CN106134133A

CN106134133A - 隧道化通过wan在分站之间的时间关键消息

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Publication number: CN106134133A
Application number: CN201580012346.6A
Authority: CN
Inventors: T.斯范蒂; T.维德梅; D.卡钦; C.里布; H-J.马亚格; G.巴格; J.帕姆; L.思伊博恩
Original assignee: ABB Technology AG
Current assignee: Hitachi Energy Co ltd
Priority date: 2014-03-06
Filing date: 2015-02-06
Publication date: 2016-11-16
Anticipated expiration: 2035-02-06
Also published as: EP3114802B1; US20160373274A1; US10574480B2; CN106134133B; CA2941544A1; WO2015132039A1; EP3114802A1; EP2916491A1; CA2941544C

Abstract

本发明公开一种将OSI层2网络隧道中的时间关键消息通过WAN从第一分站中的第一IED传送到第二分站中的第二IED的方法，其中所述第一和第二分站中的每一个包括边缘IED，且与分站LAN相关联，其中所述时间关键消息中的每一个包括消息参数。所述方法包括以下的步骤：a）创建在所述LAN和所述WAN之间包括所述消息参数的对应值的转换表，b）使用所述消息参数的转换值在所述第二分站中定义虚拟IED，以模仿所述第一IED，c）由所述第一和第二分站的所述边缘IED，依据所述转换表转换所述消息参数，d）将所述时间关键消息从所述第一分站中的所述第一IED转发到所述WAN，以及e）由所述第二分站中的所述第二IED从所述WAN接收所述时间关键消息。

Description

隧道化通过WAN在分站之间的时间关键消息

技术领域

本发明涉及通过广域网WAN的分站相互间通信的领域,特定地,通过WAN在分站之间隧道化时间关键（time-critical）消息。

背景技术

不同分站中的IED之间的开放系统互连模型OSI层2（例如，以太网）服务的基本元素能够使用伪线通过分组交换网络来实现。伪线PW为双向实体，其给出了用来仿真通过分组交换网络PSN的原生（native）服务的基本属性的机制。

互联网设计任务组（Internet Engineering Task Force）IETF的RFC 3985描述了任何两个客户边缘CE之间的伪线的构造。通过PSN在一个客户边缘和另一个客户边缘之间的原生通信经由提供商边缘PE能够被实现。提供商边缘装置给出一个或更多伪线用于它们的客户边缘来通过PSN进行通信。提供商边缘经由PSN隧道（通过它们的PSN标记来被识别）来连接。隧道能够携带一个或更多伪线。隧道中的伪线通过它们的伪线标记来被识别。从发送器CE传送的有效负载（payload）在接收器CE以和被发送器CE发送的相同的形式被接收，即PSN对于客户边缘是透明的。

IETF的RFC 5603描述用于通过PSN管理以太网伪线的模型。该模型定义带有或不带有VLAN ID的操纵（即改变、添加和移除）的、基于VLAN的伪线和基于端口的伪线。基于端口的伪线连接两个物理以太网末端点，而基于VLAN的伪线连接两个虚拟以太网末端点。IETF的RFC 5602描述用于通过MPLS隧道管理伪线服务的模型。伪线通过建立两个标记交换路径LSP（其基本上是不定向隧道）来形成。

分站中的层2业务，诸如依据IEC 61850的时间关键GOOSE和SV消息，通常使用VLAN（其确保业务只到达订户的IED）来分割。这意味到其它分站的伪线必须基于这些VLAN ID来配置。然而，应当注意，用于层2业务的VLAN ID能够在PE相冲突，因为附连到PE的其它客户端（client）CE可能使用相同的VLAN ID以用于传输不同的业务。这意味VLAN ID应当在发送器分站中的出口被转换，或外部的802.1Q VLAN标签应当被添加。相反地，修改的VLAN ID应当在进入接收器分站的入口再被转换到原始的或不同的VLAN ID，或者外部的VLAN标签应当被移除。

IEC 61850-90-1技术报告提供了需要被考虑的，用于分站之间信息互换的不同的方面的概览。该报告还提出了用于分站相互间通信的两种手段，即隧道化和网关。前一个手段封装了用于通过PSN隧道传输的IEC 61850消息。“隧道化”方法封装了用于通过WAN传输的消息，但不修改消息内的有效负载。“代理网关”手段使用代理来重新创建由其它分站中的装置经由WAN发送的消息。它还依照在WAN中使用的传输协议来转换信息的内容。换言之，“代理网关”手段在IEC 61850和PSN传输协议之间做了协议变换。显然地，网关应当充分地知道IEC 61850消息的内容。

