一种电力系统中异常报文处理方法技术方案

本发明专利技术涉及一种电力系统中异常报文处理的方法，按以下步骤进行：进入交换设备之前的所有端口的数据帧经过FPGA或者网络处理器的端口镜像与监听，识别出不满足IEC-61850规约和IEEE802.3协议的异常帧，对所述异常帧进行分析与处理，将所有正常数据帧保持原样地通过交换设备送给系统监视记录分析装置。本发明专利技术能够识别交换设备的所有端口的各种异常帧，对异常帧标记后，将其从交换设备上除异常帧的源端口除外指定的任意端口转发出来。本发明专利技术克服现有技术的不足，使得系统监视记录分析装置在组网的方式下能够记录下网络中出现的所有报文(包括异常报文)，为智能变电站事故预警和故障定位与分析提供了有效的数据支持，可一定程度上降低智能变电站运行事故发生的概率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于利用电力系统的
，涉及智能变电站过程层通信系统与方法。 尤其涉及。
技术介绍
随着智能变电站实施技术的逐渐成熟和深入，智能变电站的应用实施已经从最初 面向站控层和间隔层发展到面向过程层，过程层的出现是智能变电站区别于传统变电站的 重要特征，特别是测量回路和控制回路，尤其是电子式互感器和智能开关的应用逐渐成熟， 变电站二次系统的设计、安装、调试和运行维护都将产生深刻的变革，过程层是否能准确可 靠的工作以代替传统变电站的测量回路、控制回路等二次回路成为智能变电站的关键。 在智能变电站中，过程层的二次回路信号是先通过A/D转换之后，将所有数据统 一打包，然后通过以太网传递给相关间隔层装置进行处理。相比于传统的变电站二次回路， 智能变电站层次结构虽然相对简单，物理接线减少，但逻辑上却转化成了看不见的连接，同 时为了进一步简化网络结构和施工难度，站控层、间隔层以及过程层还有进一步组合甚至 完全合并的趋势，使得物理结构简化的同时，大大增加了逻辑结构的复杂性和可维护性，对 于变电站故障的预警和准确定位提出了新的挑战。 由于数字式变电站的二次回路是通过基于以太网的数据传输实现的，信号受到干 扰的情况更多，导致传输的报文中存在不在以太网定义范围内的报文（即字节小于64或者 大于1518)、CRC计算错误的报文、冲突帧、不满足IEC61850规约的报文等异常报文，交换机 针对这些异常报文处理方式一般为直接丢弃，不予存储转发。实际上，上述异常报文的内容 (比如其中的MAC地址，协议类型字段等），对电力通信网络的故障预警和分析有很大的指 导和参考作用。电力系统中过程层传输的超短帧、超长帧、CRC错误帧等异常报文通常被交 换设备所过滤，无法传输到间隔层的系统监视记录分析装置（如报文记录分析仪）。然而异 常帧包含了重要的运行状态信息，能有助于变电站的事故预警和故障定位。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是通过对电力系统中传输中异常报文进行分析与处理，保 证数据帧的有效传输，提高故障预警和定位的能力，增强智能变电站过程层的报文传输的 可控性和健壮性。 本专利技术提供的技术方案： -种电力系统中异常报文处理的方法，其特征在于按以下步骤进行：进入交换设 备之前的所有端口的数据帧经过FPGA或者网络处理器的端口镜像与监听，识别出不满足 IEC-61850规约和IEEE802. 3协议的异常帧，对所述异常帧进行分析与处理，将所有正常数 据帧保持原样地通过交换设备送给系统监视记录分析装置。 其中，所述的数据帧包括但不仅限于从SV采集值报文和GOOSE报文。 进一步地，FPGA或者网络处理器对数据帧的端口镜像与监听不影响当前数据的存 储与转发，且镜像速率不大于端口转发数率，不出现丢帧、乱序、复制现象。 进一步地，对所述异常帧的分析与处理，包括对异常帧进行标识，提取异常帧的数 据信息，将异常帧转发到系统监视记录分析装置。 其中，所述异常帧进行标识具体为：对异常帧添加端口信息，用于指示异常帧的 来源端口，使得系统监视记录分析装置能够知道是从哪个IED设备发出的异常报文。 进一步地，为异常帧添加时间戳信息，用于指示异常帧的接收时间，使得系统监视 记录分析装置能够知道异常报文从IED发出的时间。 进一步地，通过对异常帧的帧结构的分析，提取异常帧的数据信息，通过端口汇聚 将异常帧以及数据信息、添加端口信息、时间戳信息通过除异常帧的源端口除外的任意一 个指定的端口发出，指定的端口通常是接往电网中的系统监视记录分析装置的端口。 