一种智能变电站交换机IED设备信息学习方法与流程

本发明涉及电力系统自动化控制技术和网络通信技术，具体是涉及一种智能变电站交换机ied设备信息学习方法。

背景技术：

智能变电站是由智能化一次设备、网络化二次设备在iec61850通信协议基础上分层构建，能够实现智能设备间信息共享和互操作的现代化变电站。与常规变电站相比，智能化变电站间隔层和站控层的设备及网络接口仅接口和通信模型发生了变化，但过程层却由传统的电流、电压互感器、一次设备以及一次设备与二次设备之间的电缆连接，改变为电子式互感器、智能化一次设备、合并单元、光纤连接等内容。

在此结构下交换机网络设备成为了智能变电站的核心基础设备，实现了设备间的互联、互通、互操作。在工程调试实施和运行维护过程中，交换机的网络以及通过交换机进行互联的设备的系统组网，可以通过链路层协议展示网络拓扑结构，但网络设备连接的终端设备无法感知，也就无法在网络管理工具上进行可视化展示。

在实际的智能变电站工程调试和运行维护中，经常会出现下面情况，二次设备错误接到其他交换机接口或者其他交换机上；物理链路故障；逻辑虚回路异常故障。这些情况严重影响调试的效率，从而大大加大了智能化变电站的建设调试周期；更有些情况在调试时不易暴露，在正常运行时可能会引起安全事故，有较大的安全隐患。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种智能变电站交换机ied设备信息学习方法，智能变电站交换机能够实时学习接口所连接的ied设备信息，消除了安全隐患，保障电力系统安全运行。

本发明的一种智能变电站交换机ied设备信息学习方法，具体包括以下步骤：

配置交换机使能ied设备学习功能；智能变电站交换机ied设备学习功能，类似交换机的mac学习功能，智能变电站交换机学习记录交换机端口连接的ied设备名称；

交换机对接入ied设备发出的goose/sv报文进行捕获；

交换机对捕获的goose/sv报文进行解析，提取报文的源mac、目的mac、iedname、appid；把提取到的ied信息(源mac、iedname、ied发布的组播目的mac、ied发布的控制块appid信息)及报文接收端口信息记录保存到数据结构中，传递给ied学习管理模块(是智能变电站交换机ied设备学习结果数据处理的软件功能模块)，所述ied学习管理模块对学习到的ied设备信息进行老化、刷新、添加和删除；

交换机把提取到的所述ied信息加上报文接收端口信息，按hash表方式进行保存，记录ied设备学习结果；

交换机对所述ied设备学习结果按照条目进行添加操作、删除操作、更新操作、老化操作和查询操作。

上述交换机使能ied设备学习功能是可配置的，可基于端口或全局配置使能，具体步骤如下：

在所有连接ied终端的交换机上全局配置使能ied设备学习功能；

根据工程系统实现需要，修改为按端口使能ied设备学习功能。

上述交换机对接入ied设备发出的goose/sv报文进行捕获，具体步骤如下：

进入交换机的goose/sv报文，根据目的mac查找转发表，如果查找失败，把报文上送给交换机的cpu；

进入交换机的goose/sv报文，根据源mac查找转发表，如果查找失败，把报文上送给交换机的cpu；

进入交换机的goose/sv报文，交换机根据下发的acl规则进行匹配，如果满足匹配规则，把报文上送给交换机的cpu。

以所述目的mac或者appid为key进行信息存储；以所述iedname为key进行信息存储；存储的信息还包括报文接收端口信息。

对所述ied设备学习结果按照条目进行添加操作、删除操作、更新操作、老化操作和查询操作，具体步骤如下：

对于学习到的ied信息以目的mac为关键字，查找ied学习表；

如果不存在该条目，则进行添加；如果存在该条目，对比表项内容，如果内容一致则不处理，不一致则进行更新；

表项管理模块(智能变电站交换机ied设备学习到的设备名与端口对应表、设备发布的信息目的mac、appid与端口对应表等软件表项的管理接口模块)接收到应用删除指定表项指令，删除指定ied学习表项条目；收到删除所有ied学习表项指令，则删除所有表项条目；

学习到的条目添加成功后，开始添加定时器，定时时间为配置的老化时间；老化定时器到达之前ied有对应报文在转发传输，则更新老化定时器；定时器到达后没有对应ied报文转发传输，则进行老化删除。