用于GOOSE和SV互换的隧道化手段能够使用层2虚拟个人网络VPN通过MPLS构架来实现。MPLS协议可以是IP/MPLS或MPLS-TP。伪线是用于通过此类分组交换网络进行传输的基础。伪线是双向实体，其给出了用于仿真通过分组交换网络的原生服务的机制，使得它对使用该原生服务的节点透明。不同的连通性类型，诸如点对点、点对多点、或多点对多点，能够使用伪线来实现。伪线能够通过MPLS构架传输多路复用（即基于VLAN的）或非多路复用（即基于端口的）服务。不同的伪线冗余机制（例如1+1备份）能够被用来提供错误容忍（fault tolerance）。伪线终止在服务提供商的边缘装置。分站WAN边缘装置经由提供商边缘装置连接到WAN。

然而，传统的分站没被预想用于分站相互间通信。这意味对于分站的配置只是考虑适用在那些分站内的信息和通信模型而被推导。用于分站相互间通信的分站配置的扩展应当处理潜在的命名和寻址冲突。这是因为IEC 61850推荐独特的值用于某些命名和地址参数（例如LDName、VLAN、多播地址、APPID、goID、svID等）的系统范围识别/分辨。然而，在很多的应用（诸如保护）中，多个分站以相同的方式被设计（engineered），其中，分站中IEC61850信息模型的命名和寻址参数可与其它分站中IEC 61850信息模型的命名和寻址参数相匹配。

命名和地址的冲突能够通过重命名所述消息参数来解决。但这将影响在已激活（energized）分站中的那些不参加与远程分站中装置的“直接协调”或那些不必要包含在WAN通信中的装置中的一些装置的重新配置。当分站与多于一个分站相通信时，该问题变得更加复杂。这是因为命名和寻址冲突的可能性变得更高。采用“绿场（Greenfield）”情形的假设（其中，冲突能够通过将数据流设计权授予给其它分站项目来解决），IEC 61850-90-1提出了基于SED文件互换，对于隧道化手段的在分站之间的IEC 61850通信的设计。然而，标准不针对（address）能够在扩展已受委任的分站用于分站相互间通信时发生的命名和/或寻址冲突。

总之，为了解决命名和寻址冲突，公用事业公司（utility）中的大多数将不愿意去重新配置它们的激活分站中的装置。装置的重新配置可引起分站操作的中断。

发明内容

有对一种解决方案的需要，其能够解决命名和/或寻址冲突，要求分站的较少的重新配置且减少分站操作的中断。

本发明不仅提供通过WAN隧道化IEC 61850层2业务的可能，而且提供执行命名和地址参数的快速硬件转换，以将现有装置的重新配置保持到最小的能力。

这个目标通过依据独立权利要求的方法与装置来达到。从从属专利权利要求，优选的实施例是显而易见的。

本发明提供一种将OSI层2网络隧道中的时间关键消息通过WAN从第一分站中的第一IED传送到第二分站中的第二IED的方法，其中该第一和第二分站中的每一个包括边缘IED且与分站LAN相关联，其中所述时间关键消息中的每一个包括消息参数，其中该方法包括以下的步骤：a）创建包括对于所述分站LAN中的之一和所述WAN，或对于每一个分站LAN和所述WAN的所述消息参数的对应值的转换表；b）使用所述消息参数的转换值在所述第二分站中定义虚拟IED，即虚拟IED模型，以模仿（impersonate）在所述第一分站中的所述第一IED；c）依据所述转换表转换所述消息参数；d）将所述时间关键消息从所述第一IED转发（forward）到所述WAN；以及e）由所述第二IED从所述WAN接收所述时间关键消息。

第二分站中的虚拟IED能够被指定在第二分站的边缘IED中，或作为独立的描述存在。由于该虚拟IED使用消息参数的转换值来配置且因此能够模仿或仿真第一IED（其是时间关键消息的真正发送器）。因此，接收IED（第二分站的第二IED）相信时间关键消息是由第二分站中的虚拟IED发送的。

本发明的方法能够依据IEC 61850-90-1被用在隧道化机制中，其中，多个分站网络被连接，以允许远程分站中功能的“直接协调”。要在分站之间传送的时间关键消息通常是GOOSE和/或SV消息。时间关键消息的参数被用来识别消息且通常包括下列的标识符之一：目的地MAC地址、VLAN ID、LDName（在GOOSE消息的“gocbRef”内且在GOOSE和SV消息的“dataset”内）、APPID、goID、或svID等。WAN可以是或电路交换或分组交换网络。所有参数的转换是可能的。然而，经常只有子集（即上述标识符中的一个或更多）可能被要求。这能够是因情况不同而不同的。

