CN103312556A - 一种光纤以太网实时性能监视与测试的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光纤以太网实时性能监视与测试的装置及方法，被测光纤以太网回路连接两个二次设备，装置包括分光器、光纤适配器、以太网报文接收实时分析模块、人机交互平台、通讯接口以及光纤连接器IN端口和OU端口；将每两个分光器接入一个被测光纤回路中；光纤适配器将光信号转化为包含报文信息的数字信号并发送以太网报文接收实时分析模块，中央处理单元判断接收到的报文的类型为设定的监测类型的报文时，记录该报文接收的准确时刻并存储在所述装置内部的存储器中，通过显示模块进行显示或者通过通讯接口上送到总站。将监视通道与实际运行的网络通道并联进行监视和记录，监视到的报文信息和真实设备接收到的信息时刻完全一致。

Description

一种光纤以太网实时性能监视与测试的装置及方法

技术领域

本发明涉及光纤以太网通信领域，具体涉及一种光纤以太网实时性能监视与测试的装置及方法。

背景技术

随着计算机技术、通信技术的飞速发展，智能电网、特高压系统及新能源的需要，传统电力系统二次设备主要包括继电保护、安全自动装置、故障录波、就地监控及远动系统将越来越依赖通讯网络技术来实现其传统功能。目前的数字化变电站或智能变电站以太网络结构存在两种常用的方式：三层一网和三层两网结构。IEC61850标准规定了三层两网的体系结构，三层是指站控层、间隔层、过程层设备。两网是指以三层设备为节点的两层网络：站控层网络和过程层网络，都是以IEEE802.3标准规定的以太网为基础。智能变电站的站控层网络完成MMS数据传输和变电站GOOSE联闭锁等功能。过程层网络由于承担着变电站模拟量、开关量的实时传输，因此需要保证网络的高效、实时和可靠。仅现阶段广泛使用的三层两网中过程层网络就有多种运行模式，包括：1、过程层SV（Sample Value，实时的交直流数据采样值）GOOSE（变电站的通用事件信号，用于传输跳闸信号和开关量信号）均点对点传输；2、SV点对点、GOOSE组网；3、SV和GOOSE分网传输；4、SV和GOOSE共网传输。如果采用三层一网的结构，更需要保证网络流量及网络交换机传输实时性和可靠性的要求。

现阶段智能变电站的网络通讯性能测试的方法主要是基于通讯网络的测试仪器，通常这样的仪器可以发生不同流量的信息报文，监测网络的整体的可靠性及协议的一致性能，但是针对智能变电站的网络应用需求还不能针对性地解决实时性测试与监视问题，而且一般仪器仅仅能做到测试，对于实时运行的设备不能达到监视的要求。这些情况的主要原因在于以太网通讯测试的仪器的关注重点在以太网交换机及其他通讯转接设备（路由器等），而变电站内还需要关注每个设备与应用相关的通讯发送和接收的可靠性和实时的时间指标，即在使用专用的以太网测试工具情况下，不能完全满足变电站基于以太网上的实时应用需求的测试。此外，数字化变电站和智能变电站的报文数据特殊性及组网方式的多样性也需要更灵活、有针对性的设备完成实际应用环境下的测试和监视功能。本发明专利提出的方法就是在当前技术应用的背景情况下，解决了实际测试中变电站MMS报文、实时GOOSE及MV报文实时测试方法，同时提供了满足现场安全需要的实时以太网运行监视的功能。。

当前数字化变电站或智能变电站运行中网络测试和监视采取的方法一般采用通过将实时过程层网络的信息接入光纤以太网交换机，基于交换机的转发数据，获取当前情况下的以太网实时运行信息的测试和记录。

如图1所示为现有技术中智能变电站网络分析记录仪接线布置图，由图1可知，网络分析记录仪处在站控层网络，通过跨间隔的交换机获取网络上的实时报文，实际合并单元或智能单元发送出的报文需要经过交换机的转发进入网络分析记录仪的接收端口，这个过程中存在一定的不确定的延时过程。可能是由于交换机的网络延时，可能是由于网络分析记录仪自身的接收端口的堵塞。即存在网络分析记录仪并不能真实反映二次设备实际接收和发送网络报文的实时情况。

发明内容

本发明面向数字化、智能化变电站技术中广泛使用的光纤以太网传输高实时性保护跳闸、采样值数据、闭锁信号的延时性能测试与监视需求，提供一种光纤以太网实时性能监视与测试的装置，被测光纤以太网回路连接两个二次设备，其特征在于，所述装置包括分光器、光纤适配器、以太网报文接收实时分析模块、人机交互平台、通讯接口以及光纤连接器IN端口和OU端口；

