环网节点通信状态监测方法、系统及测控装置和就地模块制造方法及图纸

本发明专利技术涉及环网节点通信状态监测方法、系统及测控装置和就地模块，属于智能变电站自动化系统通信技术领域。方法包括：测控装置通过HSR环网向各节点发送GOOSE应用报文；各节点判断在规定时间内接收不到GOOSE应用报文时，生成通信接收异常状态信号，将通信接收异常状态信号通过HSR环网发送至测控装置；测控装置根据各节点的通信接收异常状态信号，判断HSR环网上通信链路异常的节点。本发明专利技术的节点通信状态监测方法简单，且不需要额外增加监测帧，不增加报文量；不需要源MAC地址和目的组播MAC地址的映射，不需要单独的网络运维管理单元作为监视实现主体，利用环网内的测控装置作为监视实现主体，既能准确定位环网通信链路异常节点，又能节省监视成本。

Monitoring method, system, measurement and control device and local module of communication state of ring network node

【技术实现步骤摘要】
环网节点通信状态监测方法、系统及测控装置和就地模块
本专利技术涉及环网节点通信状态监测方法、系统及测控装置和就地模块，属于智能变电站自动化系统通信

技术介绍
目前，智能变电站采用“三层两网”结构，由站控层、间隔层、过程层以及站控层网络、过程层网络组成，而过程层网络承载着与站内继电保护和自动化设备密切相关的采样值(SV)信息、GOOSE信息的传输业务，其中SV信息的主要特点是数据量大、占用带宽资源多；GOOSE信息主要包括设备状态信息和设备操作/跳闸命令两类，其中设备操作/跳闸命令的特点是实时性及优先级要求高。SV信息和GOOSE信息是智能变电站网络化的基础，过程层网络是影响变电站安全可靠运行的关键因素。从设计角度考虑，必须保证网络能够容忍多点故障，实现关键数据的高可靠、零丢包。目前，智能变电站的过程层网络普遍采用星形拓扑结构，组网方案已日渐成熟，但鉴于中心交换机对整个网络的影响，重要设备间的通信需构建2套独立的星形网络，这种方法的组网设备及施工费用较高。为解决智能变电站存在的上述问题，进一步推进变电站“更安全、更可靠、更智能”，现有技术中采用高可用性无缝冗余(HighAvailabilitySeamlessRedundancy，HSR)协议确保SV、GOOSE数据在环形拓扑中传输的零丢包，保障了业务传输的可靠性，并通过环网数据“直通转发”技术保障了业务传输的实时性，可满足变电站过程层网络SV采样值数据、GOOSE信息和IEEE1588对时等业务需求；此外，采用HSR技术组网不需要交换机，工程费用较低，组网简单，施工便利，相比于交换机组网方案具有竞争优势。HSR协议采用节点冗余技术，在链路层上实现报文的“双发双收”，任意两个节点之间，报文有两条路径可以到达，由链路冗余控制模块选取先到的一帧报文，上送应用层。由于上层应用只收到一帧报文，一旦A/B端口接收中的一路故障或者发送方冗余发送一路异常，上层应用缺乏及时有效的监视手段。针对这种场景，IEC62439-3标准要求通过对每个HSR实体建立一个可选的监视数据集与NodesTable表来统计各个监视状态信息，但并未给出在IEC61850通信架构下的具体实施方案。为解决上述问题，现有技术中，例如公告号为CN105827485B的中国专利技术专利提出的基于PRP和HSR网络的节点通信状态监视方法，采用HSR的监测帧可以实现冗余网络的节点状态监视，但存在以下不足：首先，要求HSR网络所有节点都开启监测帧功能，增加了报文量；其次，环网内节点不能独立完成监视，需要将各自NodesTable表(即节点通信表)所包含的信息分别发送给网络运维管理单元，由专门进行节点通信监测的网络运维管理单元统一实现监视，监测成本高，且为实现监测处理的信息量大，影响HSR网络中GOOSE应用报文(业务报文)的处理效率；最后，该方法采用的监测帧只能通过源MAC地址唯一的判别出发送IED设备，但是，在链路订阅关系中采用的是目的组播MAC地址，因此需要进行源MAC地址和目的组播MAC地址映射才能判断出异常节点，判断方法复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种HSR环网节点通信状态监测方法与系统，用于解决现有技术的节点通信状态监测方法复杂且监测成本高的问题。同时，还提供一种用于上述监测方法与系统的测控装置和就地模块，同样用于解决现有技术的节点通信状态监测方法复杂且监测成本高的问题。本专利技术的HSR环网节点通信状态监测方法采用如下技术方案：对于任一环网链路，该监测方法包括以下步骤：1)测控装置通过HSR环网向各节点发送GOOSE应用报文；2)各节点根据接收所述GOOSE应用报文，判断是否通信接收异常：当在规定时间内接收不到所述GOOSE应用报文时，生成通信接收异常状态信号，将所述通信接收异常状态信号通过HSR环网发送至测控装置；3)测控装置根据各节点的通信接收异常状态信号，判断所述HSR环网上通信链路异常的节点。本专利技术的HSR环网节点通信状态监测系统采用如下技术方案：包括测控装置和就地模块，测控装置与各就地模块连接形成HSR环网，每个就地模块作为HSR环网中的一个节点，所述测控装置和就地模块用于实现上述的HSR环网节点通信状态监测方法。上述两个技术方案的有益效果是：本专利技术利用测控装置发送的GOOSE应用报文，各节点通过对接收的GOOSE应用报文判断是否通信接收异常，从而生成通信接收异常状态信号，并发送给测控装置，由测控装置收集这些信号，从而判断通信链路异常的节点。因此，本专利技术的节点通信状态监测方法简单，且不需要额外增加监测帧，仅需各节点发送通信接收异常状态信号即可，不增加报文量(由于就地模块本身就需要上送异常状态信号，用于实施查看就地模块的工况，因此各节点发送的通信接收异常状态信号并没有增加报文量)；不需要源MAC地址和目的组播MAC地址的映射，不需要单独的网络运维管理单元作为监视实现主体，利用环网内的测控装置作为监视实现主体，既能准确定位环网通信链路异常节点，又能节省监视成本。由于测控装置通过两个接收端口分别接收两个环网链路上的GOOSE应用报文，当其两个接收端口均通信接收异常时，无法实现节点的通信状态监测，只有在至少一个接收端口通信接收正常时，才能够实现节点的通信状态监测。因此，进一步的，所述测控装置还通过HSR环网接收GOOSE应用报文，判断是否通信接收正常：当在规定时间内接收到包含应用标识的GOOSE应用报文时，判断通信接收正常。在测控装置至少有一个接收端口通信接收正常时，进行各节点的通信状态监测。为了实现各节点的通信接收异常判断，进一步，各节点还用于对接收的GOOSE应用报文进行统计，统计的信息包括GOOSE应用报文的应用标识、端口接收帧数以及端口最后一帧报文的接收时刻；并根据所述统计的信息进行所述通信接收异常的判断。为了实现通信链路异常节点的定位和显示，进一步，还包括：测控装置确定HSR环网的通信拓扑结构，根据该通信拓扑结构，定位所述HSR环网上通信链路异常的节点，显示HSR环网上各节点的通信状态。为了实现HSR环网的通信拓扑结构的确定，进一步，还包括：扫描CCD文件，形成HSR环网内各设备间的连接关系；依据HSR环网各节点的设备地址，确定各设备所属的节点位置，结合所述各设备间的连接关系，构建所述HSR环网的通信拓扑结构。基于上述目的，一种测控装置的技术方案如下：该测控装置通过HSR环网连接各节点，所述测控装置包括存储器和处理器，以及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器与所述存储器相耦合，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：1)通过HSR环网向各节点发送GOOSE应用报文；2)通过HSR环网接收各节点发送的通信接收异常状态信号，根据各节点的通信接收异常状态信号，判断所述HSR环网上通信链路异常的节点；所述通信接收异常状态信号是各节点判断在规定时间内接收不到所述GOOSE应用报文而生成的。上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种HSR环网节点通信状态监测方法，其特征在于，对于任一环网链路，该监测方法包括以下步骤：/n1)测控装置通过HSR环网向各节点发送GOOSE应用报文；/n2)各节点根据接收所述GOOSE应用报文，判断是否通信接收异常：当在规定时间内接收不到所述GOOSE应用报文时，生成通信接收异常状态信号，将所述通信接收异常状态信号通过HSR环网发送至测控装置；/n3)测控装置根据各节点的通信接收异常状态信号，判断所述HSR环网上通信链路异常的节点。/n

