CN103457755A - 一种iec 61850系统通信故障检测的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力系统自动化技术领域，公开了一种实现IEC 61850系统通信故障检测的方法及系统，将针对网络接口故障的检测和针对各个网络节点故障的检测进行有机结合来检测IEC 61850系统通信故障。通过MII检测本地网络接口的状态，快速检测网络接口是否为连接状态，在网络接口为连接状态的情况下，通过向各个关联的网络节点发检测报文，并监测所述相关联的网络节点的响应报文，当在规定的预设时间内未收到所述相关联的网络节点的响应报文时，则确定对应的网络节点为故障网络节点。采用本发明网络故障定位准确，而且网络故障检出速度快，因此，不仅能够提高网络故障点的识别效率，还可以降低系统的维护成本，提高客户的满意度。

Description

一种IEC 61850系统通信故障检测的方法及系统

技术领域

本发明涉及电力系统自动化技术领域，更具体的说，是涉及一种IEC 61850系统通信故障检测的方法。 

背景技术

IEC 61850是数字化变电站的系统通信标准，根据IEC 61850标准，变电站自动化系统的功能可逻辑上分配在三个不同的层：站控层、间隔层和过程层。如附图1所示，为数字化变电站逻辑分层示意图。从图1中可以看出，随着变电站的规模越大，站层系统需要使用和控制的间隔越多，则站层系统需要管理的智能装置就越多，即需要管理的网络节点也越多。对站层系统来说，网络管理的首要基本任务是网络节点的识别，检测节点的加入、退出和故障，对这些节点分配标识和状态信息，供操作员或系统进行查询。因此，如何对众多的网络节点进行有效的管理和故障快速检出，对站层系统的功能、安全和效率都有很大的影响。 

目前，站层系统对节点通信故障的检测手段比较单一，基本是通过TCP命令超时来判断或增加额外的检测设备对节点通信故障进行检测，无法快速、有效的反映节点的通信状态。 

因此，提供一种IEC 61850系统通信故障检测的方法，在网络节点加入、退出或出现通信故障时能够迅速检出并通知系统或操作员，提高IEC 61850系统的安全性和可靠性，是本领域技术人员亟待解决的问题。 

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种IEC 61850系统通信故障检测的方法及系统，以克服现有技术中由于站层系统对节点通信故障的检测手段，基本是通过TCP命令超时来判断或增加额外的检测设备对节点通信故障进行检测，而无法快速、有效的反映节点的通信状态的问题。 