所述分光器、光纤适配器、以太网报文接收实时分析模块、IN端口和OU端口对应设置，数量相同均为至少两个；

将每两个所述分光器接入一个所述被测光纤回路中（光纤以太网回路由两根光纤构成，一收一发，可以选择性监测其中一根光纤通道收发信息，一般同时监视两根光纤的收发信息）：

一个所述二次设备的输出端口连接第一个所述IN端口，输入端口连接第二个所述OU端口；另一个所述二次设备的输入端口连接第一个所述OU端口，输出端口连接所述第二个IN端口；所述分光器的上行光接口P1与所述IN端口连接，接收光信号，所述分光器的下行光接口P2与所述OU端口连接，下行光接口P3通过所述光纤适配器与所述以太网报文接收实时分析模块连接；

所述光纤适配器将光信号转化为包含报文信息的数字信号并发送给所述以太网报文接收实时分析模块；

所述人机交互平台和所述通讯接口均与所述以太网报文接收实时分析模块通讯连接，所述人机交互模块包括显示模块，所述装置通过所述通讯接口与外部的总站通信连接；

所述以太网报文接收实时分析模块采用中断方式接收所述被测光纤以太网回路中的数据报文信息，所述以太网报文接收实时分析模块包括中央处理单元，所述中央处理单元判断所述接收到的报文的类型为设定的监测类型时，记录所述类型为设定的监测类型的报文接收的准确时刻并存储在所述装置内部的存储器中，通过所述显示模块进行显示或者通过所述通讯接口上送到所述总站。

本发明提供的第一优选实施例中：所述分光器、光纤适配器和以太网报文接收实时分析模块数量为至少四个时；

各个所述以太网报文接收实时分析模块通过对应的光纤适配器与对应的分光器连接；

每两个所述分光器接入同一个所述被测光纤以太网回路中；

所述至少四个的以太网报文接收实时分析模块依次连接统一对时。

本发明提供的第二优选实施例中：所述装置的数量为至少两个；

任意一个所述装置的每两个所述分光器接入同一所述被测光纤以太网回路中；

所有所述装置的所述以太网报文接收实时分析模块依次连接统一对时，

每个所述以太网报文接收实时分析模块将记录的类型为设定的监测类型的同一报文的接收时间通过所述通讯接口发送给所述外部的总站，所述总站分析出所述类型为监测类型的同一报文的始发、转发、启动、触发和返回的真实信息时间序列情况，得到各个环节的延时时间用于分析、评估系统的稳定性，将分析结果通过所述显示模块进行显示或者通过所述通讯接口上送到所述总站。

本发明提供的第三优选实施例中：所述分光器为无源光纤分光器。

本发明提供的第四优选实施例中：各个所述以太网报文接收实时分析模块统一对时的方法包括：所述每个装置的所述以太网报文接收实时分析模块与外部的对时装置连接，所述对时装置周期性的向各个所述以太网报文接收实时分析模块发送对时信号保证各个以太网报文接收实时分析模块时间统一。

本发明提供的第五优选实施例中：一个所述装置中各个所述以太网报文接收实时分析模块统一对时的方法包括：所述以太网报文接收实时分析模块中一个为主模块，所述主模块周期性对时保证所有所述装置中的所述以太网报文接收实时分析模块时间统一。

本发明提供的第六优选实施例中：所述人机接口还包括输入模块，通过所述输入模块的控制面板或者通讯接口设定需要监视接收的以太网报文的类型和特征值，所述报文的类型包括TCP、IP、MMS、NTP、GOOSE和SV。

发明提供的第七优选实施例中：所述报文类型为SV时，所述以太网报文接收实时分析模块监视采样值信息的离散特性，记录每包采样值数据的最小和最大间隔时间以及产生所述最小和最大间隔时间的时刻。

本发明提供的第八优选实施例中：所述接入一个所述光纤以太网回路的两个分光器中，选择与所述两个分光器对应设置的所述两个光纤以太网接收实时分析模块中一个或两个工作；

所述以太网报文接收实时分析模块通过报文长度和网络通讯速率推导计算出所述报文开始发送的准确时刻；根据所述报文的特征字符串判断所述报文的类型是否为监测的类型。

本发明提供的第九优选实施例中：所述装置还包括光纤功率监测模块，所述光纤功率监测模块与所述分光器的下行光接口P4连接，并将采集到的光纤功率值输入到所述中央处理单元；

根据所述中央处理单元设定光纤功率告警的不同门槛值，当检测到光纤功率值低于所述不同门槛值时产生不同的告警信号。

本发明提供的第十优选实施例中：所述分光器分配各个光接口的功率比例固定值：

P2：50%；P3：25%；P4：25%。

本发明提供的第十一优选实施例提供一种光纤以太网实时性能监视与测试的方法，被测光纤以太网回路连接两个二次设备，其特征在于，所述方法包括：

步骤S1，将每两个分光器接入一个所述被测光纤回路中：将一个所述二次设备的输出端口连接至第一个分光器的上行光接口P1，输入端口连接第二个分光器的下行光接口P2；另一个所述二次设备的输出端口连接所述第二个分光器的上行光接口P1，输入端口连接所述第一个分光器的下行光接口P2；