本专利技术有益效果如下： 在本专利技术提供的技术方案中，通过对异常报文的端口镜像，可以捕获所有端口的 异常报文，并可知异常报文的来源端口，对其标注其时间信息，通过端口汇聚将异常报文发 往系统监视记录分析装置，能够有效帮助电力系统中分析、诊断设备故障和网络运行状况， 为智能变电站事故预警和故障定位与分析提供有效的数据支持，可一定程度上降低智能变 电站运行事故发生的概率。 【附图说明】 图1为本专利技术的异常报文的处理流程图。 图2为异常帧处理的帧格式图。 【具体实施方式】 下面结合附图和具体实施例对本专利技术的技术方案进一步详细阐述。图1为本专利技术 一种识别和处理异常帧的方法流程示意图，所述方法具体包括以下步骤： 步骤101 :在所有数据帧进入交换设备之前，首先经过FPGA或者网络处理器的端 口镜像与监听，FPGA或者网络处理器的功能是对于各个端口进行完全的端口镜像，监听 收发的数据；正常的数据帧仍然经过交换设备进行存储转发，另外新建的镜像的数据帧由 FPGA或者网络处理器中的功能模块进行分析处理； 步骤102 :根据IEC-61850规约和IEEE802. 3协议规定的帧结构识别出异常帧，包 括不在以太网定义范围内的报文（即字节小于64或者大于1500)、CRC计算错误的报文、冲 突帧以及不满足IEC-61850-9-2要求的SV报文、GOOSE报文帧结构的异常帧； 步骤103 :标识异常帧，包括异常帧来源的端口号以及时间信息，以SV采集值报文 为例，异常帧处理的帧格式如附图2所示， 具体的，在异常帧的某些字段插入一个或多个字节，用于表示异常帧来源的端口 号，插入的位置如附图2中202中所示（也可以是其它指定位置）。字节的数目与交换设 备的端口数目有关，一个字节可以表示8个端口，比如0x1表示从端口 1收到的异常帧，0x2 表示从端口 2收到的异常帧，以此类推，或者用其它编码来表示相应的端口。将标识之后的 异常帧存入缓存区。 进一步地，为异常帧打上时间戳，如附图2中201位置，用于指示异常帧的接收时 间（也可以在其它指定的字段或者在某个特殊的字段插入若干的字节来表示存储时间信 息），通过修改异常帧，将时间信息直接写进异常帧中。 步骤104 :对异常帧进行分析与处理，通过识别异常帧的帧结构，提取帧结构的信 息，并对帧进行归类，对可恢复的异常帧进行恢复，并申请重新发送。 步骤105 :通过端口汇聚，将异常帧通过除异常帧的源端口除外的任意一个指定 的端口发出，指定的端口通常是接往电网中的故障录播装置的端口。这样，故障录播装置可 以收到全部的异常报文，同时可以知道异常报文的来源端口以及接收时间。故障录播装置 并不直接对异常帧进行CRC校验，而是先提取异常帧的端口号，然后再对异常帧进行分析 与处理。 进一步地，在具体实现时，每个功能模块既可以放入单独的功能器件，也可以用软 件或者逻辑代码的形式运行在公共硬件平台上，而不占用独立的硬件结构，以节省硬件成 本。 以上所述，仅为本专利技术的较佳实例而已，并非用于限定本专利技术的保护范围，凡在本 专利技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本专利技术的保护范 围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力系统中异常报文处理的方法，其特征在于按以下步骤进行：进入交换设备之前的所有端口的数据帧经过FPGA或者网络处理器的端口镜像与监听，识别出不满足IEC‑61850规约和IEEE802.3协议的异常帧，对所述异常帧进行分析与处理，将所有正常数据帧保持原样地通过交换设备送给系统监视记录分析装置。

【技术特征摘要】
1. 一种电力系统中异常报文处理的方法，其特征在于按以下步骤进行：进入交换设 备之前的所有端口的数据帧经过FPGA或者网络处理器的端口镜像与监听，识别出不满足 IEC-61850规约和IEEE802. 3协议的异常帧，对所述异常帧进行分析与处理，将所有正常数 据帧保持原样地通过交换设备送给系统监视记录分析装置。2. 根据权利要求1所述的电力系统中异常报文处理的方法，其特征在于：所述的数据 帧包括但不限于从SV采集值报文和GOOSE报文。3. 根据权利要求1所述的电力系统中异常报文处理的方法，其特征在于：FPGA或者网 络处理器对数据帧的端口镜像与监听不影响数据的存储与转发，且镜像速率不大于端口转 发数率。4. 根据权利要求1所述的电力系统中异常报文处理的方法，其特征在于：对所述异常 帧的分析与处理具体为：对异常帧进行标识，提取异常帧的...

【专利技术属性】
技术研发人员：任波，冯维纲，刘发志，汪勇飞，袁成伟，
申请(专利权)人：武汉中元华电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42