專利名稱：基于智能交換過程層網絡虛擬二次回路監測方法及系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及數字化變電站過程層采用交換機二次虛擬回路檢測的技術領域，尤其涉及基于智能交換過程層網絡虛擬二次回路監測方法及系統。
背景技術：
隨著數字化變電站的工程實踐的開展，與數字化變電站的相關的多項技術都取得了長足的進步，過程層采用交換機網絡方案毫無疑問代表著未來技術發展的方向，但如何解決困擾已久的如何保證基于交換網絡的變電站二次虛擬回路的可靠性的難題至今沒有解決。通過仔細分析不難發現，困擾過程層網絡方案的根本問題，正是普通的工業以太網交換機簡單性、通用性的代價。解決這個難題是提高數字化變電站中繼電保護的二次回路的可靠性，降低運維成本，推廣數字化變電站技術的關鍵。以太網交換機的各交換節點無一例外都需要內存用于緩沖報文，當目的端口出現競爭時報文都需要排隊；報文緩沖和端口排隊現象是以太網交換機固有的特點，交換延時的不確定性和丟包的根本原因便在于此，內存不足會導致丟包，端口排隊導致交換延時抖動。為此解決交換延時的不確定和丟包現象的核心在于優化交換機內部的資源管理，針對應用選擇合適內存分配策略和端口隊列調度機制。現有技術還沒有對基于智能交換過程層網絡虛擬二次回路監測方法及系統進行研究和開發。因此，現有技術存在缺陷，需要改進。
發明內容
本發明為了解決現有技術中的不足，特別提供了基于智能交換過程層網絡虛擬二次回路監測方法及系統。基于智能交換過程層網絡虛擬二次回路監測方法，其特征在于，包含以下步驟:A:定量分析過程層網絡虛擬二次回路支撐數據的標識及參數，交換時間延時測量、報告、采集，交換過程路徑追蹤及虛擬連線，交換資源消耗數據；B:識別并查找所述支撐數據中的ID通信數據；C:統計所述支撐數據中數據流量、通信端口速度、交換延時、交換成功率、交換內部資源消耗、端口隊列深度、端口優先級；D:實時監測所述支撐數據中的實時狀態、交換設備的實時狀態，基于GMRP的網絡接入設備的實時狀態；E:實現步驟A至步驟D中的信息聯動及統一管理，對交換設備數據中的異常進行處理。所述的方法，其中，所述步驟A中的支撐數據包括GOOSE及SV報文通信數據。所述的方法，其中，所述步驟B中的通信數據包括正常流量、突發流量、異常流量及組播規模。所述的方法，其中，步驟C中，所述交換延時包括IED設備和交換機之間，各交換機之間，不同目的端口的報文拷貝之間的交換延時和延時抖動狀態包。所述的方法，其中，步驟E中，所述處理包括內存分配機制、端口隊列調度機制、報文交換成功指標驗證機制。基于智能交換過程層網絡虛擬二次回路監測系統，其中，包括:一定量分析裝置、一識別裝置，以及級聯設置在所述定量分析裝置與所述識別裝置之后的至少一統計裝置；與所述統計裝置相連的實時監測裝置；分別與所述定量分析裝置、所述識別裝置、所述至少一統計裝置及所述實時監測裝置相連接的至少一控制裝置；所述定量分析裝置，用于定量分析過程層網絡虛擬二次回路支撐數據的標識及參數，交換時間延時測量、報告、采集，交換過程路徑追蹤及虛擬連線，交換資源消耗數據；所述識別裝置，用于識別并查找所述支撐數據中的ID通信數據；所述統計裝置，用于統計所述支撐數據中數據流量、通信端口速度、交換延時、交換成功率、交換內部資源消耗、端口隊列深度、端口優先級；所述實時監測裝置，用于實時監測所述支撐數據中的實時狀態、交換設備的實時狀態，基于GMRP的網絡接入設備的實時狀態；所述控制裝置，實現所述定量分析裝置、所述識別裝置、所述統計裝置及所述實時監測裝置中的信息聯動及統一管理，對交換設備數據中的異常進行處理。所述的系統，其中，所述支撐數據包括GOOSE及SV報文通信數據。所述的系統，其中，所述識別裝置中的通信數據包括正常流量、突發流量、異常流量及組播規模。所述的系統，其中，所述統計裝置中，所述交換延時包括IED設備和交換機之間，各交換機之間，不同目的端口的報文拷貝之間的交換延時和延時抖動狀態包。所述的系統，其中，所述控制裝置中，所述處理包括內存分配機制、端口隊列調度機制、報文交換成功指標驗證機。采用上述方案，可以徹底解決過程層網絡二次虛擬回路的可靠性的難題，有效消除或減少交換延時的不確定性，確保報文交換成功率，并全面提高系統本發明系統工作的穩定性。