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案： 

一种IEC 61850系统通信故障检测的方法，包括： 

将新增加的网络节点的标识存储至相关联的网络接口的网络节点队列中； 

通过MII介质无关接口监测所述网络接口的状态，在所述网络接口的状态为非连接状态时，确定与所述网络接口相关联的所有网络节点为故障网络节点； 

在所述网络接口的状态为连接状态时，分别向所述网络接口相关联的所有的网络节点各自发送一检测报文； 

判断在预设的响应时间阈值内是否接收到各个网络节点产生的与其接收到的检测报文对应的响应报文，如果否，则确定未接收到所述响应报文对应的网络节点为故障网络节点； 

记录确定的故障网络节点的标识。 

优选的，还包括： 

根据所述确定的故障网络节点的标识产生告警信息，并显示所述确定的故障网络节点的故障告警信息。 

其中，所述通过MII介质无关接口监测所述网络接口的状态，具体为： 

判断所述网络接口的状态是否为连接状态； 

如果是，将与所述网络接口相关联的所有网络节点的mii状态更新为连接状态； 

如果否，将与所述网络接口相关联的所有网络节点的mii状态更新为非连接状态，确定与所述网络接口相关联的所有网络节点为故障网络节点。 

其中，所述在所述网络接口的状态为连接状态时，分别向所述网络接口相关联的所有的网络节点各自发送一检测报文，具体为： 

判断所述网络节点的mii状态是否为连接状态； 

如果是，分别向所述网络接口相关联的所有的网络节点各自发送一检测报文； 

判断是否在规定的响应时间阈值内接收到各个网络节点产生的与其接收到的检测报文对应的响应报文； 

如果是，将所述接收到响应报文的网络节点的状态更新为加入状态； 

如果否，确定未接收到所述响应报文对应的网络节点为故障网络节点。 

优选的，所述标识包括：所述网络节点的IP地址、MII状态、通信状态。 

本发明还公开了一种IEC 61850系统通信故障检测的系统，包括： 

存储单元，用于将新增加的网络节点的标识存储至相关联的网络接口的网络节点队列中； 

监测单元，用于通过MII介质无关接口监测所述网络接口的状态； 

发送单元，用于在所述网络接口的状态为连接状态时，分别向所述网络接口相关联的所有的网络节点各自发送一检测报文； 

判断单元，用于判断在预设的响应时间阈值内是否接收到各个网络节点产生的与其接收到的检测报文对应的响应报文； 

记录单元，用于记录确定的故障网络节点的标识。 

优选的，还包括： 

显示单元，用于根据所述确定的故障网络节点的标识产生告警信息，并显示所述确定的故障网络节点的故障告警信息。 

其中，所述监测单元包括： 

第一判断单元，用于判断所述网络接口的状态是否为连接状态。 

其中，所述判断单元包括： 

第二判断单元，用于判断所述网络节点的mii状态是否为连接状态； 

第三判断单元，用于判断是否在规定的响应时间阈值内接收到各个网络节点产生的与其接收到的检测报文对应的响应报文。 

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开了一种实现IEC61850系统通信故障检测的方法及系统，将针对网络接口故障的检测和针对各个网络节点故障的检测进行有机结合来检测IEC 61850系统通信故障。通过MII检测本地网络接口的状态，快速检测网络接口是否为连接状态，在网络接口为连接状态的情况下，通过向各个关联的网络节点发检测报文，并监测所述相关联的网络节点的响应报文，当在规定的预设时间内未收到所述相关联的网络节点的响应报文时，则确定对应的网络节点为故障网络节点。采用本发明网络故障定位准确，而且网络故障检出速度快，因此，不仅能够提高网络故障点的识别效率，还可以降低系统的维护成本，提高客户的满意度。 

另外，由于MII介质无关接口是与介质无关的，因此，任何类型的网络PHY设备都能正常工作，适用于所有的IEC 61850系统平台上，兼容性强。 

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。 

图1为数字化变电站逻辑分层示意图； 

图2为本发明实施例公开的一种IEC 61850系统通信故障检测的方法流程图； 

图3为本发明中为每个标识创建并维持的状态机； 

图4为本发明实施例公开的一种确定网络接口状态的方法流程图； 

图5为本发明实施例公开的一种确定网络接口对应所有网络节点状态的方法流程图； 

图6为本发明实施例公开的一种IEC 61850系统通信故障检测的系统结构示意图。 

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 

本发明公开了一种实现IEC 61850系统通信故障检测的方法及系统，将针对网络接口故障的检测和针对各个网络节点故障的检测进行有机结合来检测IEC 61850系统通信故障。 

请参阅附图2，为本发明公开的一种IEC 61850系统通信故障检测的方法流程图。本发明公开了一种IEC 61850系统通信故障检测的方法，具体步骤如下： 

步骤201：将新增加的网络节点的标识存储至相关联的网络接口的网络节点队列中。 

为每一个需要接入到IEC 61850系统中的网络节点分配标识，将网络节点的状态信息与标识进行关联。IEC 61850系统为每个标识创建并维持一个由四个状态（未加入、加入、退出、故障）组成的状态机，请参阅附图3，为本发明中为每个标识创建并维持的状态机。 

1）当站层系统刚开启时，所有的网络节点的状态均为“未加入”。 

2）当某个网络节点连接成功，这个时候此网络节点状态变为“加入”，系统开始与此网络节点进行数据交互。 

3）当系统收到某个网络节点发出的关闭连接指令，这个时候此网络节点状态变为“退出”，系统断开与此网络节点的连接。经操作员或系统确认后，此网络节点状态变为“未加入”，并重新连接此网络节点。 

