CN106341296A - 一种变电站内通信网络中避免数据报文碰撞的方法 - Google Patents
一种变电站内通信网络中避免数据报文碰撞的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106341296A CN106341296A CN201610825838.3A CN201610825838A CN106341296A CN 106341296 A CN106341296 A CN 106341296A CN 201610825838 A CN201610825838 A CN 201610825838A CN 106341296 A CN106341296 A CN 106341296A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- message
- data
- communication network
- transformer station
- data message
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 63
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 49
- 241000272814 Anser sp. Species 0.000 claims abstract description 60
- 101100172132 Mus musculus Eif3a gene Proteins 0.000 claims abstract description 29
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000002372 labelling Methods 0.000 claims description 12
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 4
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 4
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000012217 deletion Methods 0.000 claims description 3
- 230000037430 deletion Effects 0.000 claims description 3
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 18
- 230000006870 function Effects 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 7
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 238000012913 prioritisation Methods 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000006855 networking Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000012938 design process Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L47/00—Traffic control in data switching networks
- H04L47/10—Flow control; Congestion control
- H04L47/12—Avoiding congestion; Recovering from congestion
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L12/00—Data switching networks
- H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
- H04L12/40—Bus networks
- H04L12/407—Bus networks with decentralised control
- H04L12/413—Bus networks with decentralised control with random access, e.g. carrier-sense multiple-access with collision detection [CSMA-CD]
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L12/00—Data switching networks
- H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
- H04L12/46—Interconnection of networks