步骤S2，将所述第一个和第二个分光器的另一个下行光接口P3分别连接至对应的光纤适配器，所述光纤适配器将所述二次设备的输出端口输出的光信号转化为包含报文信息的数字信号；

步骤S3，以太网报文接收实时分析模块采用中断方式接收所述光纤适配器发送的所述报文信息，所述以太网报文接收实时分析模块的中央处理单元判断所述接收到的报文的类型为设定的监测类型时，记录所述类型为设定的监测类型的报文接收的准确时刻并存储在所述装置内部的存储器中；

步骤S4，所述以太网报文接收实时分析模块将所述存储器里存储的所述报文信息通过所述显示模块进行显示或者通过所述通讯接口上送到总站。

本发明提供的第十二优选实施例中：所述步骤S2中还包括：将不同对所述分光器接入不同的所述被测光纤以太网回路中，不同的所述分光器分别连接对应的光纤适配器；

所述步骤S3还包括：所述光纤适配器分别与对应的以太网报文接收实时分析模块连接，所述以太网报文接收实时分析模块依次连接统一对时；

每个所述以太网报文接收实时分析模块将记录的类型为设定的监测类型的同一报文的接收时间通过所述通讯接口发送给所述总站，所述总站分析出所述类型为监测类型的同一报文的始发、转发、启动、触发和返回的真实信息时间序列情况，得到各个环节的延时时间用于分析、评估系统的稳定性；

所述步骤S4还包括：将所述步骤S3中得到的分析结果通过所述显示模块进行显示或者通过所述通讯接口上送到所述总站。

本发明提供的第十三优选实施例中：所述步骤S1中所述分光器为无源光纤分光器。

本发明提供的第十四优选实施例中：所述步骤S1中所述二次设备通过光纤连接器与所述分光器连接：所述二次设备的输出端口通过光纤连接器IN端口与所述分光器连接；所述二次设备的输入端口通过光纤连接器OU端口与所述分光器连接。

本发明提供的第十五优选实施例中：各个所述以太网报文接收实时分析模块统一对时的方法包括：所述各个以太网报文接收实时分析模块与对时装置连接，所述对时装置周期性的向各个所述以太网报文接收实时分析模块发送对时信号保证各个以太网报文接收实时分析模块时间统一。

本发明提供的第十六优选实施例中：所述以太网报文接收实时分析模块位于同一个光纤以太网实时性能监视与测试的装置中时，各个所述以太网报文接收实时分析模块统一对时的方法包括：所述以太网报文接收实时分析模块中一个为主模块，所述主模块周期性对时保证所有所述装置中的所述以太网报文接收实时分析模块时间统一。

本发明提供的第十七优选实施例中：所述步骤S3中：

所述接入一个所述光纤以太网回路的两个分光器中，选择与所述两个分光器对应设置的所述两个光纤以太网接收实时分析模块中一个或两个工作。

本发明提供的第十八优选实施例中：所述步骤S3中，通过输入模块的控制面板或者所述通讯接口设定需要监视接收的以太网报文的类型，所述报文的类型包括TCP、IP、MMS、NTP、GOOSE和SV。

本发明提供的第十九优选实施例中：所述报文类型为SV信息时，所述以太网报文接收实时分析模块监视采样值信息的离散特性，记录每包采样值数据的最小和最大间隔时间以及产生所述最小和最大间隔时间的时刻。

本发明提供的第二十优选实施例中：

所述步骤S3中，所述以太网报文接收实时分析模块通过报文长度和网络通讯速率推导计算出所述报文开始发送的准确时刻，根据所述报文的特征字符串判断所述报文的类型是否为监测的类型。

本发明提供的第二十一优选实施例中：所述步骤S1之后还包括：

步骤S2′，将所述分光器的下行光接口P4与光纤功率监测模块连接，所述光纤功率监测模块将采集到的光纤功率值输入到所述中央处理单元；

步骤S3′，根据所述中央处理单元设定的光纤功率告警的不同门槛值，当检测到光纤功率值低于所述不同门槛值时产生不同的告警信号；

步骤S4′，将告警信号信息通过所述通讯接口上送给所述总站或者通过所述显示模块进行显示。

本发明提供的第二十二优选实施例中：所述分光器分配各个光接口的功率比例固定值：

P2：50%；P3：25%；P4：25%。

本发明提供的一种光纤以太网实时性能监视与测试的装置及方法的有益效果包括：

1、本发明提供的一种光纤以太网实时性能监视与测试的装置及方法，测试连接两个二次设备的光纤以太网回路时，一个二次设备的输出端口连接第一个分光器的上行光接口，输入端口连接第二个分光器的下行光接口；另一个二次设备的输入端口连接第一个分光器的下行光接口，输出端口连接第二个分光器的上行光接口，两个分光器的另外一个下行光接口接入监视通道，将监视通道与实际运行的网络通道并联进行监视和记录，监视到的报文信息和真实设备接收到的信息时刻完全一致。

