智能终端goose端口独立性的检测系统及方法
【专利摘要】本发明实施例公开了一种智能终端GOOSE端口独立性的检测系统及方法，用于对被测智能终端的GOOSE端口的独立性进行检测，所述检测系统包括：数字式继电保护测试仪、网络性能测试仪以及报文抓取设备；其中，网络性能测试仪向被测智能终端的第一GOOSE端口发送无效背景数据，数字式继电保护测试仪向被测智能终端的第二GOOSE端口发送有效GOOSE数据和控制命令，测试控制命令的执行时间，判断第一GOOSE端口的无效背景数据对第二GOOSE端口性能的影响；网络性能测试仪向被测智能终端的第一GOOSE端口发送有效背景数据，重启被测智能终端，根据在重启过程中所述报文抓取设备是否抓取到所述有效背景数据，判断第一GOOSE端口和第二GOOSE端口之间的独立性。
【专利说明】智能终端GOOSE端口独立性的检测系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统变电站自动化【技术领域】，尤其涉及智能变电站智能终端的检测领域，具体的讲是一种对智能终端装置的GOOSE端口的独立性进行检测的系统及方法，用以判断被测装置的GOOSE端口独立性是否符合标准要求。
【背景技术】
[0002]智能终端作为变电站中新出现的一种IED设备，适用于智能变电站内多种一次开关间隔或变压器间隔。其最主要的两个功能是:1)接收过程层网络的控制指令或继电保护装置的直接控制指令，并驱动响应的出口回路完成对一次设备的控制功能；2)采集一次设备的位置信号、报警信号等实时数据，通过GOOSE服务发布至过程层网络。
[0003]智能终端在智能变电站中处于关键位置，对其可靠性要求极高，在任何时候都要可靠动作，不出现拒动和误动的情况。在《智能变电站智能终端技术规范》4.2.7中规定“智能终端应至少带有I个本地通信接口(调试口)、2个独立的GOOSE接口 ”，即智能终端的GOOSE端口之间应该完全独立，不能存在端口之间的数据交换。
[0004]目前，现有的对智能终端设备的GOOSE端口独立性进行检测的方法为:被测网络报文记录及分析装置的通信接口应独立于记录端口，通过通信接口查新被测装置的相关信息。被测网络报文记录及分析装置的任意两个端口接至网络性能测试仪，网络性能测试仪向其中一个端口发送数据，查新被测装置的记录文件，应只有相应端口的记录文件，其他记录端口无记录文件。对于独立的端口，各种报文宜按协议类型进行记录存储。
[0005]但是，现有的检测方法存在以下缺陷:如果两个端口相互之间不是独立的，可以有数据交互，那么数据进入GOOSE端口之后，可以通过程序控制数据的流向，从而使得进入该端口的数据不再进入其他端口，可能造成被测智能设备通过程序控制数据从而达到端口独立的假象。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种检测智能变电站智能终端设备GOOSE端口独立性的系统及方法，以解决目前的检测方法对智能终端的GOOSE端口独立性测试可能出现误差的问题。
[0007]为实现上述目的，本发明实施例公开了一种智能终端GOOSE端口独立性的检测系统，用于对被测智能终端的GOOSE端口的独立性进行检测，所述检测系统包括:数字式继电保护测试仪、网络性能测试仪以及报文抓取设备；其中，所述数字式继电保护测试仪、网络性能测试仪和报文抓取设备分别与所述被测智能终端相连接；所述网络性能测试仪向所述被测智能终端的第一 GOOSE端口发送无效背景数据，所述数字式继电保护测试仪向所述被测智能终端的第二 GOOSE端口发送有效GOOSE数据和控制命令，测试所述控制命令的执行时间，判断所述第一 GOOSE端口的无效背景数据对所述第二 GOOSE端口性能的影响；所述网络性能测试仪向所述被测智能终端的第一 GOOSE端口发送有效背景数据，重启所述被测智能终端，根据在重启过程中所述报文抓取设备是否抓取到所述有效背景数据，判断所述第一GOOSE端口和第二 GOOSE端口之间的独立性。