- H04L12/4641—Virtual LANs, VLANs, e.g. virtual private networks [VPN]
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L47/00—Traffic control in data switching networks
- H04L47/10—Flow control; Congestion control
- H04L47/24—Traffic characterised by specific attributes, e.g. priority or QoS
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L47/00—Traffic control in data switching networks
- H04L47/10—Flow control; Congestion control
- H04L47/24—Traffic characterised by specific attributes, e.g. priority or QoS
- H04L47/2425—Traffic characterised by specific attributes, e.g. priority or QoS for supporting services specification, e.g. SLA
- H04L47/2433—Allocation of priorities to traffic types
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Computer Security & Cryptography (AREA)
- Small-Scale Networks (AREA)
Abstract
本发明涉及一种变电站内通信网络中避免数据报文碰撞的方法，其特征在于包括以下内容：1)针对GOOSE、SV、MMS和IEEE1588的数据业务源，进行报文数据源区分；2)根据报文数据源区分结果，进行数据报文类型识别；3)启用数据报文优先级机制，对变电站业务根据不同数据报文类型的优先级进行定义；4)定义变电站的数据报文组播管理协议；5)对不同数据报文类型定义相应数据报文CSMA策略；6)对不同数据报文类型定义相应数据报文避免冲突算法。本发明能够避免变电站内通信网络的拥塞，减少通信业务的丢包率和延时，改善变电站内通信网络的性能，提高变电站的工作实时性、稳定性和可靠性。
Description
技术领域
本发明是关于一种变电站内通信网络中避免数据报文碰撞的方法，涉及电力系统技术领域。
背景技术
为满足智能化变电站的需求，未来变电站设备将逐步走向功能集成化和结构一体化，一、二次设备的融合将更加紧密，界限也将更加模糊。实现综合分析及自动协同控制是变电站智能化的关键，设备信息数字化、功能集成化、结构紧凑化及检修自动化是未来变电站发展方向。IEC61850标准是完善的关于变电站自动化系统的通信标准，是智能化变电站建构最为重要的支撑技术，对变电站自动化系统和保护控制产品的设计产生深刻的影响。IEC61850标准提出了变电站内通信分层的概念，将变电站的通信体系分为变电站层、间隔层和过程层，过程层设备通过过程层总线互联，间隔层设备通过站控层总线互联。变电站内数据流方向，既有同一层横向数据交换，也有层与层之间纵向数据交换。不同层次、不同方向的数据交换，其数据流量及时间响应特性要求也不同。变电站内通信信息网络是用来承载保护、测控、计量、PMU(Phase Measurement Unit，同步相量测量装置)、故障录波等功能类业务的专用数据通信网络，根据具体应用的不同，站内网络数据信息包括GOOSE(Genericobject oriented substation event，通用面向对象的变电站事件)、SV(Sample Value，采样值)、MMS(Manufacturing Message Specification，制造报文规范)和对时信息四类。IEC61850变电站内通信网络主要由网络通信装置和线缆组成，变电站内网络通信装置包括工业以太网交换机、网桥或低时延实时网络通信装置。
OSI(Model for Open Systems Interconnection，开放系统互连模型)七层参考模型从下到上顺序包括物理层(Physical)、数据链路层(Data Link)、网络层(Network)、传输层(Transport)、会话层(Session)、表示层(Presentation)和应用层(Application)。其中，数据链路层(Data Link)从下到上顺序包括介质访问控制子层(Media AccessControl,MAC)和逻辑链路控制子层(Logical Link Control,LLC)。IEC61850变电站内通信网络主要涉及OSI七层参考模型的下三层，即物理层(Physical)、数据链路层(Data Link)和网络层(Network)。“三层两网”中的“三层设备”是指过程层设备(合并单元、智能终端集成)、间隔层设备(保护、测控、计量装置全部或部分集成)和站控层设备。“两网”是指过程层网络和站控层网络。过程层网络中，上行信息主要是电流/电压采样值数据(SV报文)、变压器/开关状态量数据(GOOSE报文)，下行信息一般是操作控制命令(GOOSE报文)；站控层网络中，上行信息主要是二次功能装置生成的状态、动作、告警信息(MMS报文)，下行信息主要是操作控制命令(GOOSE报文)。“三层一网”中的“三层设备”同上，“一网”是指层与层、层内设备间信息交换的“一体化网络”。“两层一网”中设备装置根据实现功能不同分为就地层和变电站层，层与层、层内设备间信息交换通过“一层网络”实现。