2、分光器为无源分光器，不会因为监视设备的运行状态异常或故障等原因影响到实际运行设备的运行情况，可以在线分析出给定报文的接收时刻，分析获取报文始发、转发、启动、触发和返回的真实信息时间序列情况；

3、将不同以太网报文接收实时分析模块分别布置于同一特征报文可能经过的多个光纤以太网端口，光纤以太网报文接收实时分析模块可以合并布置于同一装置也可以分布布置于不同装置中，以适应与不同的测试环境，通过比较多个光纤以太网报文接收实时分析模块接收到同一特征报文的不同时刻，可以求出特征报文到达不同端口的绝对时刻差，提供完整的光纤以太网络延时定量监视测试数据，用于分析、评估系统的稳定性；

4、通过接收中断触发的方式处理以太网报文接收实时分析模块接收到的报文，可以获取记录到类型为设定的监测类型的报文的准确接收时刻。当设定的监测报文的类型为采样值信息时，针对接收到的采样值信息的报文间隔时间抖动情况，还可以告警光纤以太网上采样值信息的异常，提供故障异常的启动信号，记录故障情况的实时网络信息流，将实时网络状态结果提供给调度人员，保护人员及检修人员作为故障判断，实际操作的参考；

5、分光器在监视接收报文实时性能同时采用额外一路光纤监视发送端的发送功率情况，当检测到光纤功率值低于设定值可以及时告警，避免光纤发送功率异常导致完全通讯异常再告警的情况发生。

附图说明

如图1所示为现有技术中智能变电站网络分析记录仪接线布置图；

如图2所示为连接两个二次设备的光纤以太网回路结构示意图；

如图3所示为本发明提供的一种光纤以太网实时性能监视与测试的装置接入被测光纤以太网回路示意图；

如图4所示为本发明提供的一种光纤以太网实时性能监视与测试的装置接入多个被测光纤以太网回路的示意图；

如图5所示为本发明提供的多个光纤以太网实时性能监视与测试的装置分别接入多个被测光纤以太网回路的示意图；

如图6所示为本发明提供的一种光纤以太网实时性能监视与测试的装置的实施例一接入多个被测光纤以太网回路的示意图；

如图7所示为本发明提供的一种光纤以太网实时性能监视与测试的装置的实施例二接入多个被测光纤以太网回路示意图；

如图8所示为本发明提供的一种光纤以太网实时性能监视与测试的方法流程图；

如图9所示为本发明提供的一种光纤以太网实时性能监视与测试的方法的实施例的流程图。

具体实施方式

下面根据附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

如图2所示为连接两个二次设备的光纤以太网回路结构示意图，由图2可知，被测的光纤以太网回路中，一个二次设备的输出端口（TX）与另一个二次设备的输入端口（RX）相互连接。

本发明提供一种光纤以太网实时性能监视与测试的装置，该装置接入被测光纤以太网回路的示意图如图3所示，由图3可知，该装置包括：分光器、光纤适配器、以太网报文接收实时分析模块、人机交互平台、通讯接口以及光纤连接器IN端口和OU端口，分光器、光纤适配器和以太网报文接收实时分析模块、IN端口和OU端口数量相同均为至少两个，图3给出的是装置中包含分光器、光纤适配器、以太网报文接收实时分析模块、IN端口和OU端口各两个的情况

将每两个分光器接入一个被测光纤回路中：一个二次设备的输出端口连接该装置的第一个IN端口，输入端口连接第二个OU端口，另一个二次设备的输入端口连接装置的第一个OU端口输出端口连接第二个IN端口；分光器的上行光接口P1与IN端口连接，接收光信号，分光器的下行光接口P2与OU端口连接，下行光接口P3通过光纤适配器与以太网报文接收实时分析模块连接。

光纤适配器将光信号转化为包含报文信息的数字信号并发送给以太网报文接收实时分析模块。人机交互平台和通讯接口均与以太网报文接收实时分析模块通讯连接，人机交互模块包括显示模块，装置通过通讯接口与外部的总站通信连接。

以太网报文接收实时分析模块采用中断方式接收被测光纤以太网回路中的数据报文信息，以太网报文接收实时分析模块包括中央处理单元，中央处理单元判断接收到的报文的类型为设定的监测类型时，记录类型为设定的监测类型的报文接收的准确时刻并存储在装置内部的存储器中，通过显示模块进行显示或者通过通讯接口上送到总站。

由于分光器可以按比例将光信号功率分配到多个光纤通道中，将监视通道与实际运行的网络通道并联进行监视和记录，监视到的报文信息和真实设备接收到的信息时刻完全一致，并且分光器为无源器件，因此不会因为监视设备的运行状态异常或故障等原因影响到实际运行设备的运行情况，可以在线获取分析给定报文的接收时刻。

将不同以太网报文接收实时分析模块分别置于同一特征报文经过的多个以太网端口，可以监测该报文经过各个环节的时间，以太网报文接收实时分析模块可以合并布置于同一装置也可以分布布置于不同装置中，以适应各个不同地域的测试环境为准。