4）当系统监测出与某个网络节点的连接异常，这个时候此网络节点的状态变为“故障”，系统断开与此网络节点的连接。经操作员或系统确认后，此网络节点状态变为“未加入”，并重新连接此网络节点。 

步骤202：通过MII介质无关接口监测网络接口的状态，在网络接口的状态为非连接状态时，确定与网络接口相关联的所有网络节点为故障网络节点。 

请参与附图4，为本发明实施例公开的一种确定网络接口状态的方法流程图，具体步骤包括： 

步骤401：启动介质无关接口MII检测进程。 

步骤402：判断网络接口是否为“link ok”，如果否，执行步骤403，如果是，执行步骤404。 

步骤403：将与网络接口相关联的所有网络间的mii状态更新为“link ok”。 

步骤404：将与网络接口相关联的所有网络节点的mii状态更新为“link down”，确定对应的网络节点处于故障状态。 

步骤405：记录故障网络节点的故障信息，产生警告信息并向系统发送相关故障的告警信息。 

步骤203：在网络接口的状态为连接状态时，分别向网络接口相关联的所有的网络节点各自发送一检测报文。 

步骤204：判断在预设的响应时间阈值内是否接收到各个网络节点产生的与其接收到的检测报文对应的响应报文，如果否，则确定未接收到所述响应报文对应的网络节点为故障网络节点。 

请参阅附图5，为本发明实施例公开的一种确定网络接口对应所有网络节点状态的方法流程图，具体步骤如下： 

步骤501：启动网络节点监测进程。 

步骤502：判断网络节点的mii状态是否为“link ok”，如果是，执行步骤503，如果否，则结束本次监测。 

步骤503：向网络节点发送监测报文，监测相关联的网络节点的响应报文。 

步骤504：判断是否接收到相关联网络节点的响应报文，如果是，则执行步骤505，如果否，则执行506。 

步骤505：将相关联网络节点的状态更新为“加入”。 

步骤506：判断未收到响应报文的时间是否达到设置的阈值，如果是，则执行步骤507，如果否，则执行步骤504。 

步骤507：确定网络节点为故障网络节点。 

步骤508：记录故障网络节点的故障信息，产生警告信息并向系统发送相关故障的告警信息。 

此过程中在判断到一个网络节点的mii状态为故障状态时，则不再进行报文的收发，提高了监测效率。 

步骤205：记录确定的故障网络节点的标识。 

步骤206：根据所述确定的故障网络节点的标识产生告警信息，并显示所述确定的故障网络节点的故障告警信息。 

上述本发明公开的实施例中详细描述了方法，对于本发明的方法可采用多种形式的系统实现，因此本发明还公开了一种系统，下面给出具体的实施例进行详细说明。 

请参阅附图6，为本发明实施例公开的一种IEC 61850系统通信故障检测的系统结构示意图。本发明实施例公开了一种IEC 61850系统通信故障检测的系统，具体包括： 

存储单元601，用于将新增加的网络节点的标识存储至相关联的网络接口的网络节点队列中；监测单元602，用于通过MII介质无关接口监测网络接口 的状态；发送单元603，用于在网络接口的状态为连接状态时，分别向网络接口相关联的所有的网络节点各自发送一检测报文；判断单元604，用于判断在预设的响应时间阈值内是否接收到各个网络节点产生的与其接收到的检测报文对应的响应报文；记录单元605，用于记录确定的故障网络节点的标识；显示单元606，用于根据确定的故障网络节点的标识产生告警信息，并显示确定的故障网络节点的故障告警信息。 

系统通过存储单元601将新增加的网络节点的标识存储至相关联的网络接口的网络节点队列中；通过监测单元602监测网络接口的状态；在判定网络接口非物理故障下，经发送单元603分别向网络接口相关联的所有的网络节点各自发送一检测报文；判断单元604判断在预设的响应时间阈值内是否接收到各个网络节点产生的与其接收到的检测报文对应的响应报文，在未在预设的时间阈值内接收到响应报文时，确定为接收到响应报文的网络节点为故障网络节点，通过记录单元605记录确定的故障网络节点的标识；显示单元606根据确定的故障网络节点的标识产生告警信息，并显示确定的故障网络节点的故障告警信息。 

