CN101610171A - 一种基于iec61850模型的交换机自动配置方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于IEC61850模型的交换机自动配置方法，该方法首先生成的含有交换机配置信息的SCD配置文件并通过网络或其它工具下载至交换机；然后交换机加载该配置文件并解析，提取出与本交换机所在网络的VLAN划分及VLAN优先级等信息；最后通过链路层协议或者交换机自身功能识别交换机各端口接入设备的IP或MAC信息，自动将相应的交换机端口进行VLAN信息的配置。本发明是一种为电力系统中数字化变电站使用的专业交换机设备提供自动配置的方法。交换机设备通过加载并解析SCD配置文件，提取交换机配置信息并结合接入交换机端口的各设备所对应的IP地址或MAC地址，实现对交换机各端口的自动配置，整个过程自动完成，避免了错误，提高了工作效率。

Description

一种基于IEC61850模型的交换机自动配置方法
技术领域
本发明属于电力系统网络交换机设备领域，尤其是一种基于IEC61850模型的交换机自动配置方法。
背景技术
随着技术的发展，越来越多的数字化变电站投入了运行，这些数字化变电站中使用的网络基于IEC61850通讯协议进行数据报文的传送，整个网络分为监控层网络和过程层网络，这两个网络是变电站的数据采集、信息传递、控制命令、跳闸信号等数据的传输通道。网络的骨干设备是交换机，交换机承担着数据或指令的传递，随着变电站规模的变化，可能使用十几台甚至数十台的交换机来搭建两个网络的核心骨架。而且在交换机组成的网络中有不同种类的设备，根据对不同网络、不同信号的实时性、网络隔离和流量控制的要求，还需要在两个网络中进行多个VLAN的划分并且对每个VLAN的优先级进行设定，以往一般使用WEB或者CLI的方式对所有的交换机逐一进行人工配置，而且在交换机配置前必须进行模型的人工解读，然后需要逐个进行设置，不仅工作量大，调试周期变长，而且人工操作存在易出错的问题。另外在人工配置好后，配置好的交换机中的每个端口都属于了固定的VLAN组，在现场调试中可能会对网线或光纤进行插拔，一旦网线或光线插入了错误的端口，会导致网络结构的破坏，影响装置的正常运行。并且这类问题很难发现和定位，会大大增加工程实施、维护、系统升级操作时的复杂性。更重要的是，一旦预设的网络模型发生变化需要大规模更改时，必须对全部或部分交换机重新配置，工作量相当大、易出错且存在安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供操作简便、自动化程度高且不易出错、升级简便，可提升交换机配置操作效率的一种基于IEC61850模型的交换机自动配置方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种基于IEC61850模型的交换机自动配置方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
(1)将包含装置名称以及该装置对应的IP地址、MAC地址、VLAN信息的交换机配置信息按照SCD模型的格式规定生成SCD配置文件；
(2)将步骤(1)生成的SCD配置文件下载至交换机的管理CPU；
(3)交换机加载该SCD配置文件并解析出交换机配置信息；
(4)对交换机配置信息中所有提供IP地址的设备发送ARP请求，确定哪些设备已接入本交换机并存储该设备的IP地址和MAC地址的对照表；
(5)对每个交换机端口的MAC表进行查询，如果该端口地址表有内容，则该交换机端口跟该MAC地址对应的设备已连接，如果该端口地址表无内容，则该交换机端口没有连接设备，继续查询下一个交换机端口直至查询完所有交换机端口；
(6)将步骤(5)和步骤(6)的结果与步骤(4)解析出的交换机配置信息进行对比，获得交换机各端口的VLAN信息；
(7)查找已连接设备的交换机端口是否已经配置VLAN信息，如果未配置，对该交换机端口进行配置；如果已配置，继续查找下一个交换机端口直至完成所有交换机端口的查找；
(8)记录当前SCD配置文件版本号。
而且，步骤(2)和步骤(3)之间还包括SCD配置文件查新步骤，该步骤为：交换机管理CPU解析出本次SCD配置文件的版本号，当本次SCD配置文件的版本号小于或等于交换机中存储的上次的SCD配置文件版本号时，交换机管理CPU自动终止执行后续步骤。
本发明的优点和有益效果为：
1.本方法操作简便，整个配置过程由交换机管理CPU自动完成，解决了采用WEB或CLI方式进行配置时产生的工作量大、易出错的问题，其自动化程度高、节省了时间、提高了工作效率。