创建转换表和转换参数的步骤由第一或第二分站的边缘IED来完成。特定地，至少时间关键消息的VLAN ID的转换是由第一分站的边缘IED来执行的。这对于将消息从第一分站LAN转发到WAN是必要的。第一分站的边缘IED可进一步转换其它参数，诸如MAC、APPID等。在接收侧上，第二分站的边缘IED也可以转换从WAN接收的时间关键消息。

在转换功能没在第一分站的边缘IED中实施的情况中，例如边缘IED来自第三方或不再是最新的，则边缘IED不能够做其它参数的转换。在这种情况下，转换可由第二分站的边缘IED来完成。

与在IEC 61850-90-1中引入的“代理网关”手段相比，本发明通过消息的即时（onthe fly）硬件转换能够实现时间关键消息的快速传送。

消息参数形成那个消息的标识符。通过转换冲突的消息参数，即如果必要则修改参数的值，所述参数在分站内变得独特。因而，标识符也变得独特。由于在参数的转换之后没有了命名或寻址冲突，这避免了给分站的目前配置制造过分的改变。消息参数通常在消息报头中以元数据的形式被定义。消息报头和消息主体（即消息有效负载）一起形成了消息的整个内容。本发明目的是在在需要的情况中通过仅仅修改消息报头来避免命名或寻址冲突，以便使得消息参数在分站中的每一个内是独特的。当消息参数已经在所有分站内是独特的时候，没有修改被要求，即原始消息参数的值与转换表中转换的参数是相同的。这将在稍后采用涉及图7和8的描述来更详细地解释。本发明不需要修改或重建消息有效负载。

虚拟IED能够实现第二分站的第二IED相信消息是从虚拟IED而不是从真正的发送器（即第一分站中的第一IED）发送的。这允许消息以透明的方式从第一分站被译释（interpret）到第二分站。虚拟IED模型可以是分站描述语言SCL中的定义，即它可以是分站配置描述SCD文件中的段（section）。虚拟IED代表不必要作为硬件组件存在的IED。虚拟IED也可被集成在边缘IED中。

依据另一个方面，本发明也提供一种将OSI层2网络隧道中的时间关键消息通过WAN从第一分站中的第一IED传送到第二分站中的第二IED的设备，其中所述第一和第二分站分别与第一和第二分站LAN相关联，其中所述设备包括：边缘装置，其适合于依据包括对于所述第一和/或第二分站LAN与所述WAN的消息参数的对应值的转换表来转换所述时间关键消息的消息参数；以及虚拟IED模型，其被使用所述消息参数的转换值定义在所述第二分站中，且适合于模仿仿真所述第一分站中的所述第一IED。

依据另一个方面，本发明提供一种将OSI层2网络隧道中的时间关键消息通过WAN从第一分站中的第一IED传送到第二分站中的第二IED的系统，其中所述第一和第二分站分别与第一和第二分站LAN相关联，其中所述系统包括：第一和第二边缘IED，其被分别安排在所述第一和第二分站LAN中，且适合于依据包括对于所述第一和/或第二分站LAN与所述WAN的消息参数的对应值的转换表来转换所述时间关键消息的消息参数；以及虚拟IED，其被使用所述消息参数的转换值定义在第二分站中，且适合于模仿所述第一分站中的所述第一IED。

依据本发明，时间关键消息的参数的转换是依据转换表通过替换时间关键消息中的消息参数的值来执行的。

依据本发明的一优选实施例，转换由OSI层2中边缘IED来执行。与使用更高OSI层中的软件来修改消息参数相比，使用OSI层2能够实现即时转换（其能够在消息传送期间和在硬件线上被完成）。这能够使得由消息参数的转换引起的延迟成极小，且保持转换时间尽可能地短。更进一步地，边缘IED能够监视OSI层2网络隧道，且例如当发生通信信道的状态改变时，对保护IED与监督控制和数据采集（SCADA）进行通知。

依据本发明的一优选实施例，方法进一步包括以下的步骤：在转换的步骤之前，从时间关键消息中选择相关的时间关键消息。

所述相关的时间关键消息具有第二分站的目的地，即如果消息不是应被递送到第二分站，则它将不会被转发以用于进一步的处理，诸如转换。消息的相关性的另外准则可以是包含在消息中的信息，其被要求以用于第二分站的恰当操作，例如关于第一分站中某个断路器（breaker）的状态改变的信息，其可对第二分站的操作有作用。

