[发明专利]一种基于智能变电站交换机延时的在线检测报警方法

说明书

技术领域

 本发明涉及一种以太网交换机传输延时的测量技术，尤其是涉及一种智能变电站的构成通信网络的交换机延时的在线测定报警方法。

背景技术

随着电网规模的日益庞大和网络通信技术的飞速发展，方兴未艾的智能变电站是智能电网发展的重要推动力。智能变电站基于以太网通信技术为一次设备与二次设备以及二次设备之间提供了更高水平的信息共享程度，同时变电站自动化系统的各种功能特性又反过来向以太网信息传输提出了更高的实时性要求。IEC 61850在总结变电站自动系统涉及通信服务的基础上，对通信报文的类别及传输时间要求做出了详尽规定：根据实时功能的要求，通信报文分为快速、中速、低速、原始数据、文件传输、时间同步以及存取控制命令七种类别，每类报文都有对应的传输时间要求。其中最高的实时性要求为用于跳闸作用的快速报文，其最大传输延时不能超过3ms。

网络的传输延时主要由以下四4个部分组成：

(1)     交换机存储转发延时Tsf

现代交换机都是基于存储转发原理的，因此，单台交换机的存储转发延时等于帧长除以传输速率。

(2)     交换机交换延时Tsw

交换机交换延时为固定值，取决于交换机芯片处理MAC地址表，VLAN，优先级等功能的速度。一般工业以太网交换机的交换延时不超过10μs。

(3)     光缆传输延时Twl

光缆传输延时是光缆长度除以光缆光速（约2/3倍光速）。以1km为例，光缆传输延时约5μs。

(4)     交换机帧排队延时Tq

交换机发生帧冲突时均采用排队方式顺序传送，这给交换延时和交换成功率带来了不确定性。

其中存储转发延时（Tsf）、交换延时（Tsw）和光缆传输延时（Twl）都是可以预知并且计算的，帧排队延时（Tq）则具有不确定性。存储转发延时（Tsf）、交换延时（Tsw）和帧排队延时（Tq）共同构成交换机内部的延时。

目前，很多相关的研究机构和交换机厂商都在研究如何从这4方面出发来减小网络上的传输延时，而如何测量报文经过交换机时的这一部分不确定延时，正是进行相关研究的基础。

现阶段，有关交换机中延时的测量方法有很多，但主要为离线方式，在交换机投入运行前，通过在线向交换机发送报文并接受从交换机转出的报文，通过一定的技术手段，获知报文输入输出交换机的时间，然后计算报文在交换机中的延时。这些离线的计算交换机延时的方式虽然能够得出计算机的交换延时信息，也能为交换机延时研究提供数据源，但是无法在线获取现场运行的网络报文的延时情况，难以提供给运行人员一个随时查看网络中报文延时的窗口，无法展示网络报文的延时情况，难以在网络延时超出预定的阀值时，提醒运行人员采取相应措施，避免变电站运行事故。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是提供一种智能变电站交换机延时的在线测定报警方法。

解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种智能变电站交换机延时的在线测定报警方法，包括以下步骤：

S1  观察交换机的网络拓扑图，寻找具有两台或者两台以上交换机的局部网络，将一台网络报文分析仪连接到该局部网络的每一台交换机上；

S2  网络报文分析仪上电，开始接收从各台交换机发来的报文；

S3  网络报文分析仪记录同一条报文每一次进入的时间，并通过计算同一条报文后一次进入的时间与前一次进入的时间之差，即可得出后一次进入的报文在其来源的交换机内部的延时；

S4  网络报文分析仪将该延时与规定的最大延时做比对：

SwitchDelay-DelayMax=DelayMargin   

判断DelayMargin的正负得出相应布尔值体现出对比结果，低于最大延时用0标识，高于最大延时用1标识；

S5  当布尔值为1时，启动人机接口界面的告警设备，向运行人员告警；

S6  网络报文分析仪把一段时间内的交换机延时和发生交换机延时越界时的详细信息进行既定时间长度的储存，以便事后为分析一次设备或者二次设备故障提供依据。

本发明的原理

本发明利用网络报文分析仪来在线测量交换机延时的方法限于两台及两台以上的交换机情况。下面以测量三台交换机组成的通信链路为例来介绍方法实现的原理。测量交换机延时的网络拓扑图如图1所示。