CN102420726B

CN102420726B - 智能变电站通信网络状态监测方法

Info

Publication number: CN102420726B
Application number: CN201110454168.6A
Authority: CN
Inventors: 徐成斌; 李启明; 许平凡; 黎强
Original assignee: CYG Sunri Co Ltd
Current assignee: CYG Sunri Co Ltd
Priority date: 2011-12-30
Filing date: 2011-12-30
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2031-12-30
Also published as: CN102420726A

Abstract

本发明公开了一种智能变电站通信网络状态监测方法，要解决的技术问题是实时获取网络节点状态，以及通信网络异常告警。本发明的智能变电站通信网络状态监测方法，包括以下步骤：建立通信故障监测服务器经入口交换机与级联的交换机、设备联网，通信故障监测服务器经入口交换机获取交换机、设备构成的通信网络拓扑，获取网路通信状态，根据网路通信状态实时监测通信故障。本发明与现有技术相比，建立通信故障监测服务器经入口交换机与级联的交换机、设备联网，实现了通信故障监测服务器获取通信网络拓扑结构，实时监测节点状态，以及精确定位异常故障，部署更加灵活、实施成本小、普及难度小、推广价值大。

Description

智能变电站通信网络状态监测方法

技术领域

本发明涉及一种电力通信方法，特别是一种智能变电站通信网络监测方法。

背景技术

智能变电站通信网络从层次上划分为站控层网络、间隔层网络和过程层网络。在站控层中通信网络中的节点包括操作员站、远动工作站、保信子站主机，形成全变电站监控管理中心。在间隔层中通信网络中的节点包括保护、测量、计量、录波、向量测量二次设备。在过程层中通信网络中的节点为互感器装置、合并单元装置、智能终端装置，完成实时运行电气量的采集、控制命令执行。上述的主机、二次设备、装置在本文中统称设备。

变电站中通信网络至关重要，网络状态的实时获取与故障监测能够保障变电站的正常运转和及时排除故障。已有的实现方法主要是通过变电站监控系统获取二次设备主动发送的通信状态，并对异常情况进行告警，但是不能实时感知设备的基本通信状态，例如网络中各个节点或端口的数据流量；无法对设备通信故障进行告警，例如网线故障、交换机故障；不能对故障精确定位，例如具体某个交换机的某个端口。另外，采用二次设备来提供通信状态的方法不具有普遍性，不能对不同厂家的变电站设备和系统普遍适用，推广的难度很高。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能变电站通信网络状态监测方法，要解决的技术问题是获取变电站站控层与过程层通信网络的拓扑结构，实时获取网络节点状态，以及通信网络异常告警。

本发明采用以下技术方案：一种智能变电站通信网络状态监测方法，包括以下步骤：一、建立通信故障监测服务器经入口交换机与级联的交换机、设备联网；二、通信故障监测服务器经入口交换机获取交换机、设备构成的通信网络拓扑；三、通信故障监测服务器经入口交换机获取网路通信状态；四、通信故障监测服务器根据网路通信状态实时监测通信故障。

本发明的建立通信故障监测服务器经入口交换机与级联的交换机、设备联网，为通信故障监测服务器经过程层入口交换机与级联的过程层交换机、过程层设备联网；通信故障监测服务器经站控层入口交换机与级联的站控层交换机、站控层设备、操作客户端、站控层系统服务器联网；通信故障监测服务器经间隔层入口交换机与级联的间隔层交换机、间隔层设备联网。

本发明的通信故障监测服务器经入口交换机与级联的交换机、设备联网，包括以下步骤：1、通信故障监测服务器向与其连接的过程层、站控层、间隔层入口交换机发出获取对方IP地址的指令，收到指令的过程层、站控层、间隔层入口交换机向通信故障监测服务器发送自己的IP地址；2、通信故障监测服务器向过程层、站控层、间隔层入口交换机发出指令，过程层、站控层、间隔层入口交换机收到指令后，向通信故障监测服务器发送入口交换机的配置信息；3、通信故障监测服务器经过程层、站控层、间隔层入口交换机，向与过程层、站控层、间隔层入口交换机连接的设备和交换机发出指令，获取与过程层、站控层、间隔层入口交换机连接的设备和交换机的IP地址，建立链接。

本发明的配置信息是入口交换机的端口数量、端口编号、连接到具体编号端口的设备及其IP地址、设备名称。

本发明的通信故障监测服务器得到了入口交换机级联的所有交换机的IP地址，然后逐个轮询每个交换机，获取交换机每个端口上挂接的设备IP地址，通信故障监测服务器将网络中所有的设备都扫描后，就组成了一个包含入口交换机、入口交换机级联的交换机和设备联网结构。

