一种智能变电站以太网通信报文监听设备及监听方法技术

本发明专利技术公开了一种智能变电站以太网通信报文监听设备及监听方法，包括：一对通信端口，用于串联接入被监测通信回路；核心处理模块，用于对从通信端口传入的以太网报文进行转发和复制；以太网监听端口，用于对核心处理模块转发和复制的以太网报文进行监听、输出；电源端口，用于对通信端口、以太网监听端口以及核心处理模块供电。优点：可以在不破坏原通信拓扑的情况下，对智能变电站过程层和站控层以太网通信报文进行监听，具有结构简单，携带方便，使用快捷，监听报文完整准确，时延低，监听方式安全可靠等特点，提高了调试检修运维效率。提高了调试检修运维效率。提高了调试检修运维效率。

【技术实现步骤摘要】
一种智能变电站以太网通信报文监听设备及监听方法


[0001]本专利技术涉及一种智能变电站以太网通信报文监听设备及监听方法，属于电力系统自动化


技术介绍

[0002]智能变电站是指采用先进、可靠、集成和环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和检测等基本功能，同时，具备支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策和协同互动等高级功能的变电站。智能变电站典型特征是使用数字化通信网络取代了电缆，进行状态量、电压及电流二次信号的传输。通信网络安全可靠，对于智能变电站稳定运行具有重要意义。
[0003]目前，智能变电站通信网络出现问题，需要采集报文时，一般通过三种手段。一是使用站内部署的网络报文记录分析装置采集报文排查；二是通过在通信双方的主机上运行抓包软件采集报文排查；三是通过接入具备透明传输功能的集线器采集报文排查。以上三种方法都存在一定的弊端。第一种方法需要配置交换机，配置镜像端口，采集数据量庞大，且无法采集直连通信方式的报文；第二种方法采集的报文是主机网卡缓存报文，与实际物理链路报文可能有差别；第三种方法，需要通信网络中增加一台集线器，改变了网络拓扑，存在安全隐患。所以，需要一种新的技术方案以解决上述问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种智能变电站以太网通信报文监听设备及监听方法。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种智能变电站以太网通信报文监听设备，包括：一对通信端口，用于串联接入被监测通信回路；核心处理模块，用于对从通信端口传入的以太网报文进行转发和复制；以太网监听端口，用于对核心处理模块转发和复制的以太网报文进行监听、输出；电源端口，用于对通信端口、以太网监听端口以及核心处理模块供电。
[0006]进一步的，所述核心处理模块包括：通信PHY芯片、监听PHY芯片、 FPGA芯片；所述通信PHY芯片的前端与通信端口的物理层收发器连接，通信PHY芯片的后端与FPGA芯片连接，所述PHY芯片与FPGA芯片以及通信端口的传输配置为双向传输，用于对物理层的以太网数据流进行收发；所述监听PHY芯片的前端与以太网监听端口的物理层收发器连接，监听PHY芯片的后端与FPGA芯片连接，FPGA芯片复制的以太网数据单向传输至监听PHY芯片，用于对物理层的以太网数据流进行监听。
[0007]进一步的，所述通信PHY芯片，用于收发以太网光通信信号或以太网电通信信号。
[0008]进一步的，所述以太网监听端口的外接端口采用RJ45接口，用于与外部的抓包设备连接。
[0009]进一步的，所述电源端口的外接模式采用USB Tpye
‑
C方式。
[0010]一种智能变电站以太网通信报文监听设备的监听方法，包括以下步骤：读取所述一对通信端口中的通信端口一发送至PHY芯片的引脚数据；根据引脚数据解析当前帧前导码；根据引脚数据解析当前帧起始符；根据引脚数据获取当前帧数据、帧长度和帧校验码；根据当前帧前导码、当前帧起始符、当前帧数据、帧长度和帧校验码生成当前帧发送字节流；将当前帧字节流发送至所述一对通信端口中的通信端口二的PHY芯片接收引脚；将当前帧字节流复制至监听PHY芯片的接收引脚，并通过PHY芯片传输给以太网监听端口。
[0011]本专利技术所达到的有益效果：通过本专利技术的设备及方法，可以在不破坏原通信拓扑的情况下，对智能变电站过程层和站控层以太网通信报文进行监听，具有结构简单，携带方便，使用快捷，监听报文完整准确，时延低，监听方式安全可靠等特点，提高了调试检修运维效率。