如图4所示为本发明提供的一种光纤以太网实时性能监视与测试的装置接入多个被测光纤以太网回路的示意图，如图5所示为本发明提供的多个光纤以太网实时性能监视与测试的装置分别接入多个被测光纤以太网回路的示意图，由图4和图5可知，无论以太网报文接收实时分析模块是合并布置于同一装置还是分布布置于不同装置中，一个装置里的不同对分光器分别接入不同的被测光纤以太网回路，各个以太网报文接收实时分析模块通过对应的光纤适配器与对应的分光器连接，并且各个以太网报文接收实时分析模块依次连接统一对时保证时间统一。

各个以太网报文接收实时分析模块统一对时的方法包括：每个装置的以太网报文接收实时分析模块与外部的对时装置连接，对时装置周期性的向各个以太网报文接收实时分析模块发送对时信号保证各个以太网报文接收实时分析模块时间统一。

每个以太网报文接收实时分析模块将记录的类型为设定的监测类型的同一报文的接收时间通过通讯接口发送给外部的总站，总站分析出类型为监测类型的同一报文的始发、转发、启动、触发和返回的真实信息时间序列情况，得到各个环节的延时时间用于分析、评估系统的稳定性，并将分析结果通过显示模块进行显示或者通过通讯接口上送到总站。

实施例一：

本发明提供的实施例一为一种光纤以太网实时性能监视与测试的装置的实施例一，图6所示为本发明提供的一种光纤以太网实时性能监视与测试的装置的实施例一接入多个被测光纤以太网回路的示意图，该装置的实施例一包含的分光器、光纤适配器和以太网报文接收实时分析模块数量为至少各四个，图6给出的是包含的分光器、光纤适配器和以太网报文接收实时分析模块各四个的情况，各个以太网报文接收实时分析模块通过对应的光纤适配器与对应的分光器连接；不同对分光器分别连接不同的被测光纤以太网回路。

该装置包含的四个以太网报文接收实时分析模块依次连接统一对时，一个装置里的各个以太网报文接收实时分析模块除了通过外部的对时装置周期性发送对时信号对时的方法外，还可以将一个装置内的所有以太网报文接收实时分析模块中的一个设置为主模块，该主模块进行统一对时，保证该装置内的所有以太网报文接收实时分析模块时间统一。

每个以太网报文接收实时分析模块将记录的类型为设定的监测类型的同一报文的接收时间通过通讯接口发送给外部的总站，总站分析出类型为监测类型的同一报文的始发、转发、启动、触发和返回的真实信息时间序列情况，得到各个环节的延时时间用于分析、评估系统的稳定性，并将分析结果通过显示模块进行显示或者通过通讯接口上送到总站。

实时监测设定类型的报文到达不同以太网端口的准确相对时刻，测试的精度可以达到us级别，提供以太网组网状态下特定信息报文到达不同节点端口的准确相对时刻。可以用于定量定性分析光纤以太网的实时性能，该方法也可以用于监视光纤以太网整体的运行性能，在给出的一定测试方案下，获取不同信息类型报文的延时情况，完成对整个的实时网络通讯情况的整体测试，提供完整的特定网络情况下光纤以太网性能测试数据。

实施例二：

本发明提供的实施例二为一种光纤以太网实时性能监视与测试的装置的实施例二，如图7所示为本发明提供的一种光纤以太网实时性能监视与测试的装置的实施例二接入多个被测光纤以太网回路示意图，由图7可知，本发明提供的该装置的实施例二中：还设有光纤功率监测模块，人机交互模块还设有输入模块，通过该输入模块的控制面板或者通讯接口设定接收监测不同类型的报文，报文的类型包括TCP、IP、MMS、NTP、GOOSE和SV。报文类型为采样值信息（SV）时，以太网报文接收实时分析模块监视采样值信息的离散特性，记录每包采样值数据的最小和最大间隔时间以及产生最小和最大间隔时间的时刻，针对接收到的采样值信息的报文间隔时间抖动情况，还可以告警光纤以太网上采样值信息的异常，提供故障异常的启动信号，记录故障情况的实时网络信息流，将实时网络状态结果提供给调度人员，保护人员及检修人员作为故障判断，实际操作的参考。

光纤以太网回路由两根光纤构成，一收一发，可以选择性监测其中一根光纤通道收发信息，一般同时监视两根光纤的收发信息，所以接入一个光纤以太网回路的两个分光器中，可以选择与两个分光器对应设置的两个光纤以太网接收实时分析模块中一个工作或两个同时工作。

