，其中，步骤C中，所述交换延时包括IED设备和交换机之间，各交换机之间，不同目的端口的报文拷贝之间的交换延时和延时抖动状态包(交换延时10us，丢包为0，延时抖动在2us内)。所述的方法，其中，步骤E中，所述处理包括内存分配机制、端口队列调度机制、报文交换成功指标验证机制(按照优先级调度，报文交换成功率100%，交换机会记录收发的报文数，可以与报文源端比较)。
实施例2基于智能交换过程层网络虚拟二次回路监测系统，其中，包括:一定量分析装置、一识别装置，以及级联设置在所述定量分析装置与所述识别装置之后的至少一统计装置；与所述统计装置相连的实时监测装置；分别与所述定量分析装置、所述识别装置、所述至少一统计装置及所述实时监测装置相连接的至少一控制装置；所述定量分析装置，用于定量分析过程层网络虚拟二次回路支撑数据的标识及参数，交换时间延时测量、报告、采集，交换过程路径追踪及虚拟连线，交换资源消耗数据；所述识别装置，用于识别并查找所述支撑数据中的ID通信数据；所述统计装置，用于统计所述支撑数据中数据流量、通信端口速度、交换延时、交换成功率、交换内部资源消耗、端口队列深度、端口优先级；所述实时监测装置，用于实时监测所述支撑数据中的实时状态、交换设备的实时状态，基于GMRP的网络接入设备的实时状态；所述控制装置，实现所述定量分析装置、所述识别装置、所述统计装置及所述实时监测装置中的信息联动及统一管理，对交换设备数据中的异常进行处理。所述的系统，其中，所述支撑数据包括GOOSE及SV报文通信数据。所述的系统，其中，所述识别装置中的通信数据包括正常流量、突发流量、异常流量及组播规模。所述的系统，其中，所述统计装置中，所述交换延时包括IED设备和交换机之间，各交换机之间，不同目的端口的报文拷贝之间的交换延时和延时抖动状态包。所述的系统，其中，所述控制装置中，所述处理包括内存分配机制、端口队列调度机制、报文交换成功指标验证机。应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
权利要求
1.关于智能交换过程层网络虚拟二次回路监测方法，其特征在于，包含以下步骤: A:定量分析过程层网络虚拟二次回路支撑数据的标识及参数，交换时间延时测量、报告、采集，交换过程路径追踪及虚拟连线，交换资源消耗数据； B:识别并查找所述支撑数据中的ID通信数据； C:统计所述支撑数据中数据流量、通信端口速度、交换延时、交换成功率、交换内部资源消耗、端口队列深度、端口优先级； D:实时监测所述支撑数据中的实时状态、交换设备的实时状态，基于GMRP的网络接入设备的实时状态； E:实现步骤A至步骤D中的信息联动及统一管理，对交换设备数据中的异 常进行处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A中的支撑数据包括GOOSE及SV报文通信数据。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B中的通信数据包括正常流量、突发流量、异常流量及组播规模。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤C中，所述交换延时包括IED设备和交换机之间，各交换机之间，不同目的端口的报文拷贝之间的交换延时和延时抖动状态包。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤E中，所述处理包括内存分配机制、端口队列调度机制、报文交换成功指标验证机制。
6.关于智能交换过程层网络虚拟二次回路监测系统，其特征在于，包括:一定量分析装置、一识别装置，以及级联设置在所述定量分析装置与所述识别装置之后的至少一统计装置；与所述统计装置相连的实时监测装置；分别与所述定量分析装置、所述识别装置、所述至少一统计装置及所述实时监测装置相连接的至少一控制装置； 所述定量分析装置，用于定量分析过程层网络虚拟二次回路支撑数据的标识及参数，交换时间延时测量、报告、采集，交换过程路径追踪及虚拟连线，交换资源消耗数据； 所述识别装置，用于识别并查找所述支撑数据中的ID通信数据； 所述统计装置，用于统计所述支撑数据中数据流量、通信端口速度、交换延时、交换成功率、交换内部资源消耗、端口队列深度、端口优先级； 所述实时监测装置，用于实时监测所述支撑数据中的实时状态、交换设备的实时状态，基于GMRP的网络接入设备的实时状态； 所述控制装置，实现所述定量分析装置、所述识别装置、所述统计装置及所述实时监测装置中的信息联动及统一管理，对交换设备数据中的异常进行处理。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述支撑数据包括GOOSE及SV报文通信数据。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述识别装置中的通信数据包括正常流量、突发流量、异常流量及组播规模。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述统计装置中，所述交换延时包括IED设备和交换机之间，各交换机之间，不同目的端口的报文拷贝之间的交换延时和延时抖动状态包。
10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述控制装置中，所述处理包括内存分配机制、端口 队列调度机制、报文交换成功指标验证机。
全文摘要
本发明公开了基于智能交换过程层网络虚拟二次回路监测方法及系统。其中方法中包含以下步骤A定量分析过程层网络虚拟二次回路支撑数据的标识及参数，交换时间延时测量、报告、采集，交换过程路径追踪及虚拟连线，交换资源消耗数据；B识别并查找所述支撑数据中的ID通信数据；C统计所述支撑数据中数据流量、通信端口速度、交换延时、交换成功率、交换内部资源消耗、端口队列深度、端口优先级；D实时监测所述支撑数据中的实时状态、交换设备的实时状态，基于GMRP的网络接入设备的实时状态；E实现步骤A至步骤D中的信息联动及统一管理，对交换设备数据中的异常进行处理。
文档编号H04L12/26GK103095525SQ201210595889
公开日2013年5月8日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者刘四聪, 王清玲, 朱广名, 竹之涵, 陈宏辉, 曹彦朝, 陈海波, 张学强, 郑小丽, 高学强, 廖晓春 申请人:广东电网公司茂名供电局, 广州思唯奇计算机科技有限公司