选择的步骤能够实现过滤时间关键消息，使得只有相关的或合格的消息被发送到第二分站。这避免了第二分站被不必要的消息所淹没。

更可取地（preferably）,创建转换表、选择消息以及转换属性的步骤由第一分站的边缘IED来执行。

更可取地，转换的步骤被执行n次，其中，n是接收或发送时间关键消息从或到WAN的分站的数量。换言之，如果消息需要被传送到三个分站，则转换可被执行三次，这保证在接收消息的所有三个分站中没有命名和寻址冲突。备选的是，n也可对应于时间关键消息从WAN被接收所经由的冗余伪线的数量。

更可取地，转换表包括：用于从分站LAN向WAN的时间关键消息的传送的出口转换表、以及用于从WAN到分站LAN的时间关键消息的入口表。

依据进一步的方面，本发明还提供了用于获得依据本发明的设备和系统的设计过程。设计过程可包括以下的步骤：引入第二分站的边缘IED的配置文件到第二分站的系统设计工具之中、以及获得第二分站的SCD文件、以及将SCD文件输入到虚拟IED设计工具（其包括用于生成对于虚拟IED和边缘IED的实例化IED描述的部件）中。

更可取地，设计过程进一步包括以下的步骤：生成对于虚拟IED的第一实例化IED描述IID，其中虚拟IED的物理装置信息代理名称被设定为第一分站中的第一IED的名称；基于在第一和第二分站的通信接口实例之间定义的信道链路来生成对于边缘IED的实例化IED描述IID；以及引入第一和第二IID到第二分站的系统设计工具之中。

附图说明

本发明的主题将参照在附图中示出的优选示范实施例在下列文本中被更加详细地解释，其中：

图1示意地示出由传统IED发送的通常GOOSE帧结构，其中，GOOSE帧包括消息参数，诸如APPID、gocbRef、dataset、和goID；

图2示意地示出包括通信段和IED段的示范SCD文件；

图3示意地示出通过WAN的分站之间隧道化通信；

图4示意地示出采用WAN连接的多个分站的网络拓扑；

图5示意地示出依据本发明的优选实施例的、包括出口和入口转换表的转换过程；

图6示意地示出本发明的优选实施例的图解，其中，消息的过滤在消息的转换之前被执行；

图7示出依据本发明的转换表的示例，其包括带有对于LAN的值的参数，以及对于WAN的这些参数的转换值；

图8示出依据本发明的转换表的进一步示例，其包括带有对于WAN的值的参数，以及对于LAN的这些参数的转换值；

图9示意地示出通过WAN连接的两个分站，其中分站中的每一个包括用于发送或接收消息的IED、用于转换消息的边缘IED，且其中接收由第一IED发送的消息的第二分站包括模仿第一分站中的第一IED的虚拟IED；以及

图10示意地示出使用虚拟IED的分站配置描述语言SCL设计过程。

图中使用的参考符号以及它们的主要含义被以概要的形式列在称号（designation）的列表中。原则上，同样的部分在图中被提供以相同的参考符号。

具体实施方式

图1示出在层2隧道化通信中的示范时间关键消息帧，这里是GOOSE帧。如所示出的，GOOSE框架包含诸如APPID、gocbRef、和goID的消息参数。依据IEC标准，这些消息参数的值应当在分站内是独特的。

图2示出示范分站配置描述SCD文件，其中，较上面的部分包含用于通信的信息且较下面的部分涉及IED描述。在通信部分，若干参数诸如APPID、VLAN ID和目的地MAC被定义，这些参数被要求用于分站之间消息的传送。

特定地，分站中GOOSE和SV业务通常使用VLAN来分割，以确保业务只到达订户。到WAN的GOOSE和SV业务的VLAN ID通常共享相同的分站WAN边缘装置，即边缘IED。这意味基于VLAN的多路复用服务将被用于通过WAN的通信。VLAN到伪线的映射在服务提供商的边缘装置中被配置。能够发生在发送分站中用于GOOSE或SV业务的VLAN ID已经在接收分站内用来分割一些其它的GOOSE或SV业务。这意味VLAN ID必须被修改，以便避免在接收分站中的任何重新配置。相同情况适用于GOOSE和SV消息参数（诸如MAC地址、APPID、svID、goID、GOOSE消息的“gocbRef”内的LDName以及GOOSE和SV消息的“dataset”内的LDName）的其它系统范围的独特值。