[0008]为实现上述目的，本发明还公开了一种利用上述的检测系统进行智能终端GOOSE端口独立性的检测方法，包括:所述网络性能测试仪向所述被测智能终端的第一 GOOSE端口发送无效背景数据，所述数字式继电保护测试仪向所述被测智能终端的第二 GOOSE端口发送有效GOOSE数据和控制命令，测试所述控制命令的执行时间，判断所述第一 GOOSE端口的无效背景数据对所述第二 GOOSE端口性能的影响；所述网络性能测试仪向所述被测智能终端的第一 GOOSE端口发送有效背景数据，重启所述被测智能终端，根据在重启过程中所述报文抓取设备是否抓取到所述有效背景数据，判断所述第一 GOOSE端口和第二 GOOSE端口之间的独立性。
[0009]本发明实施例的检测智能变电站智能终端设备GOOSE端口独立性的检测系统及方法，有效克服了以前GOOSE端口独立性测试方法的缺陷，可以识别被测装置通过程序控制数据从而达到端口独立的假象。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0011]图1为本发明实施例的一种智能终端GOOSE端口独立性的检测系统的结构示意图；
[0012]图2为本发明的一种智能终端GOOSE端口独立性的检测系统的另一个实施例的结构示意图；
[0013]图3为本发明的一种智能终端GOOSE端口独立性的检测系统的又一个实施例的结构示意图；
[0014]图4为利用图1所示实施例的检测系统进行智能终端GOOSE端口独立性检测的一个实施例的方法流程图；
[0015]图5为利用图1所示实施例的检测系统进行智能终端GOOSE端口独立性检测的另一个实施例的方法流程图。
【具体实施方式】
[0016]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0017]图1为本发明实施例的一种智能终端GOOSE端口独立性的检测系统的结构示意图。如图所示，本实施例的检测系统用于对被测智能终端I进行GOOSE端口独立性的检测，其包括:数字式继电保护测试仪2、网络性能测试仪3以及报文抓取设备4 ;其中，所述数字式继电保护测试仪2、网络性能测试仪3和报文抓取设备4分别与所述被测智能终端I相连接。
[0018]所述网络性能测试仪3向所述被测智能终端I的第一 GOOSE端口发送无效背景数据，所述数字式继电保护测试仪2向所述被测智能终端I的第二 GOOSE端口发送有效GOOSE数据和控制命令，测试所述控制命令的执行时间，判断所述第一 GOOSE端口的无效背景数据对所述第二 GOOSE端口性能的影响。
[0019]所述网络性能测试仪3向所述被测智能终端I的第一 GOOSE端口发送有效背景数据，重启所述被测智能终端I，根据在重启过程中所述报文抓取设备4是否抓取到所述有效背景数据，判断所述第一 GOOSE端口和第二 GOOSE端口之间的独立性。
[0020]在本实施例中，所述网络性能测试仪3向所述被测智能终端I的第一 GOOSE端口发送的无效背景数据，即发送不是被测智能终端订阅的GOOSE数据集，MAC、AppID等报文设置与被测智能终端订阅的数据集不同。在使用网络性能测试仪向被测智能终端的GOOSE端口发送大量无效背景报文时，根据不同的装置性能一般取GOOSE接口最大数据量的50%-100%。使用数字化继电保护测试仪2向被测智能终端I的第二 GOOSE端口发送有效GOOSE数据，并模拟继电保护装置发送控制指令(例如分合断路器、分合刀闸等。)，测试其命令执行效果(即命令执行全过程的时间)。把该指令执行时间与不施加背景数据时的指令执行时间进行比较，从而判断第一 GOOSE端口的背景流量对该第二 GOOSE端口性能的影响。
[0021]在本发明一实施例中，所述数字式继电保护测试仪2向所述被测智能终端I的第二GOOSE端口发送分开关的GOOSE指令，把所述被测智能终端I的开关动作硬接点返回到所述数字式继电保护测试仪2，计算所述数字式继电保护测试仪2从发出所述分开关的GOOSE指令到接收回所述硬接点的时间。其中，有效GOOSE数据即要求要报文的MAC、App ID、GoID等参数与被测智能终端I订阅的数据集完全相同，能够为被测智能终端I所执行。而且，该背景数据流量不宜太小，需要对该端口达到有效冲击。