本发明的通信故障监测服务器经入口交换机获取网路通信状态，包括以下步骤：1、通信故障监测服务器向交换机和设备发出获得交换机和设备端口的通信状态的指令；2、交换机和设备将其端口的通信状态信息，发送给通信故障监测服务器；3、通信故障监测服务器将收到的通信状态，列出各个端口通信状态。

本发明的通信状态为信息总吞吐量、不同格式分别的流量信息。

本发明的通信故障监测服务器向交换机和设备发出获得交换机和设备端口的通信状态的指令周期为1000毫秒。

本发明的通信故障监测服务器根据网路通信状态实时监测通信故障，包括以下步骤：1、当交换机或设备的的某个端口的通断状态发生了变化，通信故障监测服务器向该交换机或设备发出指令，扫描具体的某个交换机和设备的数量和端口状态，交换机和设备将故障信息发送回通信故障监测服务器；2、通信故障监测服务器接收到故障信息后，从入口交换机中获取交换机或设备的配置信息；3、通信故障监测服务器根据配置信息中对发生故障的交换机或设备的端口和IP地址关系获取该故障的交换机或设备的名称；4、通信故障监测服务器对接收的故障信息和配置信息进行重新排列并告警。

本发明的当交换机或设备的的某个端口的通断状态发生了变化，通信故障监测服务器向该交换机或设备发出指令，周期为1秒。

本发明与现有技术相比，建立通信故障监测服务器经入口交换机与级联的交换机、设备联网，实现了通信故障监测服务器获取通信网络拓扑结构，实时监测节点状态，以及精确定位异常故障，部署更加灵活、实施成本小、普及难度小、推广价值大。

附图说明

图1是本发明获取变电站通信网络拓扑的流程图。

图2是本发明获取智能变电站通信网络状态的流程图。

图3是本发明获取智能变电站通信网络故障的流程图。

图4是本发明在智能变电站网路示意图。

图5是本发明获取智能变电站通信网络拓扑的方法示意图。

图6是本发明获取智能变电站通信网络状态的方法示意图。

图7是本发明获取监测智能变电站通信网络故障的方法示意图。

具体实施方案

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。简单网络管理协议SNMP(Simple Network Management Protoco1)系统负责对网络中支持SNMP协议的设备进行相应的监视与管理，方便用户对网络设备的管理。由于设备通过交换机进行通信，而交换机支持SNMP协的，通过交换机，可以对变电站通信网络进行管理。SNMP协议的用处很多，首先针对网络的拓扑图，对应网络的管理是十分必要的，规模不大的网络，可以静态配置网络拓扑图，如果是大型的网络，网络结构复杂，发生网络结构变动时修改网络拓扑图就比较麻烦，所以，变电站通信网络需要使用SNMP协议探测网络拓扑的功能。其次，在现场应用中，如果一台交换机的某个端口的网络断开连接，对于客户来讲，是件比较麻烦的事情，因为现场的设备多，不容易定位到具体是哪台交换机连了这台设备，用SNMP协议可以轻松解决该问题。另外，对于网络节点的基本通信状态，如吞吐量、各协议流量，SNMP也能进行精确地反应，方便进行异常告警。

本发明的智能变电站通信网络状态监测方法，采用PRS700U通信故障监测服务器，智能变电站监控系统(监控系统)处理站控层、间隔层和过程层的信号监视与操作控制。监控系统用C/C++程序语言实现，监控系统与设备的通信用TCP/IP通信协议通信。如图4所示，将过程层、站控层、间隔层的入口交换机接入到通信故障监测服务器，建立通信故障监测服务器经过程层入口交换机与级联的过程层交换机、过程层设备联网；通信故障监测服务器经站控层入口交换机与级联的站控层交换机、站控层设备、操作客户端、站控层系统服务器联网；通信故障监测服务器经间隔层入口交换机与级联的间隔层交换机、间隔层设备联网。过程层、站控层、间隔层的入口交换机存储有该入口交换机的详细信息：IP地址、端口数量、端口编号、连接到某编号端口的设备及其IP地址。

本发明的智能变电站通信网络状态监测方法，包括以下步骤：通信故障监测服务器先获取智能变电站通信网络拓扑，然后获取智能变电站通信网络状态，再实时监测通信故障。具体为：

一、如图1所示，通信故障监测服务器获取智能变电站通信网络拓扑：

1、通信故障监测服务器向与其连接的过程层、站控层、间隔层入口交换机发出获取对方IP地址的指令，收到指令的过程层、站控层、间隔层入口交换机向通信故障监测服务器发送自己的IP地址，通信故障监测服务器获取到过程层、站控层、间隔层入口交换机的IP地址。