图3示出依据IEC 61850-90-1的“隧道化手段”，用于通过WAN（或通过电路交换网络或通过分组交换网络）在分站之间通信的示意结构。在保护IED和边缘IED之间的接口可以是以太网。如所示出的，分站1与分站LAN A相关联，而分站2和分站LAN B相关联。时间关键消息的分站相互间通信通过WAN穿过LAN A和B。

图4示出了示出通过WAN的分站相互间通信，其中，每一个分站包括IED和边缘IED。为了达到隧道化功能性，本发明提出边缘IED结合转换功能且也可选择地结合过滤功能（其在本发明的稍后段中被描述，例如图6）。时间关键消息可通过WAN从分站1被向分站2、3、和4发送。

图5示出依据本发明的优选实施例，其中重新配置能够通过在对于1+1伪线冗余的情况的分站边缘IED执行近似物理比特率、低等待时间、GOOSE和SV电报中冲突参数的硬件转换来避免。

还应当注意，用于GOOSE或SV业务的VLAN能够在服务提供商的边缘装置中相冲突。这是因为能够有使用相同的VLAN ID用于传输它们的业务，被连接到服务提供商的边缘装置的其它客户边缘装置。这意味VLAN ID可能需要被修改或外部的802.1Q VLAN标签（也被引用为“QinQ”）能够被边缘IED添加，来解决WAN中的VLAN冲突。另外，边缘IED能够依据伪线冗余机制（即1+1）来负责对流进行复制，即指派不同的VLAN ID。这意味分站边缘IED应当能够在从LAN到WAN的出口以及在从WAN到LAN的入口转换VLAN标签。它应当还能够过滤从WAN到LAN的不希望的VLAN业务，且反之亦然。

GOOSE和SV电报中冲突参数的转换能够在到WAN的出口或在从WAN的入口被做出。在在接收分站的边缘IED不能够转换上面参数的情况中，在到WAN的出口的转换可是必要的。用于解决WAN中冲突的VLAN转换和不希望的业务的过滤也能够在边缘IED的相同硬件中被实现。为了执行这些转换和过滤，对于VLAN和MAC地址转换的情况，硬件能够用如图5中所示出的入口和出口转换表来配置。

两个基于VLAN的冗余点对点伪线PW1、PW2被用来经由MPLS构架将一个分站中的边缘IED 1连接到另一个分站中的边缘IED 2。伪线提供在MPLS构架中的1+1活动冗余。因此，边缘IED将复制消息且指派被映射到1+1伪线的两个相异的VLAN ID。在服务提供商边缘中的VLAN冲突通过在出口转换到没有在WAN内使用的VLAN ID，且再转换回到在接收分站内不冲突的VLAN ID来解决。从伪线中之一接收到的第一个有效的消息被转发到接收分站的分站LAN。如图5中所示出的，在两个分站中有通过边缘IED 1和2的GOOSE消息的出口和入口转换。应当注意，在GOOSE或SV消息被多播到两个或更多分站的情况中，则边缘IED可复制信息并通过它们分别的1+1伪线将它们发送到不同的分站。

边缘IED还应当能够监视不同信道的状态且经由IEC 61850通信服务告知保护IED和局部SCADA关于信道状态的改变。它也可以监视来自/到WAN的GOOSE和SV消息来创建事件/扰动记录。这意味分站边缘IED不只是如IEC 61850-90-1所假定的交换机。它能够被视为一方面给出IEC 61850服务到分站LAN中的装置且另一方面经由提供商边缘装置连接到WAN的IED。显然地，分站WAN边缘装置是特殊的IED，其不仅依据IEC 61850要求设计以用于提供原生IEC 61850服务给分站LAN中的装置，而且要求WAN通信设计。

图6示出用于选择时间关键消息的过滤模块。包括了从LAN进行到WAN的GOOSE和SV的帧被过滤模块过滤，使得只有相关的，即只有合格的GOOSE和SV帧能够被传给WAN。过滤器可使用以太网协议、APPID等的属性（诸如以太网类型领域）来在GOOSE、SV和其它帧类型之间进行区分。过滤器可具有带有参数（诸如APPID、目的地MAC和VLAN ID）的白名单。被转发到WAN的所有GOOSE和SV帧可在转换功能性被应用之前传递该白名单。这避免将不希望的消息大量涌到其它分站或WAN。过滤功能是描述本发明的优选实施例的可选特征。

图7示出在从LAN进行到WAN的过滤的帧的诸如目的地MAC地址、APPID以及VLAN ID三元组的属性之间映射的转换表。例如，参数VLAN ID在LAN中为VLAN_ID_LAN_A。在对于WAN的转换之后，它变成了VLAN_ID_WAN_A。换言之，在分站LAN中的VLAN ID的值已经在WAN中在使用，且将在转换之后被修改。如果对于特定的VLAN ID没有冲突，则值的修改不被要求。转换表代表消息参数的值的映射，其保证在它的转换之后没有命名和寻址冲突存在。