以太网报文接收实时分析模块通过报文长度和网络通讯速率推导计算出报文开始发送的准确时刻，根据报文的特征字符串判断该报文的类型是否为监测的类型。

光纤功率监测模块与分光器的下行光接口P4连接，并将采集到的光纤功率值输入到以太网报文接收实时分析模块的中央处理单元，光纤功率监测模块根据中央处理单元设定的光纤功率告警的不同门槛值，当检测到光纤功率值低于不同门槛值时产生不同的告警信号。由于分光器可以按比例将光信号功率分配到多个光纤通道中，根据分光器分配到该下行光接口P4的功率百分比，设定光纤功率告警值，当检测到光纤功率值低于该不同门槛值时产生不同的告警信号进行告警。分光器分配各个光接口的功率的一个优选实施例比例为：P2：50%；P3：25%；P4：25%。

采用额外一路光纤监视发送端的发送功率情况，当检测到光纤功率值低于设定值可以及时告警，避免光纤发送功率异常导致完全通讯异常再告警的情况发生。

如图8所示为本发明提供的一种光纤以太网实时性能监视与测试的方法流程图，由图8可知，该方法包括：

步骤S1，将每两个分光器接入一个被测光纤回路中：将一个二次设备的输出端口连接至第一个分光器的上行光接口P1，输入端口连接第二个分光器的下行光接口P2；另一个二次设备的输出端口连接第二个分光器的上行光接口P1，输入端口连接第一个分光器的下行光接口P2。

步骤S2，将第一个和第二个分光器的另一个下行光接口P3分别连接至对应的光纤适配器，光纤适配器将二次设备的输出端口输出的光信号转化为包含报文信息的数字信号。

步骤S3，以太网报文接收实时分析模块采用中断方式接收光纤适配器发送的报文信息，以太网报文接收实时分析模块的中央处理单元判断接收到的报文的类型为设定的监测类型时，记录类型为设定的监测类型的报文接收的准确时刻并存储在装置内部的存储器中。

步骤S4，以太网报文接收实时分析模块将存储器里存储的报文信息通过显示模块进行显示或者通过通讯接口上送到总站。

实施例三：

本发明提供的实施例三为一种光纤以太网实时性能监视与测试的方法的实施例一，如图9所示为该方法的流程图，由图1可知，该方法包括：

步骤S1，将每两个分光器接入一个被测光纤回路中：将一个二次设备的输出端口连接至第一个分光器的上行光接口P1，输入端口连接第二个分光器的下行光接口P2；另一个二次设备通过的输出端口连接至分光器的下行上行光接口P1，输入端口连接第一个分光器的下行光接口P2。

分光器为无源光纤分光器。二次设备通过光纤连接器与分光器连接：二次设备的输出端口通过光纤连接器IN端口与分光器连接；二次设备的输入端口通过光纤连接器OU端口与分光器连接。

步骤S1之后，步骤S2-S4和步骤S2′-S4′同时操作。

步骤S2，将不同对分光器接入不同的被测光纤以太网回路中，不同的分光器的下行光接口P3分别连接对应的光纤适配器，光纤适配器将二次设备的输出端口输出的光信号转化为包含报文信息的数字信号。

步骤S3，光纤适配器分别与对应的以太网报文接收实时分析模块连接，以太网报文接收实时分析模块依次连接统一对时。以太网报文接收实时分析模块采用中断方式接收光纤适配器发送的报文信息，以太网报文接收实时分析模块的中央处理单元判断接收到的报文的类型为设定的监测类型时：

每个以太网报文接收实时分析模块记录类型为设定的监测类型的报文接收的准确时刻并存储在装置内部的存储器中，将记录的类型为设定的监测类型的同一报文的接收时间通过通讯接口发送给总站，总站分析类型为监测类型的同一报文的始发、转发、启动、触发和返回的真实信息时间序列情况，得到各个环节的延时时间用于分析、评估系统的稳定性。

当接收到的报文的类型不是设定的监测类型的报文时，无操作。

光纤以太网回路由两根光纤构成，一收一发，可以选择性监测其中一根光纤通道收发信息，一般同时监视两根光纤的收发信息，所以接入一个光纤以太网回路的两个分光器中，可以选择与两个分光器对应设置的两个光纤以太网接收实时分析模块中一个工作或两个同时工作。

各个以太网报文接收实时分析模块统一对时的方法包括：各个以太网报文接收实时分析模块与对时装置连接，对时装置周期性的向各个以太网报文接收实时分析模块发送对时信号保证各个以太网报文接收实时分析模块时间统一。

以太网报文接收实时分析模块位于同一个光纤以太网实时性能监视与测试的装置中时，各个以太网报文接收实时分析模块统一对时的方法还可以为：以太网报文接收实时分析模块中一个为主模块，主模块周期性对时保证所有装置中的以太网报文接收实时分析模块时间统一。

通过输入模块的控制面板或者通讯接口设定需要监视接收的以太网报文的类型，报文的类型包括TCP、IP、MMS、NTP、GOOSE和SV。报文类型为采样值（SV）信息时，以太网报文接收实时分析模块监视采样值信息的离散特性，记录每包采样值数据的最小和最大间隔时间以及产生最小和最大间隔时间的时刻，针对接收到的采样值信息的报文间隔时间抖动情况，还可以告警光纤以太网上采样值信息的异常，提供故障异常的启动信号，记录故障情况的实时网络信息流，将实时网络状态结果提供给调度人员，保护人员及检修人员作为故障判断，实际操作的参考。

