一種用于網絡報文記錄分析裝置的數據建模方法與流程

本發明涉及一種用于網絡報文記錄分析裝置的數據建模方法，屬于電網自動化領域。

背景技術：

與傳統變電站相比，智能化的一次設備，網絡化的二次設備，模型化的設備對象是分層構建智能變電站的主要特征，這使得傳統變電站設備的信息交互方法在智能變電站中不再適用，同時智能變電站的信息交互系統也對智能設備提出了新的技術要求。目前，基于IEC61850規約的智能變電站過程層與間隔層各設備之間信息交互以SV和GOOSE報文交換采樣值數據、開關狀態、控制命令等，間隔層設備以MMS報文方式向站控層（變電站監視系統）上送遙測值、遙信狀態等信息。對于變電站監視系統，這種信息交互模式存在以下問題：

一是層級設備間信息交互內容單一。間隔層設備收集過程層設備的SV和GOOSE報文，由于間隔層設備的應用程序往往是由不同的開發商分別研制開發的，設備的功能各有側重，這使得間隔層設備與過程層設備信息交互與分析各有側重；間隔層設備根據自身的功能特性，記錄分析SV和GOOSE報文的有效信息，建立設備模型文件，以MMS 報文方式上送分析信息給變電站監控系統。這種數據通信模式使得變電站監控系統無法真實的監控過程層設備狀態與運行情況。

二是同級設備間信息交互不能互通。在同一級的分層中，各設備在物理上互相連接，在功能上相互獨立，每層設備負責全站中的不同的功能內容，它們互相之間幾乎沒有信息交換，這給全站綜合應用造成了很大的局限性。

有鑒于此，本發明人對此進行研究，專門開發出一種用于網絡報文記錄分析裝置的數據建模方法，本案由此產生。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種用于網絡報文記錄分析裝置的數據建模方法。從智能變電站信息傳遞的載體--網絡報文入手，通過對智能變電站的網絡報文的全面監視及信息處理，結合智能設備的模型文件，實現變電站監視系統的通信監視及信息共享，為智能變電站的正常運行提供技術支撐。

為實現上述發明目的，本發明采取以下技術方案：

一種用于網絡報文記錄分析裝置的數據建模方法，包括如下步驟：

步驟1：從變電站配置描述文件解析出變電站當前各通信子網的配置信息；變電站描述信息，包括電壓等級、電力設備、節點；智能電子設備描述信息，包括訪問點、服務器、邏輯設備、邏輯節點、實例化數據；然后解析出過程層與間隔層設備，間隔層與站控層設備間的配置關系、虛端子連接關系；

步驟2：實時監視解析過程層和站控層網絡報文，提取報文的關鍵數據和狀態信息，判斷分析智能設備的在線運行狀態；對過程層SV/GOOSE報文進行通信、同步、數據、配置狀態分析，丟幀錯序異常告警事件分析，周期內報文結構錯誤次數及報文字節數統計分析；對站控層MMS報文進行通信、同步、配置、測試、數據刷新狀態分析，遙控、定值操作告警事件分析，周期內MMS報文錯誤次數及報文字節數統計分析；

步驟3：網絡報文記錄裝置作為邏輯設備，在原有的信息模型上增加定義SV/GOOSE/MMS報文分析結論信息模型及其通信服務，每一種報文協議都視為一個邏輯節點，匯集報文協議的分析結論（括狀態、事件、統計），構成數據集；網絡報文記錄裝置采用制造報文規范（MMS）映射機制，將規定的數據模型和接口映射到具體協議棧的通信規約，并通過TCP/IP協議將模型數據傳輸至站控層。

作為優選，所述步驟1中，對變電站配置描述文件解析，獲得變電站當前各通信子網配置，提取全站智能設備的分層結構及連接關系，包括智能設備的建模配置，如名稱、描述、收發報文的類型、數量、數據集配置、虛端子連接關系信息；同時將屬于同一子網的智能設備定義為一組監測對象集合，并預留人機配置接口可人工配置監測對象集合進行編輯，按變電站實際運行情況對監測單元進行增加或刪減。