在多播通信的情况中，转换器可对于每一个目的地采用不同的转换属性集将原始属性转换n次数，例如LAN B中的VLAN_ID被转换三次。

图8转换模块在从WAN进行到LAN的过滤的帧的MAC目的地地址、APPID以及VLAN ID三元组之间映射。转换模块也考虑冗余帧，例如图8中的A'和A''帧，B'和B''帧。

除了转换和过滤，隧道化特征也能够使用下列的来受益：冗余，以便增加通信的可靠性、从LAN进行到WAN的帧被复制且所有的复制在接收侧上被移除。

图9示意地示出依据本发明的分站相互间通信的概览。两个分站1、2被通过WAN 30来连接，其中分站1、2中的每一个包括IED 10、20以用于发送或接收时间关键消息100（其包括消息参数101、103），以及用于转换消息100的边缘IED 15、25。时间关键消息100包括由分站1中的IED1 10发送的消息参数101，其可被边缘IED1 15转换，以便避免在向WAN传送期间的命名和寻址冲突。边缘IED1 15至少转换消息参数VLAN ID，即被转换消息参数102至少具有转换的VLAN ID。更可取地，边缘IED 15还转换其它参数、诸如MAC、APPID等。

转换依据转换表来被执行，转换表具有包括了对于分站LAN 12的消息参数101的值和WAN 30中的消息参数102的值的对应表。示范转换表在图5、7和8中被提供。特定地，对于LAN 12的消息参数101的值被对于WAN的消息参数102的对应值所代替。比如，依据图5的出口表，对于LAN 12的VLAN ID是“101”，且对于经由PW4的WAN的对应VLAN ID是“2002”。换言之，由IED1 10发送的消息具有VLAN ID值“101”，其与WAN 30或分站LAN 22中的其它VLANID相冲突；这个冲突的VLAN ID值“101”在转换之后变成了不与WAN或分站LAN 22中的任何VLAN ID冲突的“2002”。

在没有特定消息参数的冲突的情况中，则在LAN 12和WAN 30中的值都相同。在这种情况下，在参数的转换之后，参数的值不改变。

在WAN 30接收到带有转换的消息参数102的时间关键消息100之后，它向分站2发送该消息。如之前所解释的，本发明的优选实施例为边缘IED1 15不仅转换VLAN ID，而且转换其它参数，诸如MAC、APPID等，即由于没有通过边缘IED2的另外转换是必要的，消息参数102将被第二分站中的IED2 25接收。然而，如果IED1 15没有或不能够转换其它参数，诸如MAC和APPID，则分站2中的边缘IED2 25能够执行这些参数的转换。于是，如图9中所示出的，转换之后的消息具有消息参数103。

第二分站进一步包括虚拟IED模型26，其能够模拟或模仿分站1的IED 10。当分站2中的IED 20接收到消息，它相信消息100是从虚拟IED 26通过路径B而不是真实路径A被发送的。由于转换的消息参数103在分站2内是独特的，接收IED 20不具有任何命名或寻址冲突。

对比按照由IEC 61850-90-1建议的“代理网关”手段，消息参数的转换不重新创建全部的消息内容，而只是如果有任何潜在的命名或寻址冲突则即时修改消息参数。本发明的转换步骤能够在近似物理比特率被执行，因此避免了在“代理网关”手段中可能发生的延迟或等待时间。

此外，由于虚拟IED模型26可被定义在SCD描述文件中，没有另外的硬件被要求用于虚拟IED。虚拟IED模型模仿在接收分站中的发送IED，因此在接收分站中那些不是消息的目的地的和那些与被隧道化的消息有命名或寻址冲突的其它IED不需要被重新配置或升级以用于本发明的实施。依据本发明的该方法提供了包括用于解决命名或寻址冲突的透明转换的透明传送，其不仅减少分站的重新配置而且仅仅要求最小的努力来用于它的实施。

在下文中，依据本发明的用于获得虚拟IED模型和边缘IED的配置的示范设计过程将被解释。依据本发明，通过WAN的IEC 61850层2仿真的SCL设计考虑下列的：

事件记录：边缘IED是发送到或从其它分站接收的GOOSE消息的订户；

WAN通信：虚拟IED复制且指派不同的VLAN ID给被多播到多于一个分站的GOOSE和SV消息。VLAN ID被用来将消息映射到连接到不同分站的它们分别的伪线。此外，它还在到WAN的出口和在从WAN的入口转换消息的VLAN ID、MAC地址和APPID。