以太网报文接收实时分析模块通过报文长度和网络通讯速率推导计算出报文开始发送的准确时刻，根据报文的特征字符串判断报文的类型是否为监测的类型。步骤S4，将步骤S3中得到的真实时间信息序列图和分析、评估系统稳定性的结果通过通讯接口上送给外部的总站或者通过显示模块显示出来。

步骤S2′，将分光器的下行光接口P4与光纤功率监测模块连接，光纤功率监测模块将采集到的光纤功率值输入到中央处理单元。

步骤S3′，根据中央处理单元设定的光纤功率告警的不同门槛值，判断检测到光纤功率值是否低于该不同门槛值，是，产生不同的告警信号，记录光功率的测量值和低于光纤功率告警值的时刻，否，无操作。

步骤S4′，将告警信号信息通过通讯接口上送给总站或者通过显示模块进行显示。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (23)

1.一种光纤以太网实时性能监视与测试的装置，被测光纤以太网回路连接两个二次设备，其特征在于，所述装置包括分光器、光纤适配器、以太网报文接收实时分析模块、人机交互平台、通讯接口以及光纤连接器IN端口和OU端口；

所述分光器、光纤适配器、以太网报文接收实时分析模块、IN端口和OU端口对应设置，数量相同均为至少两个；

将每两个所述分光器接入一个所述被测光纤回路中：

一个所述二次设备的输出端口连接第一个所述IN端口，输入端口连接第二个所述OU端口；另一个所述二次设备的输入端口连接第一个所述OU端口，输出端口连接所述第二个IN端口；所述分光器的上行光接口P1与所述IN端口连接，接收光信号，所述分光器的下行光接口P2与所述OU端口连接，下行光接口P3通过所述光纤适配器与所述以太网报文接收实时分析模块连接；

所述光纤适配器将光信号转化为包含报文信息的数字信号并发送给所述以太网报文接收实时分析模块；

所述人机交互平台和所述通讯接口均与所述以太网报文接收实时分析模块通讯连接，所述人机交互模块包括显示模块，所述装置通过所述通讯接口与外部的总站通信连接；

所述以太网报文接收实时分析模块采用中断方式接收所述被测光纤以太网回路中的数据报文信息，所述以太网报文接收实时分析模块包括中央处理单元，所述中央处理单元判断所述接收到的报文的类型为设定的监测类型时，记录所述类型为设定的监测类型的报文接收的准确时刻并存储在所述装置内部的存储器中，通过所述显示模块进行显示或者通过所述通讯接口上送到所述总站。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述分光器、光纤适配器和以太网报文接收实时分析模块数量为至少四个时；

各个所述以太网报文接收实时分析模块通过对应的光纤适配器与对应的分光器连接；

每两个所述分光器接入同一个所述被测光纤以太网回路中；

所述至少四个的以太网报文接收实时分析模块依次连接统一对时。

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，

所述装置的数量为至少两个；

任意一个所述装置的每两个所述分光器接入同一所述被测光纤以太网回路中；

所有所述装置的所述以太网报文接收实时分析模块依次连接统一对时，

每个所述以太网报文接收实时分析模块将记录的类型为设定的监测类型的同一报文的接收时间通过所述通讯接口发送给所述外部的总站，所述总站分析出所述类型为监测类型的同一报文的始发、转发、启动、触发和返回的真实信息时间序列情况，得到各个环节的延时时间用于分析、评估系统的稳定性，将分析结果通过所述显示模块进行显示或者通过所述通讯接口上送到所述总站。

4.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述分光器为无源光纤分光器。

5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，各个所述以太网报文接收实时分析模块统一对时的方法包括：所述每个装置的所述以太网报文接收实时分析模块与外部的对时装置连接，所述对时装置周期性的向各个所述以太网报文接收实时分析模块发送对时信号保证各个以太网报文接收实时分析模块时间统一。

6.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，一个所述装置中各个所述以太网报文接收实时分析模块统一对时的方法包括：所述以太网报文接收实时分析模块中一个为主模块，所述主模块周期性对时保证所有所述装置中的所述以太网报文接收实时分析模块时间统一。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述人机接口还包括输入模块，通过所述输入模块的控制面板或者通讯接口设定需要监视接收的以太网报文的类型及特征值，所述报文的类型包括TCP、IP、MMS、NTP、GOOSE和SV。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述报文类型为SV时，所述以太网报文接收实时分析模块监视采样值信息的离散特性，记录每包采样值数据的最小和最大间隔时间以及产生所述最小和最大间隔时间的时刻。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述接入一个所述光纤以太网回路的两个分光器中，选择与所述两个分光器对应设置的所述两个光纤以太网接收实时分析模块中一个或两个工作；