作為優選，所述步驟2中，實時解析變電站過程層與站控層報文，記錄分析各層報文內容，統計分析智能設備狀態與事件信息，具體分析包括下列一項或幾項：

a、SV報文分析：狀態信息包括通信、同步、測試、數據無效、配置狀態；事件信息包括采樣嚴重丟幀；統計信息包括統計周期內SV報文結構錯誤次數、采樣丟幀發生次數、SV報文幀數及報文字節數；

b、GOOSE報文分析：狀態信息包括通信、時間、測試、配置狀態；事件信息包括GOOSE控制塊重啟、狀態虛變、狀態異常變化、發送超時；統計信息包括周期內GOOSE報文結構錯誤次數，幀序異常，報文幀數及報文字節數；

c、MMS 報文分析：狀態信息包括通信、報告控制塊初始化、條目時間、條目測試、配置、遙測刷新、TCP連接狀態，事件信息包括帶選擇遙控操作、直接遙控操作、修改定值、切換定值區、緩存報告溢出、緩存報告清除操作、報告控制塊初始化異常；MMS 統計信息包括周期內MMS報文結構錯誤次數、服務端或客戶端TCP連接中斷次數、其他寫操作失敗次數、服務端或客戶端MMS 報文幀數及報文字節數；

作為優選，所述步驟3中，將SV/GOOSE/MMS報文分析結論存儲在一張二維表格中，表格橫向是網絡報文協議類型，表格縱向是由狀態、事件、統計分析結論組合而成，具體分析事項如步驟2中所述；依據二維信息表和信息模型格式定義，構建網絡報文記錄裝置與站控層設備交互的信息數據。

本發明所述的一種用于網絡報文記錄分析裝置的數據建模方法，包含兩方面：

一方面以過程層SV和GOOSE報文為分析依據，以變電站配置描述文件為基礎，自動匹配智能變電站過程層與間隔層設備，間隔層與站控層設備的配置及虛端子連接關系，實時解析記錄,監視全站智能設備的運行數據；

另一方面以站控層MMS報文為數據通信方式，以間隔層設備模型文件為基礎，自動關聯智能變電站間隔層與站控層設備，并根據間隔層設備采集的SV和GOOSE 報文，判斷分析與間隔層設備關聯的過程層設備的狀態信息，并將分析判斷的關鍵結論加入到設備模型文件中，以MMS 報文的方式上送過程層數據信息給站控層設備。

采用本發明所述的用于網絡報文記錄分析裝置的數據建模方法，不僅能實現智能設備正常狀態監視統計，為智能設備檢修提供背景數據；還能給智能化變電站中后臺監控系統提供大量的過程層和間隔層數據信息，提高故障診斷的效率，為檢修人員提供有效的指導，提高智能變電站維護便利性。

以下結合附圖及具體實施例對本發明做進一步詳細描述。

附圖說明

圖1為本實施例的數據信息模型通信方法示意圖；

圖2為本實施例的數據信息模型建立示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，本實施例所述的用于網絡報文記錄分析裝置的數據建模方法，以變電站配置文件作為輸入，自動匹配過程層與間隔層設備，間隔層與站控層設備連接關系，實時監視過程層SV和GOOSE 報文及站控層MMS報文，記錄分析網絡報文，捕獲過程層和間隔層設備的關鍵數據信息，實現智能變電站站控層設備共享過程層和間隔層設備數據信息，具體步驟如下：

步驟1：導入變電站配置文件，提取各層智能設備名稱、描述；過程層設備提取收發報文的MAC地址、應用標識、數據集；間隔層設備提取名稱、描述、IP地址；間隔層設備報告及相關屬性，包括報告標識、數據集、成員數、成員描述；過程層與間隔層之間虛端子連接關系，同時將屬于同一子網的相關智能設備定義為一組監測對象集合，并預留人機配置接口可人工配置監測對象集合進行編輯，按變電站實際運行情況對監測單元進行增加或刪減。