IEEE1588(即IEC61588)网络对时数据也称为对时报文数据。IEEE 802.1q协议即“Virtual Bridged Local Area Networks”(虚拟桥接局域网，简称“虚拟局域网”)协议，主要规定了VLAN的实现方法。Tag为IEEE802.1q协议定义的VLAN的标记在数据帧中的标示；ACCESS端口，TRUNK端口是厂家对某一种端口的叫法。VLAN成员的定义可以分为4种：(1)根据端口划分VLAN：这种划分VLAN的方法是根据以太网交换机的端口来划分的，比如将某交换机的1～4端口为VLAN A，5～17为VLAN B，18～24为VLAN C。以上这些属于同一VLAN组的端口可以不连续，如何配置，由管理员决定。另外，如果有多个交换机的话，例如，可以指定交换机1的1～6端口和交换机2的1～4端口为同一VLAN，即同一VLAN可以跨越数个以太网交换机。根据端口划分是目前定义VLAN的最常用的方法，IEEE 802.1q协议规定的就是如何根据交换机的端口来划分VLAN。这种划分的方法的优点是定义VLAN成员时非常简单，只要将所有的端口都定义一下就可以了。它的缺点是如果VLAN A的用户离开了原来的端口，到了一个新的交换机的某个端口，那么就必须重新定义。(2)根据MAC地址划分VLAN：这种划分VLAN的方法是根据每个主机的MAC地址来划分的，即对每个MAC地址的主机都配置它属于哪个组。这种划分VLAN的方法的最大优点就是当用户物理位置移动时，即从一个交换机换到其他的交换机时，VLAN不用重新配置。所以可以认为这种根据MAC地址的划分方法是基于用户的VLAN。这种方法的缺点是初始化时，所有的用户都必须进行配置，如果有几百个甚至上千个用户的话，配置任务非常繁重。而且这种划分的方法也导致了交换机执行效率的降低，因为在每一个交换机的端口都可能存在很多个VLAN组的成员，这样就无法限制广播包了。另外，对于使用笔记本电脑的用户来说，他们的网卡可能经常更换，这样，VLAN就必须不停地配置。(3)根据网络层划分VLAN：这种划分VLAN的方法是根据每个主机的网络层地址或协议类型(如果支持多协议)划分的。虽然这种划分方法可能是根据网络地址，比如IP地址，子网掩码，但是它不是路由，不要与网络层的路由混淆。它虽然查看每个数据包的IP地址，但是由于不是路由，所以没有RIP(Routing information Protocol，路由信息协议)、OSPF(Open Shortest Path First，开放最短路径优先)等路由协议，而是根据生成树算法进行桥交换。这种方法的优点是用户的物理位置改变了，不需要重新配置他所属的VLAN，而且可以根据协议类型来划分VLAN，这对网络管理者来说很重要，还有，这种方法不需要附加的帧标签来识别VLAN，这样可以减少网络的通信量。其缺点是效率低，因为检查每一个数据包的网络层地址是很费时的(相对于前面两种方法)，一般的交换机芯片都可以自动检查网络上数据包的以太网帧头，但是要让芯片能检查IP帧头，需要更高的技术，同时也更费时。(4)根据IP组播划分：IP组播实际上也是一种VLAN的定义，即认为一个组播组就是一个VLAN组。这种划分的方法将VLAN扩大到了广域网，因此这种方法具有更大的灵活性，而且也很容易通过路由器进行扩展。当然这种方法不适合局域网，主要是效率不高，对于局域网的组播，有二层组播协议GMRP。由于变电站过程层网络上的GOOSE报文和SV报文只在数据链路层传输，没有第三层(IP层)的封装结构，所以上述第三、四种VLAN划分方法不适用于变电站过程层网络。
IEEE 802.1p协议(LAN Layer 2QoS/CoS Protocol for TrafficPrioritization)是有关流量优先级LAN第二层QoS/CoS协议。IEEE 802.1p协议使得第二层交换机能够提供流量优先级和动态组播过滤服务。优先级规范工作在媒体访问控制(MAC)帧层(OSI参考模型第二层)。该标准也提供了组播流量过滤功能，以确保该流量不超出第二层交换网络范围。802.1p协议头包括一个3位优先级字段，该字段支持将数据包分组为各种流量种类。IEEE极力推荐网络管理员实施这些流量种类，但是并不要求强制使用。802.1p流量被简单分类并发送至目的地，而没有带宽预留机制。现有变电站内通信网络中数据报文存在碰撞的问题，碰撞将导致网络的拥塞，进而增加丢包率和延时。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种变电站内通信网络中避免数据报文碰撞的方法，能够避免通信网络的拥塞，减少丢包率和延时，改善变电站内通信网络的性能，提高变电站的工作稳定性和可靠性。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种变电站内通信网络中避免数据报文碰撞的方法，包括以下内容：1)针对GOOSE、SV、MMS和IEEE1588的数据业务源，进行报文数据源区分；2)根据报文数据源区分结果，进行数据报文类型识别；3)启用数据报文优先级机制，对变电站业务根据不同数据报文类型的优先级进行定义；4)定义变电站的数据报文组播管理协议；5)对不同数据报文类型定义相应数据报文CSMA策略；6)对不同数据报文类型定义相应数据报文避免冲突算法。