[0022]在本实施例中，如图2所示，所述检测设备还包括光电转换器5，连接在所述被测智能终端I与报文抓取设备4之间，用于将所述被测智能终端I发送的光信号转换为所述报文抓取设备4接收的电信号。当然，如图3所示，光电转换器也可以集成在报文抓取设备4上。
[0023]在本实施例中，在检测所述第一 GOOSE端口的无效背景数据对所述第二 GOOSE端口性能的影响时，不断加大所述无效背景数据的流量，得到多个所述控制命令的执行时间并求其平均值，与没有无效背景数据时的所述被测智能终端的动作时间进行比对，从而判断所述第一 GOOSE端口的无效背景数据对所述第二 GOOSE端口性能的影响。
[0024]图4为利用图1所示实施例的检测系统进行智能终端GOOSE端口独立性检测的方法流程图。如图所示，本实施例的检测方法包括:
[0025]步骤S101，所述网络性能测试仪向所述被测智能终端的第一 GOOSE端口发送无效背景数据，所述数字式继电保护测试仪向所述被测智能终端的第二 GOOSE端口发送有效GOOSE数据和控制命令，测试所述控制命令的执行时间，判断所述第一 GOOSE端口的无效背景数据对所述第二 GOOSE端口性能的影响；
[0026]步骤S102，所述网络性能测试仪向所述被测智能终端的第一 GOOSE端口发送有效背景数据，重启所述被测智能终端，根据在重启过程中所述报文抓取设备是否抓取到所述有效背景数据，判断所述第一 GOOSE端口和第二 GOOSE端口之间的独立性。
[0027]当然，本发明不限于此，图4中的步骤SlOl和S102不存在先后关系，也可以检测第一 GOOSE端口和第二 GOOSE端口之间的独立性在前，检测所述第一 GOOSE端口的无效背景数据对所述第二 GOOSE端口性能的影响在后，即如图5所示:
[0028]步骤S101，所述网络性能测试仪向所述被测智能终端的第一 GOOSE端口发送有效背景数据，重启所述被测智能终端，根据在重启过程中所述报文抓取设备是否抓取到所述有效背景数据，判断所述第一 GOOSE端口和第二 GOOSE端口之间的独立性。
[0029]步骤S102，所述网络性能测试仪向所述被测智能终端的第一 GOOSE端口发送无效背景数据，所述数字式继电保护测试仪向所述被测智能终端的第二 GOOSE端口发送有效GOOSE数据和控制命令，测试所述控制命令的执行时间，判断所述第一 GOOSE端口的无效背景数据对所述第二 GOOSE端口性能的影响。
[0030]具体实施例:
[0031]本发明的对GOOSE端口的独立性的检测，分两部分进行。第一部分为其它GOOSE端口中大量无效背景数据对被测试GOOSE端口性能的影响的检测，第二部分为是否会在被测试GOOSE端口捕捉到其它GOOSE端口中的有效背景数据的检测。
[0032]一、检测其它GOOSE端口中大量无效背景数据对被测试GOOSE端口性能的影响
[0033](I)搭建测试平台，如附图1。
[0034](2)设置被测智能终端订阅的 G00SE1 的 MAC=OxO 10CCD010001，APPID=0x0001 ;使用网络性能测试仪向被测智能终端的第一 GOOSE端口发送大量无效背景报文，可以设定该背景G00SE2的MAC=0x010CCD0100FF，APPID=0x00FF。根据不同的装置性能一般取GOOSE接口最大数据量的50%到100%。
[0035](3)使用数字式继电保护测试仪向被测智能终端的第二 GOOSE端口发送分开关的GOOSE指令，把被测智能终端的开关动作硬接点返回到数字式继电保护测试仪，计算测试仪从发出分开关GOOSE指令到收回硬接点的时间。
[0036](4)重复步骤(3)多次，统计智能终端的平均动作时间，与没有背景数据时被测智能终端的动作时间进行比对。
[0037](5)加大背景数据流量，重复步骤(I)?(4)，直到背景流量达到GOOSE端口数据能力的100%。
[0038]二、检测是否会在被测试GOOSE端口捕捉到其它GOOSE端口中的有效背景数据
[0039](I)搭建测试平台，如附图1。
[0040](2)使用网络性能测试仪向被测智能终端的第一 GOOSE端口发送大量有效背景报文，要求该背景报文的MAC、AppID、GoID等参数与装置订阅的数据集完全相同，在本实例中可设定MAC=OxO 10CCD010001，APPID=0x0001。背景数据流量不宜太小，需要对该端口达到有效冲击，本实例中背景流量设置为100%。