虚拟IED模拟或仿真带有特殊特征的装置。它能够被视为是一方面给出IEC 61850服务到分站LAN中的装置且另一方面经由提供商边缘装置连接到WAN的IED。显然地，虚拟IED不仅依据IEC 61850要求SCL设计以用于提供原生IEC 61850服务给分站LAN中的装置，而且要求WAN通信设计。为了使得SCL设计任务和职责明确，系统级别设计由系统设计工具来处置，且项目具体的项目具体IED实例（即IID文件）的创建由稍后解释的虚拟IED设计工具来处置。

边缘IED能够被建模为具有包括逻辑节点，诸如LPHD、LLN0、LN ITPC1…n，和LNRDRE，的逻辑装置的IED。特定地，LPHD是代表作为逻辑装置宿主的物理装置的公用数据的逻辑节点。LLN0是代表逻辑装置的公用数据的逻辑节点。LN ITPC1…n是包含涉及通信信道设置以及监督的所有信息的逻辑节点。对应于被边缘IED支持的信道的最大数量，能够有一样多的这种逻辑节点的实例。指定在数据属性“EEName.mRID”（其代表资产（asset）或装置的独特标识符）中的值被用来将LN ITPC实例关联到WAN信道。LN RDRE是对事件记录器功能进行建模的逻辑节点。

图10示出依据本发明的示范设计过程，其中，描述了使用虚拟IED的分站配置描述语言SCL设计过程。

边缘IED的IED配置描述ICD文件被引入到系统设计工具的分站项目A之中，且同样地被引入到分站项目B之中。从分站项目A和分站项目B因而获得的SCD文件被输入到图10中示出的虚拟IED设计工具。虚拟IED设计工具可包括IID生成器和信道链接器（Channellinker）。

IID生成器被用来生成对于虚拟IED的实例化IED描述IID。对于分站A的IID基于来自分站B中IED的被选中的GOOSE或SV消息（其被发送到分站A中的IED）来生成。因而生成的对于虚拟IED的IID将使得物理装置信息LPHD数据属性“Proxy.stVal”被设定为真，以及“PhyNam.name”被设定为对其IID被生成的分站B中IED的名称。此外，它将只具有被选中的GOOSE和SV服务信息。

信道链接器被用来基于在分站A和分站B的远方保护（teleprotection）通信接口ITPC实例之间定义的信道链路来生成对于边缘IED的IID。对应于虚拟IED和边缘IED的IID被然后引入到系统设计工具的项目Ａ中。任何寻址和命名冲突在虚拟IED的引入期间被通过指派消息参数的新值来解决。在分站A中虚拟IED、边缘IED和IED之间的数据流能够然后在系统涉及工具的项目A中被设计。这包括用于边缘IED中事件记录的数据流设计以及用于分站A中IED（其是来自分站B中的GOOSE或SV消息的目的地）的数据流设计。

因而从两个项目所推导的SCD被用来推导对于分站A和分站B中边缘IED的入口和出口转换表。所述转换表通过识别在另一项目中的它们的命名和寻址参数、虚拟IED来建立。虚拟IED依靠它的物理装置信息“Proxy.stVal”数据属性（其将是真）以及“PhyNam.name”数据属性（其将具有另一分站中相应（counterpart）IED的名称）来被识别。WAN中的VLAN冲突也能够通过转换到WAN中目前不在使用的不同的VLAN ID（在从发送分站的出口上）且将它转换回到（在进入接收分站的入口上）对应GOOSE或SV消息在虚拟IED中定义的VLAN ID来解决。生成转换表的过程能够是独立设计工具的部分，或能够被集成到虚拟IED设计工具中。

尽管本发明已经在图和前面的描述中被详细地描述，此类描述要被认为是说明性的或示范的，且不是限制性的。对公开的实施例的变化能够被本领域中的和实践要求保护的发明的那些技术人员从对图、公开、和随附权利要求的研究中来理解和实行。在权利要求中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，且不定冠词“一（a或an）”不排除多个。仅仅是某些元件或步骤被记载在相异权利要求中的事实并不表明这些元件或步骤的组合不能够被用来获益，具体地，除了实际的权利要求从属关系（dependency）之外，任何进一步有意义的权利要求组合应该被认为是公开的。