优选地，根据设备/装置的属性类型以及设备/装置的MAC地址，区分出IEC61850变电站内通信网络中的数据源，即：快速GOOSE报文数据源、常规GOOSE报文数据源、采样率为256点/周的SV报文数据源、采样率为80点/周的SV报文数据源、MMS报文数据源和对时报文数据源；若设备/装置的属性类型以及设备/装置的MAC地址均相同，且该设备/装置出现作为上述6类报文数据源之中的2类及其以上的报文数据源的情况，从该设备/装置的物理端口对上述6类数据报文的数据源区分。
优选地，根据报文数据源区分结果通过数据报文类型识别区分出IEC61850变电站内通信网络中的6类数据报文，即：快速GOOSE报文、常规GOOSE报文、采样率为256点/周的SV报文、采样率为80点/周的SV报文、MMS报文和对时报文。
优选地，数据报文优先级机制分为8个优先级队列，7为最高优先级，依次降低，变电站业务报文优先级定义：快速GOOSE报文优先级队列号为7，常规GOOSE报文优先级队列号为6，采样率为256点/周的SV报文优先级队列号为5，采样率为80点/周的SV报文优先级队列号为4，MMS报文优先级队列号为3，对时报文优先级队列号为2。
优选地，数据报文组播管理协议包括手动数据报文组播管理协议和自动数据报文组播管理协议，手动数据报文组播管理采用VLAN协议，自动数据报文组播管理采用GMRP(GARP Multicast Registration Protocol，组播注册协议)协议。
优选地，VLAN协议为IEEE 802.1q定义的VLAN标准协议，配置静态组播方式包括组播MAC地址、VLAN号和端口方式，IEC61850变电站内通信网络中，最大支持4096个VLAN，支持在转发的报文帧中插入标记头、删除标记头或修改标记头，支持VLAN Trunk功能。
优选地，GMRP协议为IEEE 802.1p定义的GMRP标准协议，最大支持的动态组播数量为256个，Join Time取200ms，Leave Time取600ms，Leave All Time取10000ms。
优选地，快速GOOSE报文、常规GOOSE报文、采样率为256点/周的SV报文以及采样率为80点/周的SV报文采用持续CSMA策略，所述持续CSMA策略为：当变电站内通信网络忙或发生冲突时，对要发送报文的装置不断持续监听，一有空闲，便可发送报文；MMS报文和对时报文采用p-持续CSMA策略，所述p-持续CSMA策略为：并不持续监听信道，而是在变电站内通信网络忙或发生冲突时，等待随机的一段时间Δt，要发送报文的装置按照p概率发送报文，按照q＝1-p概率不发送报文。
优选地，快速GOOSE报文、常规GOOSE报文、采样率为256点/周的SV报文以及采样率为80点/周的SV报文采用的数据报文避免冲突算法为CSMA/CP算法，MMS报文采用的数据报文避免冲突算法为CSMA/CA算法；对时报文采用CSMA/CD算法。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下六个优点：1、本发明有效解决IEC61850变电站内通信网络中数据报文碰撞问题，进而避免其通信网络的拥塞，减少丢包率和延时，改善IEC61850变电站内通信网络的性能，提高变电站的工作实时性、稳定性和可靠性，进一步提升变电站的智能化水平，能够经济、灵活、高效地构建IEC61850变电站内的通信网络。2、本发明通过区分IEC61850变电站内通信网络中的6类数据报文，即快速GOOSE报文、常规GOOSE报文、采样率为256点/周的SV报文、采样率为80点/周的SV报文、MMS报文和对时报文，采用数据报文优先级机制、数据报文组播管理协议、数据报文CSMA策略以及数据报文避免冲突算法，实现IEC61850变电站内通信网络中数据报文的碰撞规避，满足变电站运行管理自动化、智能化的需求。3、本发明利用具体的MAC地址与装置或设备的一一对应关系，进而可以通过MAC地址区分作为数据源的装置或设备，故具备基于MAC地址的捆绑功能，具体报文数据源区分对应作为数据源的装置或设备的MAC地址，为基于MAC地址的捆绑功能的IEC61850变电站内通信网络中实现数据报文的碰撞规避提供基础。4、本发明启用数据报文优先级机制，针对不同实时性要求的业务数据报文共享所有的物理资源，以确保有实时性要求的应用报文能在规定的时间内100％送达，为IEC61850变电站内通信网络管理提供了便利性，为运行维护提供了方便。5、本发明实现IEC61850变电站内通信网络中数据报文的碰撞规避，面向“三层设备二层网络”、“三层设备一层网络”及“两层设备一层网络”的应用场景，适应“一次设备智能化”向“智能化设备”发展的技术趋势趋势，改变组网方式复杂、设备利用率低的网络配置现状，简化站内信息网络层级、实现多种信息共网传输、提高网络技术应用水平，满足IEC61850变电站一体化监控系统及智能电网全景信息采集应用需求，为变电站实现“系统高度集成、结构布局合理、装备先进适用、经济节能环保、支撑调控一体”的总体目标，提供信息通信技术支撑与保障。6、本发明保障GOOSE、SV、MMS和IEEE1588网络对时等通信业务共网传输(“四网合一”)，实现数据共享、资源共享，简化网络交换机及光纤使用数量，不仅可以解决变电站工程设计过程中遇到的问题，还能够很好面对运维中的困难，提高了网络的利用率、可靠性以及设备端口的利用率，有效降低了网络建设和运营成本。本发明可以广泛应用于变电站内通信网络的数据处理传输。