如果不存在该条目，则进行添加；同时构造以iedname为key的iedappid表进行添加，构造以端口为key的ied表进行添加。

如果存在该条目，对比表项内容，如果内容一致则不处理，不一致则进行更新；同时更新iedappid表，更新ied表。

上述表项管理模块接收到应用删除指定表项指令，删除指定ied学习表项条目，同时更新iedappid表，更新ied表；收到删除所有ied学习表项指令，则删除所有表项条目，同时删除iedappid表和ied表。

与现有的技术情况相比，本发明所达到的效果是：

本发明实现智能变电站交换机能够学习所连接的ied设备信息，结合智能变电站网络可视化系统，实现网络调试效率提升，快速定位配置和接线错误问题；保障接线正确合理，消除安全隐患，保障电力系统安全运行。

附图说明

图1是本发明的工作流程图；

图2是智能变电站网络结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

如图1所示，本发明提供的一种智能变电站交换机ied设备信息学习方法的实施步骤，包括以下步骤：

(1)配置交换机使能ied设备学习功能，可以基于端口或全局配置使能；具体步骤如下：

(1-1)在所有连接ied终端的交换机上全局配置使能ied设备学习功能；

(1-2)根据工程系统实现需要，修改为按端口使能ied设备学习功能。

(2)交换机对接入ied设备发出的goose/sv报文进行捕获；具体步骤如下：

(2-1)进入交换机的goose/sv报文，根据目的mac查找转发表，如果查找失败，把该报文上送给交换机的cpu。

(2-2)进入交换机的goose/sv报文，根据源mac查找转发表，如果查找失败，把该报文上送给交换机的cpu；

(2-3)进入交换机的goose/sv报文，交换机根据下发的acl规则进行匹配，如果满足匹配规则，把该报文上送给交换机的cpu。

(3)交换机对捕获的iedgoose/sv报文报文进行解析，提取报文的源mac、目的mac、iedname、appid等信息。具体步骤如下：

(3-1)解析捕获的goose/sv报文，提取报文的源mac、目的mac、iedname、appid；

(3-2)把提取到的ied信息及报文接收端口信息组织到数据结构中，传递给ied学习管理模块进行处理。

(4)交换机把提取到的ied信息加上报文接收端口信息，按hash表方式进行保存，记录学习结果。

(5)交换机对ied设备学习结果进行管理，ied学习结果可以进行添加、更新、老化、删除、查询。具体步骤如下：

(5-1)对于学习到的ied信息进行格式，以查找软件表；

(5-2)查找软件表不存在该条目，则进行添加；

(5-3)查找软件表存在该条目，对比表项内容，如果内容一致则不处理，不一致则进行更新；

(5-4)表项管理模块接收到应用删除指定表项指令，删除指定表项条目；收到删除所有表项指令，则删除所有表项条目；

(5-5)学习到的条目添加成功后，开始添加定时器，定时时间为配置的老化时间；老化定时器到达之前ied有对应报文在转发传输，则更新老化定时器；定时器到达后没有对应ied报文转发传输，则进行老化删除；

在本发明实施例中，网络结构和配置参数校验实施组网示意图如图2所示，所有交换机都具有ied设备信息学习功能，以交换机b为例。执行过程如下：

1，配置交换机使能ied设备学习功能，全局配置使能；。

2，交换机对接入ied设备保护装置b1发出的goose/sv报文进行捕获。

3，交换机对捕获的iedgoose/sv报文报文进行解析，提取报文的源mac、目的mac、iedname、appid等信息，以数据结构方式保存交给学习信息管理模块处理。

4、交换机把提取到的ied信息加上报文接收端口信息，按hash表方式进行保存，记录学习结果。

5，交换机对ied设备学习结果进行管理，ied学习结果可以进行添加、更新、老化、删除、查询。具体步骤如下：

(5-1)对于学习到的ied信息目的mac为关键字，查找ied学习表(参见表3)；

(5-2)查找ied学习表不存在该条目，则进行添加；同时构造以iedname为key的iedappid表(参见表1)进行添加，构造以端口为key的ied表(参见表2)进行添加；

表1

表2

表3

(5-3)查找ied学习表存在该条目，对比表项内容，如果内容一致则不处理，不一致则进行更新；同时更新iedappid表，更新ied表；

(5-4)表项管理模块接收到应用删除指定表项指令，删除指定ied学习表项条目，同时更新iedappid表，更新ied表；收到删除所有ied学习表项指令，则删除所有表项条目，同时删除iedappid表和ied表；

(5-5)学习到的条目添加成功后，开始添加定时器，定时时间为配置的老化时间；老化定时器到达之前ied有对应报文在转发传输，则更新老化定时器；定时器到达后没有对应ied报文转发传输，则进行老化删除。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。