Claims

1.一种将OSI层2网络隧道中的时间关键消息通过WAN从第一分站中的第一IED传送到第二分站中的第二IED的方法，其中所述第一和第二分站中的每一个包括边缘IED且与分站LAN相关联，其中所述时间关键消息中的每一个包括消息参数，其中所述方法包括以下的步骤：

a）提供在所述第一和/或第二分站LAN和所述WAN之间、包括所述消息参数的对应值的转换表，

b）使用所述消息参数的转换值来配置所述第二分站中的虚拟IED，以模仿所述第一IED，

c）由所述第一和第二分站的边缘IED依据所述转换表来转换所述消息参数，

d）将所述时间关键消息从所述第一IED 转发到所述WAN，以及

e）由所述第二IED从所述WAN接收所述时间关键消息。

2.依据权利要求1的方法，其中所述步骤c）由OSI层2中的边缘IED来执行，且其中所述边缘IED适合于监视所述OSI层2网络隧道。

3.依据权利要求1或2的方法，进一步包括以下的步骤：

在所述步骤c）之前，基于所述消息参数从所述时间关键消息来选择相关的时间关键消息。

4.依据前述的权利要求中的任何一项的方法，其中所述步骤c）在步骤d）之后被再次执行。

5.依据前述的权利要求中的任何一项的方法，其中所述时间关键消息是GOOSE和/或SV消息。

6.依据前述的权利要求中的任何一项的方法，其中所述转换的步骤被执行n次，其中，n是整数，该整数定义所述时间关键消息经由所述WAN被发送到的分站的数量或对应于所述时间关键消息从所述WAN被接收所经由的冗余伪线的数量。

7.依据前述的权利要求中的任何一项的方法，其中所述转换表包括：用于从分站LAN向WAN的所述时间关键消息的传送的出口转换表，以及用于从所述WAN到分站LAN的所述时间关键消息的入口表。

8. 依据前述的权利要求中的任何一项的方法，其中所述时间关键消息的所述参数包括下列标识符中的至少一个：MAC、VLAN ID、APPID、svID、goID、或在GOOSE消息的“gocbRef”内且在GOOSE和SV消息的“dataset”内的LDName。

9.依据前述的权利要求中的任何一项的方法，其中所述虚拟IED被定义在所述第二分站的SCD文件中。

10.依据权利要求9的方法，包括以下的步骤：

将所述第二分站的所述边缘IED的配置文件引入到对于所述第二分站的系统设计工具中，且获得所述第二分站的所述SCD文件，

将所述SCD文件输入到虚拟IED设计工具中，所述虚拟IED设计工具包括用于生成对于所述虚拟IED和所述边缘IED的实例化IED描述的部件。

11.依据权利要求10的方法，进一步包括以下的步骤：

生成对于所述虚拟IED的第一实例化IED描述IID，其中所述虚拟IED的物理装置信息代理名称被设定为所述第一IED的名称，

基于在所述第一和第二分站的通信接口实例之间定义的信道链路，生成对于所述边缘IED的实例化IED描述IID，以及

将所述第一和第二IID引入到对于所述第二分站的所述系统设计工具中。

12. 一种将OSI层2网络隧道中的时间关键消息通过WAN从第一分站中的第一IED传送到第二分站中的第二IED的设备，其中所述第一和第二分站分别与第一和第二分站LAN相关联，其中所述设备包括：

边缘装置，适合于依据转换表来转换所述时间关键消息的消息参数，所述转换表包括对于所述第一和/或第二分站LAN和所述WAN的消息参数的对应值，以及

虚拟IED，使用所述消息参数的转换值被定义在所述第二分站中，且适合于模仿仿真所述第一IED。

13.依据权利要求12的设备，其中所述边缘装置包括适合于在所述消息参数的转换之前选择相关的时间关键消息的过滤器。

14.依据权利要求12到13中的任何一项的设备，其中所述边缘装置适合于将所述消息参数的所述转换执行n次，其中n是整数，该整数定义所述时间关键消息经由所述WAN被发送到的分站的数量或对应于所述时间关键消息从所述WAN被接收所经由的冗余伪线的数量。

15.一种将OSI层2网络隧道中的时间关键消息通过WAN从第一分站中的第一IED传送到第二分站中的第二IED的系统，其中所述第一和第二分站分别与第一和第二分站LAN相关联，其中所述系统包括：

第一和第二边缘IED，被分别安排在所述第一和第二分站LAN中，且适合于依据转换表来转换所述时间关键消息的消息参数，所述转换表包括对于所述第一和/或第二分站LAN和所述WAN的消息参数的对应值，

虚拟IED，使用所述消息参数的转换值被定义在所述第二分站中，且适合于模仿所述第一分站中的所述第一IED。