附图说明
图1为本发明的变电站内通信网络中避免数据报文碰撞的方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。
IEC61850变电站内通信网络是用来承载保护、测控、计量、PMU、故障录波等功能类业务的专用数据通信网络，根据具体应用的不同，站内网络信息包括GOOSE、SV、MMS和对时信息四类。
如图1所示，本发明的变电站内通信网络中避免数据报文碰撞的方法，包括以下内容：
1、针对GOOSE、SV、MMS和IEEE1588(即IEC61588)的数据业务源，进行报文数据源区分。
变电站内连接通信网络的装置均具备基于MAC地址的捆绑功能，本发明可以通过MAC地址进行数据源区分。本发明根据设备/装置的属性类型以及设备/装置的MAC地址，区分出IEC61850变电站内通信网络中的6类数据源，即：快速GOOSE报文数据源、常规GOOSE报文数据源、采样率为256点/周的SV报文数据源、采样率为80点/周的SV报文数据源、MMS报文数据源和对时报文数据源。若设备/装置的属性类型以及设备/装置的MAC地址均相同，且该设备/装置出现作为上述6类报文数据源之中的2类及其以上的报文数据源的情况，从该设备/装置的物理端口进行上述6类数据报文的数据源区分。
2、根据报文数据源区分结果，进行数据报文类型识别。
根据报文数据源区分结果通过数据报文类型识别区分出IEC61850变电站内通信网络中的6类数据报文，即：快速GOOSE报文、常规GOOSE报文、采样率为256点/周的SV报文、采样率为80点/周的SV报文、MMS报文和对时报文。
3、启用数据报文优先级机制，对变电站业务根据不同数据报文类型的优先级进行定义。
本发明的数据报文优先级机制分为8个优先级队列，7为最高优先级，依次降低，0为最低优先级。变电站业务报文优先级定义：快速GOOSE报文优先级队列号为7，常规GOOSE报文优先级队列号为6，采样率为256点/周的SV报文优先级队列号为5，采样率为80点/周的SV报文优先级队列号为4，MMS报文优先级队列号为3，对时报文优先级队列号为2。
4、定义变电站的数据报文组播管理协议。
本发明的数据报文组播管理协议包括手动数据报文组播管理协议和自动数据报文组播管理协议，手动数据报文组播管理采用VLAN协议，适用于新建变电站；自动数据报文组播管理采用GMRP协议，适用于已有变电站的升级改造。
VLAN协议为IEEE 802.1q定义的VLAN标准协议，配置静态组播方式包括组播MAC地址、VLAN号和端口方式，IEC61850变电站内通信网络中，最大支持4096个VLAN，支持在转发的报文帧中插入标记头、删除标记头或修改标记头，支持VLAN Trunk功能。GMRP协议为IEEE802.1p定义的GMRP标准协议，最大支持的动态组播数量为256个，Join Time取200ms，LeaveTime取600ms，Leave All Time取10000ms。
5、对不同数据报文类型定义相应数据报文CSMA策略。
快速GOOSE报文、常规GOOSE报文、采样率为256点/周的SV报文以及采样率为80点/周的SV报文采用持续CSMA(即1-persistent CSMA)策略，所述持续CSMA策略为：当变电站内通信网络忙或发生冲突时，对要发送报文的装置不断持续监听，一有空闲，便可发送报文；
MMS报文和对时报文采用p-持续CSMA策略，所述p-持续CSMA策略为：并不持续监听信道，而是在变电站内通信网络忙或发生冲突时，等待随机的一段时间Δt，要发送报文的装置按照p概率发送报文，按照q＝1-p概率不发送报文，Δt随机地取毫秒时间数集合{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10}的之一元素，单位为ms，随机地选取1-10的自然数的方法是“＝INT(RAND()*10)+1”；p值与发送报文的重发次数关联，报文的重发次数为1和2时p＝0.5，报文的重发次数为3和4时p＝0.4，报文的重发次数为5和6时p＝0.3，报文的重发次数为7和8时p＝0.2，报文的重发次数为9和10时p＝0.1，报文的重发次数超过10时p＝0。
6、对不同数据报文类型定义相应数据报文避免冲突算法。