圖1是本發明方法的流程圖；圖2是本發明系統的結構示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖和具體實施例，對本發明進行詳細說明。實施例1結合圖1，為本發明方法流程圖，基于智能交換過程層網絡虛擬二次回路監測方法，其特征在于，包含以下步驟:A:定量分析過程層網絡虛擬二次回路支撐數據的標識及參數，(通過S⑶文件讀入全站數據的標識和參數)交換時間延時測量(對于同樣一幀GOOSE報文(相同的APPID、ST num、SQ num)分別經過交換機1、中心交換機、交換機2時被監聽裝置捕捉后得到捕捉時間，那么從中心交換機捕捉時間減去交換機I的捕捉時間即為該幀GOOSE報文從交換機I到中心交換機的網絡延時。同理可以得到該幀報文從中心交換機到交換機2的網絡延時。)、報告(客戶端可以記錄每一個信號發生時間，收到的時間，界面展示出來)、采集(通過數據端口，以太網口或者光纖口，采集并存儲)，交換過程路徑追蹤及虛擬連線(主要是通過IED設備之間的訂閱關系，并通過APPID，MAC地址進行追蹤識別)，交換資源消耗數據(內存的使用不超20% )；B:識別并查找所述支撐數據中的ID通信數據(可以根據報文類型，標識，源地址和目的地址等查找)；C:統計所述支撐數據中數據流量(800Mbps、其中GOOSE報文可達到30Mbps的處理分析能力，SV報文800Mbps)、通信端口速度(支持100M/1000Mbps，光口電口均支持)、交換延時(交換機內部IOus以內，可達到6us，即從某口接收到報文到從其他口發出該報文的時間)、交換成功率(100% )、交換內部資源消耗(cpu內存)、端口隊列深度(10000個報文)、端口優先級(根據報文類型，優先轉發goose報文，再根據報文的vlan的優先級進行)；D:實時監測所述支撐數據中的實時狀態(數字化變電站的網絡結構一般為星型結構，保護裝置、合并單元、智能操作箱等分別接到不同的交換機上，這些交換機又通過級聯接入到中心交換機，完成數據的交換與共享)、交換設備的實時狀態(對交換機進行建模，可以實時監測交換機運行狀態，如有異常將實時報告)，基于GMRP的網絡接入設備的實時狀態(物理連接后IS內可以建立通信報文收發)；E:實現步驟A至步驟D中的信息聯動及統一管理(用圖形直觀顯示網絡運行狀態，實時報告，層次清晰展示)，對交換設備數據中的異常進行處理(由于監聽裝置接入到每個交換機，不通過任何網絡傳輸路徑直接可以接收到源報文，并通過各個交換機抓取到的報文對比，可更快的定位故障出現在交換過程中的哪個環節)。所述的方法，其中，所述步驟A中的支撐數據包括G00SE及SV報文通信數據(變電站過程層傳輸的數據為G00SE面向通用對象的變電站事件和SV采樣值報文，對數字化變電站中的G00SE報文和SV采樣值報文進行實時分析、記錄，并以圖形化的界面向用戶實時展示分析結果，使不可見的網絡通信過程能形象、生動的展示給用戶，使用戶能及時、形象的了解網絡的通信狀態)。所述的方法，其中，所述步驟B中的通信數據包括正常流量、突發流量、異常流量及組播規模(正常流量低于950M，突發流量30%，異常流量1050M，組播規模試驗個數80個MU)。 所述的方法，其中，步驟C中，所述交換延時包括IED設備和交換機之間，各交換機之間，不同目的端口的報文拷貝之間的交換延時和延時抖動狀態包(交換延時10us，丟包為0，延時抖動在2us內)。所述的方法，其中，步驟E中，所述處理包括內存分配機制、端口隊列調度機制、報文交換成功指標驗證機制(按照優先級調度，報文交換成功率100%，交換機會記錄收發的報文數，可以與報文源端比較)。
實施例2基于智能交換過程層網絡虛擬二次回路監測系統，其中，包括:一定量分析裝置、一識別裝置，以及級聯設置在所述定量分析裝置與所述識別裝置之后的至少一統計裝置；與所述統計裝置相連的實時監測裝置；分別與所述定量分析裝置、所述識別裝置、所述至少一統計裝置及所述實時監測裝置相連接的至少一控制裝置；所述定量分析裝置，用于定量分析過程層網絡虛擬二次回路支撐數據的標識及參數，交換時間延時測量、報告、采集，交換過程路徑追蹤及虛擬連線，交換資源消耗數據；所述識別裝置，用于識別并查找所述支撐數據中的ID通信數據；所述統計裝置，用于統計所述支撐數據中數據流量、通信端口速度、交換延時、交換成功率、交換內部資源消耗、端口隊列深度、端口優先級；所述實時監測裝置，用于實時監測所述支撐數據中的實時狀態、交換設備的實時狀態，基于GMRP的網絡接入設備的實時狀態；所述控制裝置，實現所述定量分析裝置、所述識別裝置、所述統計裝置及所述實時監測裝置中的信息聯動及統一管理，對交換設備數據中的異常進行處理。所述的系統，其中，所述支撐數據包括GOOSE及SV報文通信數據。所述的系統，其中，所述識別裝置中的通信數據包括正常流量、突發流量、異常流量及組播規模。所述的系統，其中，所述統計裝置中，所述交換延時包括IED設備和交換機之間，各交換機之間，不同目的端口的報文拷貝之間的交換延時和延時抖動狀態包。所述的系統，其中，所述控制裝置中，所述處理包括內存分配機制、端口隊列調度機制、報文交換成功指標驗證機。應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬于本發明所附權利要求的保護范圍。