附图说明
[0012]图1是本专利技术一种智能变电站以太网通信报文监听设备及监听方法外观示意图；图2是本专利技术一种智能变电站以太网通信报文监听设备及监听方法总体设计框图；图3是本专利技术一种智能变电站以太网通信报文监听设备及监听方法实际应用场景示意图。
具体实施方式
[0013]下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0014]参照图1和图2，一种智能变电站以太网通信报文监听设备，包括：一对通信端口，串联接入被监测的通信回路，保证原通信链路正常工作；通信端口内部与核心处理模块通信PHY芯片连接。通信端口设计为SFP方式，可根据监听对象插入以太网光通信模块或以太网电通信模块，实现对智能变电站过程层通信回路和站控层通信回路的监视。
[0015]一个以太网监听端口，接入网络分析仪或笔记本电脑等抓包设备；在内部与核心处理模块监听PHY芯片连接。以太网监听端口设计为RJ45方式，方便与网络分析仪或笔记本电脑等设备连接。
[0016]一个电源端口，设计为USB Tpye
‑
C方式，可使用笔记本电脑或手机充电器供电，方便现场环境使用。
[0017]一个核心处理模块，对以太网报文进行转发和复制。核心处理模块包含两个通信
PHY芯片，一个监听PHY芯片，一个FPGA芯片及外围辅助电路。其中通信PHY芯片前端与通信端口物理层收发器连接，后端与FPGA连接，配置为双向传输，实现以太网物理层数据流的收发。通信PHY芯片选择同时支持光电信号芯片。监听PHY芯片前端与监听端口物理层收发器连接，后端与FPGA连接，配置为单向传输，实现以太网物理层数据流的监听。FPGA通过硬件描述语言程序，实现以太网物理层数据流的识别，处理、收发、复制等功能，具体监听方法流程如下：1、读取通信端口一的PHY芯片发送引脚数据；2、解析当前帧前导码；3、解析当前帧起始符，识别帧起始位置；4、获取当前帧数据、帧长度和帧校验码；5、生成当前帧发送字节流，包括前导码、起始符、帧数据和校验码；6、将当前帧字节流发送至通信端口二的PHY芯片接收引脚；7、将当前帧字节流复制至监听端口的PHY芯片接收引脚；8、通信端口二的处理方式同通信端口一。
[0018]图3是本专利技术应用的一种场景，通过本专利技术的监听设备分别连接保护装置、交换机和电脑或便携式网络分析仪，交换机还连接监控后台；该场景下本专利技术可以在不破坏原通信拓扑的情况下，对智能变电站以太网通信报文进行监听，既可以监听站控层电口通信报文，也可以监听过程层光口通信报文，且对被监听报文仅做物理层处理，最大程度保持被监听报文真实性，具有结构简单，携带方便，使用快捷，监听报文完整准确，监听方式安全可靠等特点，提高了调试检修运维效率。
[0019]以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本专利技术的保护范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能变电站以太网通信报文监听设备，其特征在于，包括：一对通信端口，用于串联接入被监测通信回路；核心处理模块，用于对从通信端口传入的以太网报文进行转发和复制；以太网监听端口，用于对核心处理模块转发和复制的以太网报文进行监听、输出；电源端口，用于对通信端口、以太网监听端口以及核心处理模块供电。2. 根据权利要求1所述的智能变电站以太网通信报文监听设备，其特征在于，所述核心处理模块包括：通信PHY芯片、监听PHY芯片、 FPGA芯片；所述通信PHY芯片的前端与通信端口的物理层收发器连接，通信PHY芯片的后端与FPGA芯片连接，所述PHY芯片与FPGA芯片以及通信端口的传输配置为双向传输，用于对物理层的以太网数据流进行收发；所述监听PHY芯片的前端与以太网监听端口的物理层收发器连接，监听PHY芯片的后端与FPGA芯片连接，FPGA芯片复制的以太网数据单向传输至监听PHY芯片，用于对物理层的以太网数据流进行监听。3.根据权利要求2所述的智能变电站以太网通信报文监听设备，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：栾庆武，岳蔚，刘靖，吴磊，孔先鑫，庞志军，王宇，
申请(专利权)人：南瑞集团有限公司，
类型：发明
国别省市：