快速GOOSE报文对应继电保护、监控/SCADA和五防业务数据，用于传输跳合闸及闭锁命令时，对实时性及可靠性有极高的要求。常规GOOSE报文对应继电保护、监控/SCADA、故障录波、状态监测、保护信息系统和五防业务数据，用于传输开关变位信息等。采样率为256点/周的SV报文用于传输电能质量和电能计量信息。采样率为80点/周的SV报文用于传输保护、测控、PMU和故障录波信息。MMS报文用于传输网络管理及配置、故障记录、远动、变量列表、变量读写、召唤目录、召唤文件和主动上送报告信息。对时报文用于传输精密对时信息，属于IEEE1588(即IEC61588)网络对时业务。本发明的快速GOOSE报文、常规GOOSE报文、采样率为256点/周的SV报文以及采样率为80点/周的SV报文采用的数据报文避免冲突算法为CSMA/CP(即载波监听多路访问/载波优先)算法；
本发明对MMS报文采用的数据报文避免冲突算法为CSMA/CA(即载波监听多路访问/碰撞避免)算法；对时报文采用CSMA/CD(即载波监听多路访问/碰撞检测)算法。
进一步地，以某“三层设备一层网络”的IEC61850变电站为具体实施例说明如何区分GOOSE报文数据源：本实施例采用基于MAC地址的VLAN划分方法，区分GOOSE报文数据源。具体如下，若接收帧的目的MAC地址介于0x010CCD010000与0x010CCD0101FF之间，且以太网类型值为0x88B8，则判断所述接收帧为GOOSE报文数据源，将其送入相应端口的GOOSE报文专用队列；若接收帧的目的MAC地址不属于0x010CCD010000与0x010CCD0101FF之间，则判断所述接收帧为普通帧，按照转发机制进行转发；若接收帧的目的MAC地址介于0x010CCD010000与0x010CCD0101FF之间，以太网类型值不为0x88B8，则判断所述接收帧为普通帧，按照转发机制进行转发。
进一步地，以某“三层设备一层网络”的IEC61850变电站为具体实施例说明如何采用基于端口的VLAN划分方法进行报文数据源区分。具体如下，根据IED(IntelligentElectronic Device，智能电子装置)设备连接的端口，按照不同的GOOSE控制块端口、SV数据块端口进行VLAN划分，即不同的GOOSE、SV报文数据源设置不同的VLAN标签，交换机根据GOOSE、SV报文的收发关系进行VLAN划分。MMS、SV、GOOSE报文数据源将同时在一个网络上出现，为了有效实现MMS、SV、GOOSE报文数据源间的隔离，需要对MMS报文数据源实现按照协议类型进行流量限制，保证MMS报文数据源最大占用网络带宽的同时，防止MMS报文对SV、GOOSE报文数据源的影响，SV、GOOSE报文数据源按照组播流量限制的方式规定每路报文的最大流量，从而实现MMS、SV、GOOSE报文数据源间的有效隔离。例如，当某端口同时接收合并单元SV报文和智能终端GOOSE报文数据源时，输入交换机的SV报文数据源流量过大后，依据数据报文优先级机制，交换机内部通过带宽管理将输入流量过大的合并单元报文进行部分丢弃处理，在输出端口上GOOSE将不受影响，确保其他报文的传输可靠性。
进一步地，以某“两层设备一层网络”的IEC61850变电站为具体实施例定义数据报文组播管理协议：MMS、GOOSE、SV、IEEE1588(即IEC61588)报文件共网传输，其中手动数据报文组播管理采用VLAN协议，配置静态组播方式包括组播MAC地址、VLAN号和端口方式，变电站内通信网络中有4096个VLAN，支持在转发的报文帧中插入标记头、删除标记头或修改标记头，支持VLAN Trunk功能。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中方法的各实施步骤等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (9)
1.一种变电站内通信网络中避免数据报文碰撞的方法，其特征在于包括以下内容：
1)针对GOOSE、SV、MMS和IEEE1588的数据业务源，进行报文数据源区分；
2)根据报文数据源区分结果，进行数据报文类型识别；
3)启用数据报文优先级机制，对变电站业务根据不同数据报文类型的优先级进行定义；
4)定义变电站的数据报文组播管理协议；
5)对不同数据报文类型定义相应数据报文CSMA策略；
6)对不同数据报文类型定义相应数据报文避免冲突算法。
2.如权利要求1所述的一种变电站内通信网络中避免数据报文碰撞的方法，其特征在于，根据设备/装置的属性类型以及设备/装置的MAC地址，区分出IEC61850变电站内通信网络中的数据源，即：快速GOOSE报文数据源、常规GOOSE报文数据源、采样率为256点/周的SV报文数据源、采样率为80点/周的SV报文数据源、MMS报文数据源和对时报文数据源；若设备/装置的属性类型以及设备/装置的MAC地址均相同，且该设备/装置出现作为上述6类报文数据源之中的2类及其以上的报文数据源的情况，从该设备/装置的物理端口对上述6类数据报文的数据源区分。
3.如权利要求2所述的一种变电站内通信网络中避免数据报文碰撞的方法，其特征在于，根据报文数据源区分结果通过数据报文类型识别区分出IEC61850变电站内通信网络中的6类数据报文，即：快速GOOSE报文、常规GOOSE报文、采样率为256点/周的SV报文、采样率为80点/周的SV报文、MMS报文和对时报文。
4.如权利要求3所述的一种变电站内通信网络中避免数据报文碰撞的方法，其特征在于，数据报文优先级机制分为8个优先级队列，7为最高优先级，依次降低，变电站业务报文优先级定义：快速GOOSE报文优先级队列号为7，常规GOOSE报文优先级队列号为6，采样率为256点/周的SV报文优先级队列号为5，采样率为80点/周的SV报文优先级队列号为4，MMS报文优先级队列号为3，对时报文优先级队列号为2。