所述以太网报文接收实时分析模块通过报文长度和网络通讯速率推导计算出所述报文开始发送的准确时刻；根据所述报文的特征字符串判断所述报文的类型是否为监测的类型。

10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括光纤功率监测模块，所述光纤功率监测模块与所述分光器的下行光接口P4连接，并将采集到的光纤功率值输入到所述中央处理单元；

根据所述中央处理单元设定的光纤功率告警的不同门槛值，当检测到光纤功率值低于所述不同门槛值时产生不同的告警信号。

11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述分光器分配各个光接口的功率比例固定值：

P2：50%；P3：25%；P4：25%。

12.一种光纤以太网实时性能监视与测试的方法，被测光纤以太网回路连接两个二次设备，其特征在于，所述方法包括：

步骤S1，将每两个分光器接入一个所述被测光纤回路中：将一个所述二次设备的输出端口连接至第一个分光器的上行光接口P1，输入端口连接第二个分光器的下行光接口P2；另一个所述二次设备的输出端口连接所述第二个分光器的上行光接口P1，输入端口连接所述第一个分光器的下行光接口P2；

步骤S2，将所述第一个和第二个分光器的另一个下行光接口P3分别连接至对应的光纤适配器，所述光纤适配器将所述二次设备的输出端口输出的光信号转化为包含报文信息的数字信号；

步骤S3，以太网报文接收实时分析模块采用中断方式接收所述光纤适配器发送的所述报文信息，所述以太网报文接收实时分析模块的中央处理单元判断所述接收到的报文的类型为设定的监测类型时，记录所述类型为设定的监测类型的报文接收的准确时刻并存储在所述装置内部的存储器中；

步骤S4，所述以太网报文接收实时分析模块将所述存储器里存储的所述报文信息通过所述显示模块进行显示或者通过所述通讯接口上送到总站。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中还包括：将不同对所述分光器接入不同的所述被测光纤以太网回路中，不同的所述分光器分别连接对应的光纤适配器；

所述步骤S3还包括：所述光纤适配器分别与对应的以太网报文接收实时分析模块连接，所述以太网报文接收实时分析模块依次连接统一对时；

每个所述以太网报文接收实时分析模块将记录的类型为设定的监测类型的同一报文的接收时间通过所述通讯接口发送给所述总站，所述总站分析所述类型为监测类型的同一报文的始发、转发、启动、触发和返回的真实信息时间序列情况，得到各个环节的延时时间用于分析、评估系统的稳定性；

所述步骤S4还包括：将所述步骤S3中得到的分析结果通过所述通讯接口上送到所述总站或者通过所述显示模块进行显示。

14.如权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中所述分光器为无源光纤分光器。

15.如权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中所述二次设备通过光纤连接器与所述分光器连接：所述二次设备的输出端口通过光纤连接器IN端口与所述分光器连接；所述二次设备的输入端口通过光纤连接器OU端口与所述分光器连接。

16.如权利要求13所述的方法，其特征在于，各个所述以太网报文接收实时分析模块统一对时的方法包括：所述各个以太网报文接收实时分析模块与对时装置连接，所述对时装置周期性的向各个所述以太网报文接收实时分析模块发送对时信号保证各个以太网报文接收实时分析模块时间统一。

17.如权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述以太网报文接收实时分析模块位于同一个光纤以太网实时性能监视与测试的装置中时，各个所述以太网报文接收实时分析模块统一对时的方法包括：所述以太网报文接收实时分析模块中一个为主模块，所述主模块周期性对时保证所有所述装置中的所述以太网报文接收实时分析模块时间统一。

18.如权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中：

所述接入一个所述光纤以太网回路的两个分光器中，选择与所述两个分光器对应设置的所述两个光纤以太网接收实时分析模块中一个或两个工作。

19.如权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中，通过输入模块的控制面板或者所述通讯接口设定需要监视接收的以太网报文的类型和特征值，所述报文的类型包括TCP、IP、MMS、NTP、GOOSE和SV。

20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述报文类型为SV信息时，所述以太网报文接收实时分析模块监视采样值信息的离散特性，记录每包采样值数据的最小和最大间隔时间以及产生所述最小和最大间隔时间的时刻。

21.如权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中，

所述以太网报文接收实时分析模块通过报文长度和网络通讯速率推导计算出所述报文开始发送的准确时刻，根据所述报文的特征字符串判断所述报文的类型是否为监测的类型。

22.如权利要求12或13任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤S1之后还包括：

步骤S2′，将所述分光器的下行光接口P4与光纤功率监测模块连接，所述光纤功率监测模块将采集到的光纤功率值输入到所述中央处理单元；

步骤S3′，根据所述中央处理单元设定的光纤功率告警的不同门槛值，当检测到光纤功率值低于所述不同门槛值时产生不同的告警信号；

步骤S4′，将告警信号信息通过所述通讯接口上送给所述总站或者通过所述显示模块进行显示。

23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述分光器分配各个光接口的功率比例固定值：

P2：50%；P3：25%；P4：25%。

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