[发明专利]基于IEC61850标准的数字化变电站交换机在线监测系统

说明书

技术领域

本发明属于电力系统中通讯领域，交换机网络在线监测的应用。

背景技术

在数字化变电站中交换机扮演者越来越重要的角色，大量的网络报文通过交换机这一网络元件进行实时传输，交换机的实时运行状态直接影响到站控层和过程层网络的可靠性和稳定性，决定了站内设备能否正确动作。因此，针对交换机这一网络元件进行实时的在线监测显得尤为重要。

在现阶段尚无过程层设备厂家（交换机厂家）能够提供交换机设备的在线监测，传统的方式为使用SNMP网管软件对交换机的实时数据进行查询，但查询到的数据信息极为有限，只能查看到交换机运行中的端口模式以及一些基本配置，对影响交换机交换性能的技术指标基本毫无涉及（例如光口的收发功率以及交换机的实时内部温度等），且用特定网管软件来管理交换机数据不便于在集成IEC61850标准的监控系统上推广，技术可行性较差。

由于交换机是站内所有设备网络数据传输的载体，因此在正常情况下对其进行停电检修近乎不可行，在数字化变电站推行IEC61850标准的基础之上，开发基于IEC61850标准的交换机在线监测系统，能够实时监测网络元件的健康状态以及内部元器件的健康状态趋势，为设备的检修提供一定的依据，为有效及时地发现故障，排除故障和预防故障提供数据和技术途径。

发明内容

本发明的目的是，提出一种基于IEC61850标准的数字化变电站交换机在线监测方法与系统，就是在现有数字化变电站中，不改变交换机的硬件结构以及站内的组网布局方式，实现监控系统对交换机的实时在线监测。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

基于IEC61850标准的数字化变电站交换机在线监测系统，其特征是基于IEC61850标准实现数字化变电站交换机实时数据的在线监测，查看数字化变电站交换机的各类实时运行参数：

监测信息的内容包括数字化变电站交换机的内部实时温度；检测交换及的内部温度的变化以及变化趋势，预防由于内部过热导致的交换机不能正常工作；监测数字化变电站交换机的光口接收和发送光功率，来检验光信号的接收功率是否大于接收灵敏度以及冗余度；

监测交换机内部端口状态：数字化变电站交换机网络设备的连接都是通过PHY实现，其中包含了各个端口的通断状态以及相关数据；数字化变电站交换机的数据流向以及瞬时流量：交换机的数据流向和瞬时流量能够揭示交换机内部的多播数据或报文是否按照认为设定的方式流通，某种报文的瞬时流量的骤变均可能导致站内设备产生某些异常；

利用数字化变电站交换机侧上传的各个端口接收报文的源MAC以及目标MAC生成交换机内部的数据动态潮流图，并能实时显示各个流向的实时流量大小；

实现步骤如下：（1）监测信息的采集:在数字化变电站交换机中交换芯片完成数据交互的功能；利用数字化变电站交换机的管理CPU进行检测信息的数据采集；管理CPU通过I2C总线访问监测数字化变电站交换机的内部实时温度的温度芯片以及监测数字化变电站交换机的光口接收和发送光功率的光模块接口，读取温度芯片和光模块中的寄存器内容（温度以及光功率）；交换芯片与管理CPU之间通过SPI方式连接，管理CPU直接读取交换芯片的相关寄存器来获取各个端口的通断状态以及FCS校验错误等数据；通过中断的方式利用报文的统计结果粗略的计算出当时的瞬时流量；数字化变电站交换机在接收到报文时会联系到与之相连的装置的MAC地址，管理CPU将每个端口的MAC地址上送至监控系统；

（2）监测信息的传输:交换机在完成监测信息的采集之后，基于IEC61850协议将采集到的相应信息通过MMS报文映射的方式传输给监控系统；对于通断状态以及光功率等数据分别通过遥信和遥测的方式上送给监控系统，同时定期的以数据集的形式上送报告；

（3）监控系统的数据整理及图形化；对于温度指标可设定温度上下限，当其超过限值时产生异常告警信息；对于数字化变电站交换机侧上送的光口的接收和发送光功率直接在光口图符处体现；，管理CPU将每个端口的MAC地址通过MMS报文上送至监控系统；，监控系统通过检索全站的SCD文件找出与该MAC相同的装置，并将装置的相关信息在端口出显示；

数字化变电站交换机将数字化变电站交换机内部的VLAN配置信息上送至监控系统，每一个VLAN生产一个小的局域网络图，在该VLAN的端口上将端口学习到的MAC地址予以显示，并且根据交换机每个端口的源MAC地址以及目标MAC地址动态生成数据流向的潮流图，并标注出此时该流向中具体SV或者是GOOSE的瞬时流量。