2.本方法中每个交换机端口的VLAN信息的配置是根据SCD配置文件中的内容，主要是依据设备的MAC地址，由此可知，交换机可以根据每个交换机端口所连接设备的MAC地址信息自动对该端口进行配置，不会出现现场维护时因设备网线或光纤插错端口造成的设备无法工作的故障，也避免了现有的交换机端口VLAN信息的预分配带来的施工不便。
3.本方法依据SCD配置文件对交换机端口的VLAN信息进行动态配置，当网络结构需要升级、网络划分需要全部或部分变更时，只需要生成新的SCD配置文件，并由交换机自动进行配置，大大提升了网络升级的便利性和灵活性。
4.本发明是一种为电力系统中数字化变电站使用的专业交换机设备提供自动配置的方法。交换机设备通过加载并解析SCD配置文件，提取交换机配置信息并结合接入交换机端口的各设备所对应的IP地址或MAC地址，实现对交换机各端口的自动配置，整个过程自动完成，避免了错误，提高了工作效率。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
在数字化变电站中，SCD模型文件规定了整个网络的所有拓扑结构以及各个虚拟子网络，本发明将SCD模型文件作为交换机配置信息的唯一信息来源，交换机通过加载和解析符合SCD模型格式规定的SCD配置文件中的网络模型部分进行动态网络配置。整个配置过程包括以下步骤：
1.将包含装置名称以及该装置对应的IP地址、MAC地址、VLAN信息的交换机配置信息按照SCD模型的格式规定生成SCD配置文件；
2.将步骤(1)生成的SCD配置文件下载至交换机的管理CPU；
3.交换机管理CPU解析出本次SCD配置文件的版本号，当本次SCD配置文件的版本号小于或等于交换机中存储的上次的SCD配置文件版本号时，交换机管理CPU自动终止执行后续步骤
4.交换机加载该SCD配置文件并解析出交换机配置信息；
5.对交换机配置信息中所有提供IP地址的设备发送ARP请求，确定哪些设备已接入本交换机并存储该设备的IP地址和MAC地址的对照表；
6.对每个交换机端口的MAC表进行查询，如果该端口地址表有内容，则该交换机端口跟该MAC地址对应的设备已连接，如果该端口地址表无内容，则该交换机端口没有连接设备，继续查询下一个交换机端口直至查询完所有交换机端口；
7.将步骤(5)和步骤(6)的结果与步骤(4)解析出的交换机配置信息进行对比，获得交换机各端口的VLAN信息；
8.查找已连接设备的交换机端口是否已经配置VLAN信息，如果未配置，对该交换机端口进行配置；如果已配置，继续查找下一个交换机端口直至完成所有交换机端口的查找；
9.记录当前SCD配置文件版本号。
应用实施例：
某数字化变电站中进行现场模拟试验，下面以某一交换机的四个端口为例进行说明：
1.试验环境
交换机安装在数字化变电站的监控层网络和过程层网络，其中某台交换机的2、3、4和5端口分别连接名称为“CF113_YXB_5911(高压输电线路成套保护装置)”、“CF113_YCK_5776(测控装置)”、“CF113_YICU_5996(智能控制单元)”和“CF113_YICU_5996(智能控制单元)(该设备与前一个相同名称设备的MAC地址不同)”的四个设备。
2.试验过程
(1)生成SCD配置文件，该配置文件中的MMS子网部分定义了设备名称，该设备的IP地址、子网掩码、网关信息，名称为“CF113_YXB_5911”的设备的信息见表1：
  项目名称   内容
  设备名称   CF113_YXB_5911
  IP地址   172.20.83.66
  子网掩码   255.255.0.0
  网关   10.0.0.101
表1：CF113_YXB_5911的MMS子网定义
名称为“CF113_YCK_5776”的设备的信息见表2：
  项目名称   内容
  设备名称   CF113_YCK_5776
  IP地址   172.20.83.171
  子网掩码   255.255.0.0
  网关   10.0.0.101
表2：CF113_YCK_5776的MMS子网定义
该配置文件中的GOOSE子网部分定义了设备名称、该设备的MAC地址、VLAN优先级和VLAN编号等信息，名称为“CF113_YXB_5911”的设备的信息见表3：
  项目名称   内容
  设备名称   CF113_YXB_5911
  MAC地址   ---
  VLAN优先级   4
  VLAN编号   5
表3：设备1的GOOSE子网定义
名称为“CF113_YCK_5776”的设备的信息见表4：
  项目名称   内容
  设备名称   CF113_YCK_5776
  MAC地址   01-0c-cd-01-00-ca
  VLAN优先级   4
  VLAN编号   6
表4：设备2的GOOSE子网定义