监测测单元602包括：第一判断单元607，判断网络接口的状态是否为连接状态。判断单元604包括：第二判断单元608，判断网络节点的mii状态是否为连接状态； 

第三判断单元609，判断是否在规定的响应时间阈值内接收到各个网络节点产生的与其接收到的检测报文对应的响应报文。 

综上所述： 

本发明公开了一种实现IEC 61850系统通信故障检测的方法及系统，将针对网络接口故障的检测和针对各个网络节点故障的检测进行有机结合来检测IEC 61850系统通信故障。通过MII检测本地网络接口的状态，快速检测网络接口是否为连接状态，在网络接口为连接状态的情况下，通过向各个关联的网络节点发检测报文，并监测所述相关联的网络节点的响应报文，当在规定的预设时间内未收到所述相关联的网络节点的响应报文时，则确定对应的网络节点为故障网络节点。采用本发明网络故障定位准确，而且网络故障检出速度快，因此，不仅能够提高网络故障点的识别效率，还可以降低系统的维护成本，提高客户的满意度。 

另外，由于MII介质无关接口是与介质无关的，因此，任何类型的网络PHY设备都能正常工作，适用于所有的IEC 61850系统平台上，兼容性强。 

对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。 

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。 

Claims (9)

1.一种IEC 61850系统通信故障检测的方法，其特征在于，包括：

将新增加的网络节点的标识存储至相关联的网络接口的网络节点队列中；

通过MII介质无关接口监测所述网络接口的状态，在所述网络接口的状态为非连接状态时，确定与所述网络接口相关联的所有网络节点为故障网络节点；

在所述网络接口的状态为连接状态时，分别向所述网络接口相关联的所有的网络节点各自发送一检测报文；

判断在预设的响应时间阈值内是否接收到各个网络节点产生的与其接收到的检测报文对应的响应报文，如果否，则确定未接收到所述响应报文对应的网络节点为故障网络节点；

记录确定的故障网络节点的标识。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

根据所述确定的故障网络节点的标识产生告警信息，并显示所述确定的故障网络节点的故障告警信息。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过MII介质无关接口监测所述网络接口的状态，具体为：

判断所述网络接口的状态是否为连接状态；

如果是，将与所述网络接口相关联的所有网络节点的mii状态更新为连接状态；

如果否，将与所述网络接口相关联的所有网络节点的mii状态更新为非连接状态，确定与所述网络接口相关联的所有网络节点为故障网络节点。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述网络接口的状态为连接状态时，分别向所述网络接口相关联的所有的网络节点各自发送一检测报文，具体为：

判断所述网络节点的mii状态是否为连接状态；

如果是，分别向所述网络接口相关联的所有的网络节点各自发送一检测报文；

判断是否在规定的响应时间阈值内接收到各个网络节点产生的与其接收到的检测报文对应的响应报文；

如果是，将所述接收到响应报文的网络节点的状态更新为加入状态；

如果否，确定未接收到所述响应报文对应的网络节点为故障网络节点。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标识包括：所述网络节点的IP地址、MII状态、通信状态。

6.一种IEC 61850系统通信故障检测的系统，其特征在于，包括：

存储单元，用于将新增加的网络节点的标识存储至相关联的网络接口的网络节点队列中；

监测单元，用于通过MII介质无关接口监测所述网络接口的状态；

发送单元，用于在所述网络接口的状态为连接状态时，分别向所述网络接口相关联的所有的网络节点各自发送一检测报文；

判断单元，用于判断在预设的响应时间阈值内是否接收到各个网络节点产生的与其接收到的检测报文对应的响应报文；

记录单元，用于记录确定的故障网络节点的标识。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括：

显示单元，用于根据所述确定的故障网络节点的标识产生告警信息，并显示所述确定的故障网络节点的故障告警信息。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述监测单元包括：

第一判断单元，用于判断所述网络接口的状态是否为连接状态。

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述判断单元包括：

第二判断单元，用于判断所述网络节点的mii状态是否为连接状态；

第三判断单元，用于判断是否在规定的响应时间阈值内接收到各个网络节点产生的与其接收到的检测报文对应的响应报文。

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