【技术特征摘要】
1.一种HSR环网节点通信状态监测方法，其特征在于，对于任一环网链路，该监测方法包括以下步骤：
1)测控装置通过HSR环网向各节点发送GOOSE应用报文；
2)各节点根据接收所述GOOSE应用报文，判断是否通信接收异常：当在规定时间内接收不到所述GOOSE应用报文时，生成通信接收异常状态信号，将所述通信接收异常状态信号通过HSR环网发送至测控装置；
3)测控装置根据各节点的通信接收异常状态信号，判断所述HSR环网上通信链路异常的节点。


2.根据权利要求1所述的HSR环网节点通信状态监测方法，其特征在于，所述测控装置还通过HSR环网接收GOOSE应用报文，判断是否通信接收正常：当在规定时间内接收到包含应用标识的GOOSE应用报文时，判断通信接收正常。


3.根据权利要求1或2所述的HSR环网节点通信状态监测方法，其特征在于，各节点还用于对接收的GOOSE应用报文进行统计，统计的信息包括GOOSE应用报文的应用标识、端口接收帧数以及端口最后一帧报文的接收时刻；并根据所述统计的信息进行所述通信接收异常的判断。


4.根据权利要求1所述的HSR环网节点通信状态监测方法，其特征在于，还包括：
测控装置确定HSR环网的通信拓扑结构，根据该通信拓扑结构，定位所述HSR环网上通信链路异常的节点，显示HSR环网上各节点的通信状态。


5.根据权利要求4所述的HSR环网节点通信状态监测方法，其特征在于，确定所述HSR环网的通信拓扑结构包括：
扫描CCD文件，形成HSR环网内各设备间的连接关系；
依据HSR环网各节点的设备地址，确定各设备所属的节点位置，结合所述各设备间的连接关系，构建所述HSR环网的通信拓扑结构。


6.一种测控装置，该测控装置通过HSR环网连接各节点，其特征在于，所述测控装置包括存储器和处理器，以及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器与所述存储器相耦合，...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐洁，张艳超，倪传坤，余高旺，王晓锋，王振华，刘志远，朱建斌，杨凯，杨世皓，李旭，邓茂军，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，许继集团有限公司，许继电气股份有限公司，许昌许继软件技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31