第一个名称为“CF113_YICU_5996”的设备的信息见表5：
  项目名称   内容
  设备名称   CF113_YICU_5996
  MAC地址   01-0c-cd-01-01-2d
  VLAN优先级   5
  VLAN编号   5
表5：设备3的GOOSE子网定义
第二个名称为“CF113_YICU_5996”的设备的信息见表6：
  项目名称   内容
  设备名称   CF113_YICU_5996
  MAC地址   01-0c-cd-01-01-2e
  VLAN优先级   5
  VLAN编号   6
表6：设备4的GOOSE子网定义
将表1～表6中的内容按照SCD模型的格式规定生成SCD配置文件。
(2)将步骤(1)生成的SCD配置文件通过网络或其它方式下载至交换机的管理CPU。
(3)交换机管理CPU解析出本次SCD配置文件的版本号，本次SCD配置文件的版本号大于交换机中存储的上次的SCD配置文件版本号时，继续执行后续步骤。
(4)交换机加载该SCD配置文件并解析出交换机配置信息，配置信息中的设备名称与IP地址、MAC地址和VLAN信息的对照结果见表7。
设备名称 IP地址 MAC地址   VLAN优先级   VLAN编号
  CF113_YXB_5911   172.20.83.66   ---   4   5
  CF113_YCK_5776   172.20.83.171   01-0c-cd-01-00-ca   4   6
  CF113_YICU_5996    ---   01-0c-cd-01-01-2d   5   5
  CF113_YICU_5996    ---   01-0c-cd-01-01-2e   5   6
表7：设备名称与IP地址、MAC地址和VLAN信息
(5)对名称为CF113_YXB_5911和CF113_YCK_5776的设备对应的IP地址发送ARP请求，确定该设备已连接至交换机2、3号端口，交换机存储该两个设备的IP地址和MAC地址的对照表。
(6)对交换机的每个端口的MAC表进行查询，查询结果表明只有2、3、4和5号端口的地址表中有内容，说明交换机端口中的2、3、4和5号端口均连接设备。
(7)将步骤(5)和步骤(6)的结果与步骤(4)解析出的交换机配置信息进行对比，得到交换机2、3、4和5号端口对应的VLAN编号和VLAN优先级。
(8)查找已连接设备的2、3、4和5号交换机端口是否已经设置相应的VLAN信息，结果均未配置，交换机管理CPU调用API完成VLAN信息的配置。
(9)记录当前SCD配置文件版本号。
通过上述各步骤，四个设备所连接的交换机端口均配置完成，当然交换机的端口数很多，所连接的设备也比较多，但每个设备所连接的交换机端口的配置均可以通过交换机管理CPU自动完成，解决了采用WEB或CLI方式进行配置时产生的工作量大、易出错的问题，其自动化程度高、节省了时间、提高了工作效率。

Claims (2)

1、一种基于IEC61850模型的交换机自动配置方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
(1)将包含装置名称以及该装置对应的IP地址、MAC地址、VLAN信息的交换机配置信息按照SCD模型的格式规定生成SCD配置文件；
(2)将步骤(1)生成的SCD配置文件下载至交换机的管理CPU；
(3)交换机加载该SCD配置文件并解析出交换机配置信息；
(4)对交换机配置信息中所有提供IP地址的设备发送ARP请求，确定哪些设备已接入本交换机并存储该设备的IP地址和MAC地址的对照表；
(5)对每个交换机端口的MAC表进行查询，如果该端口地址表有内容，则该交换机端口跟该MAC地址对应的设备已连接，如果该端口地址表无内容，则该交换机端口没有连接设备，继续查询下一个交换机端口直至查询完所有交换机端口；
(6)将步骤(5)和步骤(6)的结果与步骤(4)解析出的交换机配置信息进行对比，获得交换机各端口的VLAN信息；
(7)查找已连接设备的交换机端口是否已经配置VLAN信息，如果未配置，对该交换机端口进行配置；如果已配置，继续查找下一个交换机端口直至完成所有交换机端口的查找；
(8)记录当前SCD配置文件版本号。
2、根据权利要求1所述的一种基于IEC61850模型的交换机自动配置方法，其特征在于：步骤(2)和步骤(3)之间还包括SCD配置文件查新步骤，该步骤为：交换机管理CPU解析出本次SCD配置文件的版本号，当本次SCD配置文件的版本号小于或等于交换机中存储的上次的SCD配置文件版本号时，交换机管理CPU自动终止执行后续步骤。
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