一种支持iec61850 goose通信的交换的制造方法
【专利摘要】一种支持IEC61850 GOOSE通信的交换机。其包括管理CPU模块、PHY模块、交换芯片、I2C传感器模块；管理CPU模块分别与PHY模块、交换芯片、I2C传感器模块相连接。本实用新型提供的支持IEC61850 GOOSE通信的交换机解决了数字化变电站监控系统不能对交换机实施管理的问题，实现了不同厂家之间设备的规约一致性和互操作，解决了站内不同厂家交换机带来的管理困难的问题。交换机通过GOOSE通信间接通过测控装置将管理信息上送至数字化变电站监控系统，避免了交换机直接用MMS报文组网到过程层网络造成的数字化变电站过程层和站控层网络交叠而带来的相关隐患。
【专利说明】 —种支持IEC61850 GOOSE通信的交换机
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电力系统网络交换机设备【技术领域】，特别是涉及一种支持IEC61850 GOOSE通信的交换机。
【背景技术】
[0002]随着网络通信技术的迅猛发展，数字化变电站技术日趋成熟，当前电力系统中，对变电站自动化的要求越来越高，为方便变电站中各种设备间的互联，就需要一种通用的通信方式来实现，IEC61850标准是基于通用网络通信平台的变电站自动化系统唯一国际标准，IEC61850提出了一种公共的通信标准，通过对设备的一系列规范化，使其形成一个规范的输出，实现系统的无缝连接；IEC61850标准将会指导数字化变电站相关设备的开发，使得越来越多的数字化设备实现IEC61850通讯；数字化变电站网采网跳的组网模式广泛应用，基于网络实现变电站数据的采集、控制命令等的传输，其网络骨干设备是交换机。数字化变电站中交换机扮演着越来越重要的角色，大量的网络报文通过交换机这一网络元件进行实时传输。现阶段的站内交换机的应用主要以“通”为主，即利用交换机实现站内相关数据的网络传输。对于交换机的管理信息一般通过使用WEB或者CLI的方式通过SNMP等协议对交换机逐一进行读取，但不能将交换机的相关管理信息通过IEC61850标准格式上送。在交换机的运行监控方面存在着盲点，交换机处于“黑匣子”状态，设备运行工况的不可见导致了不能对交换机相关异常情况进行预判及处理。另外部分设备已实现IEC61850通讯，其通讯方式主要基于MMS报文传输实现，交换机组网到站控层网络直接与数字化变电站监控系统连接，然而对于过程层交换机而言，交换机内部传输着大量的过程层数据，此时交换机既传输过程层报文又传输站控层报文，导致了站控层和过程层网络的混杂，存在着一定的运行风险。
【发明内容】
[0003]为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种支持IEC61850 GOOSE通信的交换机。
[0004]为了达到上述目的，本实用新型提供的支持IEC61850 GOOSE通信的交换机包括:管理CPU模块、PHY模块、交换芯片、I2C传感器模块；其中:
[0005]管理CPU模块分别与PHY模块、交换芯片、I2C传感器模块相连接；
[0006]PHY模块2为以太网物理层接口芯片，用于为管理CPU模块提供CPU以太网端口的接入通道；
[0007]交换芯片为站内交换机内部的芯片，管理CPU模块通过对交换芯片中相关寄存器的读写来获取站内交换机的各个端口的转发状态以及端口的多样统计信息；
[0008]I2C传感器模块为管理CPU模块连接的外围设备，通过两线式串行总线与管理CPU模块之间进行信息读写。
[0009]本实用新型提供的支持IEC61850 GOOSE通信的交换机解决了数字化变电站监控系统不能对交换机实施管理的问题，实现了不同厂家之间设备的规约一致性和互操作，解决了站内不同厂家交换机带来的管理困难的问题。交换机通过GOOSE通信间接通过测控装置将管理信息上送至数字化变电站监控系统，避免了交换机直接用MMS报文组网到过程层网络造成的数字化变电站过程层和站控层网络交叠而带来的相关隐患。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本实用新型提供的支持IEC61850 GOOSE通信的交换机的硬件结构框图。
[0011]图2为本实用新型GOOSE通信协议栈图。
[0012]图3为本实用新型实际应用方式框图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图和具体实施例对本实用新型提供的支持IEC61850 GOOSE通信的交换机进行详细说明。
[0014](I)硬件组成:如图1所示，本实用新型提供的支持IEC61850 GOOSE通信的交换机包括:管理CPU模块1、PHY模块2、交换芯片3、I2C传感器模块4 ;其中:
[0015]管理CPU模块I为以微处理器为核心的控制器，其分别与PHY模块2、交换芯片3、I2C传感器模块4相连接；