[0041](3)在保持对GOOSE端口施加背景数据流量的同时，重新启动被测智能终端。
[0042](4)在被测智能终端重启过程中，使用报文抓取设备在第二 GOOSE端口捕捉报文。
[0043](5)在被测智能终端正常运行之后，继续使用报文抓取设备在第二 GOOSE端口捕捉报文。
[0044]对于相互独立的GOOSE端口，在智能终端的第二 GOOSE端口捕捉到的报文中，不应该存在施加在第一 GOOSE端口的背景数据报文，即不应该存在MAC=OxO 10CCD010001，Appid=OxOOOI的GOOSE报文，否则说明被测智能终端的这两个GOOSE端口相互之间不独立。
[0045]本发明实施例的检测智能变电站智能终端设备GOOSE端口独立性的检测系统及方法，有效克服了以前GOOSE端口独立性测试方法的缺陷，可以识别被测装置通过程序控制数据从而达到端口独立的假象。
[0046]本发明实施例中所描述的各种说明性的逻辑块，或单元都可以通过通用处理器，数字信号处理器，专用集成电路(ASIC)，现场可编程门阵列或其它可编程逻辑装置，离散门或晶体管逻辑，离散硬件部件，或上述任何组合的设计来实现或操作所描述的功能。通用处理器可以为微处理器，可选地，该通用处理器也可以为任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以通过计算装置的组合来实现，例如数字信号处理器和微处理器，多个微处理器，一个或多个微处理器联合一个数字信号处理器核，或任何其它类似的配置来实现。
[0047]本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种说明性逻辑块(illustrative logical block),单元,和步骤可以通过电子硬件、电脑软件,或两者的结合进行实现。为清楚展示硬件和软件的可替换性(interchangeability),上述的各种说明性部件(illustrative components),单元和步骤已经通用地描述了它们的功能。这样的功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保护的范围。
[0048]本发明实施例中所描述的方法或算法的步骤可以直接嵌入硬件、处理器执行的软件模块、或者这两者的结合。软件模块可以存储于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或本领域中其它任意形式的存储媒介中。示例性地，存储媒介可以与处理器连接，以使得处理器可以从存储媒介中读取信息，并可以向存储媒介存写信息。可选地，存储媒介还可以集成到处理器中。处理器和存储媒介可以设置于ASIC中，ASIC可以设置于用户终端中。可选地，处理器和存储媒介也可以设置于用户终端中的不同的部件中。
[0049]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种智能终端GOOSE端口独立性的检测系统，用于对被测智能终端的GOOSE端口的独立性进行检测，其特征在于，所述检测系统包括:数字式继电保护测试仪、网络性能测试仪以及报文抓取设备；其中， 所述数字式继电保护测试仪、网络性能测试仪和报文抓取设备分别与所述被测智能终端相连接； 所述网络性能测试仪向所述被测智能终端的第一 GOOSE端口发送无效背景数据，所述数字式继电保护测试仪向所述被测智能终端的第二 GOOSE端口发送有效GOOSE数据和控制命令，测试所述控制命令的执行时间，判断所述第一 GOOSE端口的无效背景数据对所述第二 GOOSE端口性能的影响； 所述网络性能测试仪向所述被测智能终端的第一 GOOSE端口发送有效背景数据，重启所述被测智能终端，根据在重启过程中所述报文抓取设备是否抓取到所述有效背景数据，判断所述第一 GOOSE端口和第二 GOOSE端口之间的独立性。
2.根据权利要求1所述的智能终端GOOSE端口独立性的检测系统，其特征在于，所述网络性能测试仪向所述被测智能终端的第一 GOOSE端口发送的无效背景数据为所述第一GOOSE端口最大数据量的50%-100%。