2、通信故障监测服务器获取到的过程层、站控层、间隔层入口交换机的IP地址，向过程层、站控层、间隔层入口交换机发出指令，获取详细信息，过程层、站控层、间隔层入口交换机收到指令后向通信故障监测服务器发送其配置信息。配置信息为该入口交换机的端口数量、端口编号、连接到具体编号端口的设备及其IP地址、设备名称。

本实施例通过监控系统读取交换机的配置文件，包括入口交换机和其他交换机的信息，如IP、端口数量。

入口交换机配置文件表示：

3、通信故障监测服务器经过程层、站控层、间隔层入口交换机，向与过程层、站控层、间隔层入口交换机连接的设备和交换机发出指令，获取与过程层、站控层、间隔层入口交换机连接的设备和交换机的IP地址，建立链接。

如图5所示，通信故障监测服务器使用SNMP的GET-NEXT，GET-BULKQEQUSE命令，来读取入口交换机连接设备的IP、网卡物理地址MAC信息，然后解析这些信息，将设备、交换机的IP地址信息提取出来，这样就得到了该入口交换机级联的所有交换机的IP地址信息，然后根据这些IP地址信息去逐个轮询每个交换机，获取交换机每个端口上挂接的设备IP地址，依次类推。通信故障监测服务器将网络中所有的设备都扫描后，就组成了一个包含入口交换机、入口交换机级联的交换机和设备树状联网结构，最后将该结构体经入口交换机提供给通信故障监测服务器，获取到智能变电站通信网络拓扑。

通信故障监测服务器在读取到了网络的基本信息后，向网络中的每一个交换机发起标准的SNMP对话，获取网络拓扑信息。

在OnScan方法中，底层协议处理部分处理与交换机的SNMP命令交互。

入口交换机获取到SNMP结果后，对获取得到的每个交换机下面挂接的交换机IP地址，或者设备IP地址，如果当前某个交换机级联了其他交换机，则继续按上述过程的方法进行递归处理，最后形成整个网络的拓扑结构。

4、通信故障监测服务器实时扫描整个网络的拓扑结构中的每台设备和交换机，若有新的设备和交换机连接上，按上述的方法，将其加入到网络的拓扑结构中，形成新的网络的拓扑结构。

二、如图2所示，通信故障监测服务器获取网路通信状态：

1、通信故障监测服务器向交换机和设备发出获得交换机和设备端口的通信状态的GET-NEXT，GET-BULKQEQUSE指令。通信状态包括信息总吞吐量、各协议(TCP、UDP、MMS协议)格式分别的流量信息，下文统称通信状态信息。

2、交换机和设备将其端口的通信状态信息，用SNMP命令方式发送给通信故障监测服务器。

3、通信故障监测服务器将收到的通信状态信息，分别列出各个端口所接信息总吞吐量、各协议格式分别的流量，然后发送到通信故障监测服务器，并在显示器上显示某个交换机或设备通信状况。

如图6所示，通信故障监测服务器对网络节点(交换机和设备)通信状态的监测，通过监测交换机和设备端口状态来实现，用SNMP的GET-NEXT，GET，TARP命令。首先，设置轮询网络状态的周期，此周期不宜过短，以免加重网络通信负载，影响正常通信，最少周期设置为1000毫秒。接着，对每个交换机和设备的端口，都进行get操作，获取所需的吞吐量、各协议流量信息。

首先设置刷新周期，预设为1000ms。

接着对交换机连接装置的通信状态进行刷新。

三、如图3所示，通信故障监测服务器实时监测通信故障：

1、当交换机或设备的的某个端口的通断状态发生了变化，通信故障监测服务器实时监测交换机或设备，向交换机或设备发出GET-NEXT，GET-BULKQEQUSE指令，周期为1秒，用于扫描具体的某个交换机或设备的数量和端口的通信状态，交换机或设备将故障信息(包括端口通断状态)，以TRAP命令方式发送回通信故障监测服务器。

如图7所示，通信故障监测服务器通过GET，GET-NEXT命令，扫描具体某个交换机或设备的端口数及其每台端口的状态，并用SET命令打开交换机的TRAP功能，有TRAP功能的交换机能够将交换机的端口状态信息主动发送到通信故障检测服务器，使交换机能够主动上送设备端口通断状态到通信故障监测服务器，当交换机或设备的的某个端口的通断状态发生了变化，交换机会上送通信故障报文，通信故障监测服务器获取报文后从报文中得出发生通信故障的交换机端口。这样就能侦探到交换机的端口异常。