[0016]PHY模块2为以太网物理层接口芯片，用于为管理CPU模块I提供CPU以太网端口的接入通道；
[0017]交换芯片3为站内交换机内部的芯片，管理CPU模块I通过对交换芯片3中相关寄存器的读写来获取站内交换机的各个端口的转发状态以及端口的多样统计信息，例如CRC错误帧数、接收字节数、发送字节数等；
[0018]I2C传感器模块4为与管理CPU模块I连接的外围设备，通过两线式串行总线(I2C)与管理CPU模块I之间进行信息读写，例如连接温度传感器获取站内交换机内部的温度、连接光模块获取交换机端口的接收和发送光功率等。
[0019](2)GOOSE通信的实现:在本实用新型中交换机在整个通信过程中处于GOOSE发布端的位置。为了使得设备能够发送相应的GOOSE数据，首先需要为相关的数据建立IED数据模型。交换机的IED数据模型涵盖了交换机内部的管理信息例，如端口的连接状态、转发状态、异常告警等。在数据模型建立完成的基础之上将数据模型与交换机相关实时数据进行具体关联，采用短地址关联的方式，为数据模型的每一个数据分配一个短地址，据此产生一个索引来指向某一个具体的数据。在交换机实现相关信息采集及管数据型建立之后，为了便于数据的传输，我们为所需要传输的相关信息建立数据集，针对需要传输的遥信类信息我们建立一个名为dsGOOSE的数据集，将相关的变量的可视化模型(例如APST1.1fStatus.stVal，端口一的连接状态)以拖放的形式添加到该数据集中。其后添加该数据集的报告控制块，设置报告控制块的属性，包括数据集名称、GOOSE报文心跳间隔、变化间隔、报文的目标MAC地址以及虚拟局域网的VLAN号和相关报文的优先级等信息。
[0020]在GOOSE通信过程中，GOOSE模型的报文传输映射实现方式较为特殊，在应用层中专门定义了协议数据单元，通过表示层的解码之后，不再经过TCP/IP协议，直接映射到数据的链路层和物理层，即传输层和网络层架空，该方式避免了通信堆栈造成的传输时延，保证了报文传输处理的及时性，具体参见图2。
[0021](3)交换机管理信息与测控装置模型的映射:G00SE的传输采用发布/订阅的服务机制来交换信息。在这个过程中交换机属于发布端，如图3所示，交换机实现了 IEC61850GOOSE通信之后，可通过过程层网络将装置的管理信息以多播GOOSE报文的形式发送。当交换机的某一项运行工况发生变化时，该数值属于某一个数据集，交换机利用发布服务刷新交换机的发布缓冲区，同时将变化的数值信息写入发送侧的当地缓冲区，利用GOOSE报文传输这些变化的数值。GOOSE通信的另一端测控装置通过相关配置订阅交换机发出的相关多播GOOSE报文。作为订阅方的测控装置从其接收侧的当地缓冲区中获取该变化数值。在接收到相关数值后，测控装置刷新该信息在测控装置中所对应的数据模型的数值，从而实现了交换机的管理信息与测控装置IEC61850数据模型的一一映射。
[0022](4)监控系统对管理信息的获取:数字化变电站监控系统和测控装置组网于变电站站控层网络，两者之间通过MMS报文进行数据的传输。由于已经完成了交换机管理信息和测控装置的IEC61850数据模型之间的一一映射，监控系统与测控装置进行61850通信即可获取到交换机的相关管理信息。当交换机的运行工况发送变化时，交换机通过GOOSE报文将其反馈给测控装置，测控装置刷新该信息对应的模型数值，模型数值刷新之后，通过过程层网络将该信息通过站控层网络以MMS报文的形式上送至变电站监控系统，从而最终实现了变电站监控系统对交换机相关管理信息的采集和监视，在这一过程中过程层数据和站控层数据相互独立，消除了交换机采用MMS通信直接介入站控层而交换机却同时出现过程层数据的影响。
【权利要求】
1.一种支持IEC61850 GOOSE通信的交换机，其特征在于:所述的支持IEC61850 GOOSE通信的交换机包括:管理CPU模块⑴、PHY模块⑵、交换芯片(3)、I2C传感器模块⑷；其中: 管理CPU模块(1)分别与PHY模块⑵、交换芯片(3)、I2C传感器模块⑷相连接；PHY模块⑵为以太网物理层接口芯片，用于为管理CPU模块⑴提供CPU以太网端口的接入通道； 交换芯片(3)为站内交换机内部的芯片，管理CPU模块(1)通过对交换芯片(3)中相关寄存器的读写来获取站内交换机的各个端口的转发状态以及端口的多样统计信息； I2C传感器模块(4)为管理CPU模块(1)连接的外围设备，通过两线式串行总线与管理(PU模块(1)之间进行信息读写。
【文档编号】H04L12/935GK204089873SQ201420525688
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月12日 优先权日:2014年9月12日
【发明者】王伟力, 杨晓静, 陈天恒, 王瑶, 王鑫, 谢峰, 潘琦 申请人:国家电网公司, 国网天津市电力公司