3.根据权利要求1所述的智能终端GOOSE端口独立性的检测系统，其特征在于，所述检测设备还包括光电转换器，连接在所述被测智能终端与报文抓取设备之间，用于将所述被测智能终端发送的光信号转换为所述报文抓取设备接收的电信号。
4.根据权利要求1所述的智能终端GOOSE端口独立性的检测系统，其特征在于，所述数字式继电保护测试仪向所述被测智能终端的第二 GOOSE端口发送有效GOOSE数据和控制命令，测试所述控制命令的执行时间，具体为: 所述数字式继电保护测试仪向所述被测智能终端的第二 GOOSE端口发送分开关的GOOSE指令，把所述被测智能终端的开关动作硬接点返回到所述数字式继电保护测试仪，计算所述数字式继电保护测试仪从发出所述分开关的GOOSE指令到接收回所述硬接点的时间。
5.根据权利要求1所述的智能终端GOOSE端口独立性的检测系统，其特征在于，在检测所述第一 GOOSE端口的无效背景数据对所述第二 GOOSE端口性能的影响时，不断加大所述无效背景数据的流量，得到多个所述控制命令的执行时间并求其平均值，与没有无效背景数据时的所述被测智能终端的动作时间进行比对，从而判断所述第一 GOOSE端口的无效背景数据对所述第二 GOOSE端口性能的影响。
6.一种利用如权利要求1所述的检测系统进行智能终端GOOSE端口独立性的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括: 所述网络性能测试仪向所述被测智能终端的第一 GOOSE端口发送无效背景数据，所述数字式继电保护测试仪向所述被测智能终端的第二 GOOSE端口发送有效GOOSE数据和控制命令，测试所述控制命令的执行时间，判断所述第一 GOOSE端口的无效背景数据对所述第二 GOOSE端口性能的影响； 所述网络性能测试仪向所述被测智能终端的第一 GOOSE端口发送有效背景数据，重启所述被测智能终端，根据在重启过程中所述报文抓取设备是否抓取到所述有效背景数据，判断所述第一 GOOSE端口和第二 GOOSE端口之间的独立性。
7.根据权利要求6所述的智能终端GOOSE端口独立性的检测方法，其特征在于，所述网络性能测试仪向所述被测智能终端的第一 GOOSE端口发送的无效背景数据为所述第一GOOSE端口最大数据量的50%-100%。
8.根据权利要求6所述的智能终端GOOSE端口独立性的检测方法，其特征在于，所述检测设备还包括光电转换器，连接在所述被测智能终端与报文抓取设备之间，用于将所述被测智能终端发送的光信号转换为所述报文抓取设备接收的电信号。
9.根据权利要求6所述的智能终端GOOSE端口独立性的检测方法，其特征在于，所述数字式继电保护测试仪向所述被测智能终端的第二 GOOSE端口发送有效GOOSE数据和控制命令，测试所述控制命令的执行时间，具体为: 所述数字式继电保护测试仪向所述被测智能终端的第二 GOOSE端口发送分开关的GOOSE指令，把所述被测智能终端的开关动作硬接点返回到所述数字式继电保护测试仪，计算所述数字式继电保护测试仪从发出所述分开关的GOOSE指令到接收回所述硬接点的时间。
10.根据权利要求6所述的智能终端GOOSE端口独立性的检测方法，其特征在于，在检测所述第一 GOOSE端口的无效背景数据对所述第二 GOOSE端口性能的影响时，不断加大所述无效背景数据的流量，得到多个所述控制命令的执行时间并求其平均值，与没有无效背景数据时的所述被测智能终端的动作时间进行比对，从而判断所述第一 GOOSE端口的无效背景数据对所述第二 GOOSE端口性能的影响。
【文档编号】H04L12/26GK104301164SQ201310303217
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2013年7月18日 优先权日:2013年7月18日
【发明者】马锁明, 孟超, 王丰, 刘苗, 刘平, 高旭, 江知瀚, 王沛然, 黄天啸, 辛光明, 张思琪, 张硕, 吴涛, 李烜, 陈宁, 刘蔚 申请人:国家电网公司, 华北电力科学研究院有限责任公司, 国网冀北电力有限公司