權利要求
1.關于智能交換過程層網絡虛擬二次回路監測方法，其特征在于，包含以下步驟: A:定量分析過程層網絡虛擬二次回路支撐數據的標識及參數，交換時間延時測量、報告、采集，交換過程路徑追蹤及虛擬連線，交換資源消耗數據； B:識別并查找所述支撐數據中的ID通信數據； C:統計所述支撐數據中數據流量、通信端口速度、交換延時、交換成功率、交換內部資源消耗、端口隊列深度、端口優先級； D:實時監測所述支撐數據中的實時狀態、交換設備的實時狀態，基于GMRP的網絡接入設備的實時狀態； E:實現步驟A至步驟D中的信息聯動及統一管理，對交換設備數據中的異 常進行處理。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟A中的支撐數據包括GOOSE及SV報文通信數據。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟B中的通信數據包括正常流量、突發流量、異常流量及組播規模。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟C中，所述交換延時包括IED設備和交換機之間，各交換機之間，不同目的端口的報文拷貝之間的交換延時和延時抖動狀態包。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟E中，所述處理包括內存分配機制、端口隊列調度機制、報文交換成功指標驗證機制。
6.關于智能交換過程層網絡虛擬二次回路監測系統，其特征在于，包括:一定量分析裝置、一識別裝置，以及級聯設置在所述定量分析裝置與所述識別裝置之后的至少一統計裝置；與所述統計裝置相連的實時監測裝置；分別與所述定量分析裝置、所述識別裝置、所述至少一統計裝置及所述實時監測裝置相連接的至少一控制裝置； 所述定量分析裝置，用于定量分析過程層網絡虛擬二次回路支撐數據的標識及參數，交換時間延時測量、報告、采集，交換過程路徑追蹤及虛擬連線，交換資源消耗數據； 所述識別裝置，用于識別并查找所述支撐數據中的ID通信數據； 所述統計裝置，用于統計所述支撐數據中數據流量、通信端口速度、交換延時、交換成功率、交換內部資源消耗、端口隊列深度、端口優先級； 所述實時監測裝置，用于實時監測所述支撐數據中的實時狀態、交換設備的實時狀態，基于GMRP的網絡接入設備的實時狀態； 所述控制裝置，實現所述定量分析裝置、所述識別裝置、所述統計裝置及所述實時監測裝置中的信息聯動及統一管理，對交換設備數據中的異常進行處理。
7.根據權利要求6所述的系統，其特征在于，所述支撐數據包括GOOSE及SV報文通信數據。
8.根據權利要求6所述的系統，其特征在于，所述識別裝置中的通信數據包括正常流量、突發流量、異常流量及組播規模。
9.根據權利要求6所述的系統，其特征在于，所述統計裝置中，所述交換延時包括IED設備和交換機之間，各交換機之間，不同目的端口的報文拷貝之間的交換延時和延時抖動狀態包。
10.根據權利要求6所述的系統，其特征在于，所述控制裝置中，所述處理包括內存分配機制、端口 隊列調度機制、報文交換成功指標驗證機。
全文摘要
本發明公開了基于智能交換過程層網絡虛擬二次回路監測方法及系統。其中方法中包含以下步驟A定量分析過程層網絡虛擬二次回路支撐數據的標識及參數，交換時間延時測量、報告、采集，交換過程路徑追蹤及虛擬連線，交換資源消耗數據；B識別并查找所述支撐數據中的ID通信數據；C統計所述支撐數據中數據流量、通信端口速度、交換延時、交換成功率、交換內部資源消耗、端口隊列深度、端口優先級；D實時監測所述支撐數據中的實時狀態、交換設備的實時狀態，基于GMRP的網絡接入設備的實時狀態；E實現步驟A至步驟D中的信息聯動及統一管理，對交換設備數據中的異常進行處理。
文檔編號H04L12/26GK103095525SQ201210595889
公開日2013年5月8日 申請日期2012年12月28日 優先權日2012年12月28日
發明者劉四聰, 王清玲, 朱廣名, 竹之涵, 陳宏輝, 曹彥朝, 陳海波, 張學強, 鄭小麗, 高學強, 廖曉春 申請人:廣東電網公司茂名供電局, 廣州思唯奇計算機科技有限公司