步驟2：實時解析變電站三層兩網的報文，根據報文編碼規則提取有效數據信息，分析判斷智能設備運行情況，記錄智能設備狀態事件信息，并在指定周期內統計網絡報文關鍵信息。對于MMS報文中，狀態和事件信息的正確提取有賴于過程層與間隔層設備間的關聯關系，才能確定智能設備的真實狀態信息。

步驟3：根據步驟1中配置的監測對象集合與步驟2中獲取的報文分析結論，建立網絡報文分析結論信息模型，分析結論信息模型由報文協議類型SV/GOOSE/MMS邏輯節點描述，每種報文協議類型邏輯節點由多種數據集構成。

一個SV邏輯節點由SV狀態數據集，事件數據集，統計數據集描述。一個SV狀態數據集由通信、同步、測試、數據無效、配置狀態描述，如當網絡報文記錄分析裝置接收到SV報文時，分析SV測試狀態時，判斷任一通道的品質位中的測試位（Test）為true時，SV狀態數據集中的對應測試狀態位置1，當所有通道測試位都為false，SV狀態數據集中測試狀態置0；一個SV事件數據集由采樣嚴重丟幀事件描述，當SV采樣序號不連續且時間間隔大于1.5倍，同時SV丟幀數大于等于設定門檻值時，SV事件數據集中的采樣嚴重丟幀事件置1；一個SV統計數據集由統計周期內SV報文結構錯誤次數、采樣丟幀發生次數、SV報文幀數及報文字節數描述，實現統計周期內SV報文錯誤和字節統計。

一個GOOSE邏輯節點由GOOSE狀態數據集，事件數據集，統計數據集描述。GOOSE狀態數據集由通信、時間、測試、配置狀態描述；GOOSE事件數據集由控制塊重啟、狀態虛變、狀態異常變化、發送超時事件描述；GOOSE統計數據集由統計周期內GOOSE報文結構錯誤次數，幀序異常，報文幀數及報文字節數描述。

同理，一個MMS邏輯節點由MMS狀態數據集，事件數據集，統計數據集描述。一個MMS狀態數據集由通信、報告控制塊初始化、條目時間、條目測試、配置、遙測刷新、TCP連接狀態描述；一個MMS事件數據集由帶選擇遙控操作、直接遙控操作、修改定值、切換定值區、緩存報告溢出、緩存報告清除操作、報告控制塊初始化異常事件描述；一個MMS統計數據集由統計周期內MMS報文MMS報文結構錯誤次數、服務端或客戶端TCP連接中斷次數、其他寫操作失敗次數、服務端或客戶端MMS 報文幀數及報文字節數描述。

參照圖2描述的分析報文結論信息模型，以MMS報文方式上送給后臺監控系統，這給智能站后臺監控系統提供大量的過程層和間隔層數據信息，提高故障診斷的效率，為檢修人員提供有效的指導，提高智能變電站維護便利性。

本實施例所述的用于網絡報文記錄分析裝置的數據建模方法，主要適用于符合DL/T 860標準的智能變電站，以原始報文為分析依據，以變電站配置描述文件為基礎，自動關聯智能變電站間隔層與站控層設備，并根據間隔層設備采集的SV和GOOSE 報文，判斷分析與間隔層設備關聯的過程層設備的狀態信息，并將分析判斷的關鍵信息加入到設備模型文件中，以MMS 報文的方式上送過程層和間隔層數據信息給站控層設備。

上述實施例和圖式并非限定本發明的產品形態和式樣，任何所屬技術領域的普通技術人員對其所做的適當變化或修飾，皆應視為不脫離本發明的專利范疇。