通信故障监测服务器首先要向交换机和设备下发配置命令，指定去监测某个交换机或设备的某个端口的信息。

然后启动事件接收线程，在接收到交换机主动上送的TRAP信息后，添加到事件循环缓冲区中。

trap->OnStart()；//启动监听线程，接口函数

监控系统界面扫描模块定时从事件缓冲区中获取事件，并发送给监控系统事件处理模块处理。

2、通信故障监测服务器接收到故障信息后，从入口交换机中获取交换机或设备处配置信息，如IP地址，设备名称。

3、通信故障监测服务器接收到故障信息后，根据配置信息中对发生故障的交换机或设备的端口和IP地址关系获取该故障的交换机或设备的名称。

4、通信故障监测服务器对接收的故障信息和配置信息进行重新排列，并在显示器上告警显示，用户就可以根据交换机端口、设备名称来快速排查故障。

Claims

1.一种智能变电站通信网络状态监测方法，包括以下步骤：一、建立通信故障监测服务器经入口交换机与级联的交换机和设备联网；二、通信故障监测服务器经入口交换机获取交换机和设备构成的通信网络拓扑；三、通信故障监测服务器经入口交换机获取网络通信状态；四、通信故障监测服务器根据网络通信状态实时监测通信故障；所述建立通信故障监测服务器经入口交换机与级联的交换机和设备联网，为通信故障监测服务器经过程层入口交换机与级联的过程层交换机和过程层设备联网；通信故障监测服务器经站控层入口交换机与级联的站控层交换机、站控层设备、操作客户端和站控层系统服务器联网；通信故障监测服务器经间隔层入口交换机与级联的间隔层交换机和间隔层设备联网；所述通信故障监测服务器经入口交换机与级联的交换机和设备联网，包括以下步骤：1、通信故障监测服务器向与其连接的过程层、站控层和间隔层入口交换机发出获取对方IP地址的指令，收到指令的过程层、站控层和间隔层入口交换机向通信故障监测服务器发送自己的IP地址；2、通信故障监测服务器向过程层、站控层和间隔层入口交换机发出指令，过程层、站控层和间隔层入口交换机收到指令后，向通信故障监测服务器发送入口交换机的配置信息；3、通信故障监测服务器经过程层、站控层和间隔层入口交换机，向与过程层、站控层和间隔层入口交换机连接的设备和交换机发出指令，获取与过程层、站控层和间隔层入口交换机连接的设备和交换机的IP地址，建立链接。

2.根据权利要求1所述的智能变电站通信网络状态监测方法，其特征在于：所述配置信息是入口交换机的端口数量、端口编号和连接到具体编号端口的设备的IP地址及设备名称。

3.根据权利要求2所述的智能变电站通信网络状态监测方法，其特征在于：所述通信故障监测服务器得到了入口交换机级联的所有交换机的IP地址，然后逐个轮询每个交换机，获取交换机每个端口上挂接的设备IP地址，通信故障监测服务器将网络中所有的设备都扫描后，就组成了一个包含入口交换机以及入口交换机级联的交换机和设备的联网结构。

4.根据权利要求3所述的智能变电站通信网络状态监测方法，其特征在于：所述通信故障监测服务器经入口交换机获取网络通信状态，包括以下步骤：1、通信故障监测服务器向交换机和设备发出获得交换机和设备端口的通信状态的指令；2、交换机和设备将其端口的通信状态信息，发送给通信故障监测服务器；3、通信故障监测服务器将收到的各个端口的通信状态列出，所述通信状态为信息总吞吐量和不同格式的流量信息。

5.根据权利要求4所述的智能变电站通信网络状态监测方法，其特征在于：所述通信故障监测服务器向交换机和设备发出获得交换机和设备端口的通信状态的指令周期为1000毫秒。

6.根据权利要求5所述的智能变电站通信网络状态监测方法，其特征在于：所述通信故障监测服务器根据网络通信状态实时监测通信故障，包括以下步骤：1、当交换机或设备的某个端口的通断状态发生了变化，通信故障监测服务器向该交换机或设备发出指令，扫描具体的某个交换机和设备的数量和端口状态，交换机和设备将故障信息发送回通信故障监测服务器；2、通信故障监测服务器接收到故障信息后，从入口交换机中获取交换机或设备的配置信息；3、通信故障监测服务器根据配置信息中发生故障的交换机或设备的端口和IP地址关系获取该故障的交换机或设备的名称；4、通信故障监测服务器对接收的故障信息和配置信息进行重新排列并告警。

7.根据权利要求6所述的智能变电站通信网络状态监测方法，其特征在于：所述当交换机或设备的某个端口的通断状态发生了变化，通信故障监测服务器向该交换机或设备发出指令的周期为1秒。