5.如权利要求1或2或3所述的一种变电站内通信网络中避免数据报文碰撞的方法，其特征在于，数据报文组播管理协议包括手动数据报文组播管理协议和自动数据报文组播管理协议，手动数据报文组播管理采用VLAN协议，自动数据报文组播管理采用GMRP协议。
6.如权利要求5所述的一种变电站内通信网络中避免数据报文碰撞的方法，其特征在于，VLAN协议为IEEE 802.1q定义的VLAN标准协议，配置静态组播方式包括组播MAC地址、VLAN号和端口方式，IEC61850变电站内通信网络中，最大支持4096个VLAN，支持在转发的报文帧中插入标记头、删除标记头或修改标记头，支持VLAN Trunk功能。
7.如权利要求5所述的一种变电站内通信网络中避免数据报文碰撞的方法，其特征在于，GMRP协议为IEEE 802.1p定义的GMRP标准协议，最大支持的动态组播数量为256个，JoinTime取200ms，Leave Time取600ms，Leave All Time取10000ms。
8.如权利要求3所述的一种变电站内通信网络中避免数据报文碰撞的方法，其特征在于，快速GOOSE报文、常规GOOSE报文、采样率为256点/周的SV报文以及采样率为80点/周的SV报文采用持续CSMA策略，所述持续CSMA策略为：当变电站内通信网络忙或发生冲突时，对要发送报文的装置不断持续监听，一有空闲，便可发送报文；MMS报文和对时报文采用p-持续CSMA策略，所述p-持续CSMA策略为：并不持续监听信道，而是在变电站内通信网络忙或发生冲突时，等待随机的一段时间Δt，要发送报文的装置按照p概率发送报文，按照q＝1-p概率不发送报文。
9.如权利要求3所述的一种变电站内通信网络中避免数据报文碰撞的方法，其特征在于，快速GOOSE报文、常规GOOSE报文、采样率为256点/周的SV报文以及采样率为80点/周的SV报文采用的数据报文避免冲突算法为CSMA/CP算法，MMS报文采用的数据报文避免冲突算法为CSMA/CA算法，对时报文采用CSMA/CD算法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610825838.3A CN106341296A (zh) | 2016-09-14 | 2016-09-14 | 一种变电站内通信网络中避免数据报文碰撞的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610825838.3A CN106341296A (zh) | 2016-09-14 | 2016-09-14 | 一种变电站内通信网络中避免数据报文碰撞的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106341296A true CN106341296A (zh) | 2017-01-18 |
Family
ID=57839087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610825838.3A Pending CN106341296A (zh) | 2016-09-14 | 2016-09-14 | 一种变电站内通信网络中避免数据报文碰撞的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106341296A (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018049584A1 (zh) * | 2016-09-14 | 2018-03-22 | 国家电网公司 | 一种变电站内通信网络中避免数据报文碰撞的方法 |
| CN108390738A (zh) * | 2018-01-29 | 2018-08-10 | 全球能源互联网研究院有限公司 | 一种基于智能变电站时钟同步的数据传输方法与系统 |
| CN110232838A (zh) * | 2019-06-19 | 2019-09-13 | 中国石油大学(华东) | 一种基于位置信息的紧急预警报文多跳组播路由协议 |
| CN110519016A (zh) * | 2019-09-03 | 2019-11-29 | 积成电子股份有限公司 | 一种基于实时优先级动态调整的三网合一数据发送方法 |
| CN113241855A (zh) * | 2021-06-18 | 2021-08-10 | 广东电网有限责任公司 | 一种配电网站域式快速保护系统及方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103580976A (zh) * | 2012-07-20 | 2014-02-12 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种载波侦听冲突避免方法和装置 |
| CN104184679A (zh) * | 2013-05-23 | 2014-12-03 | 广州思唯奇计算机科技有限公司 | 一种智能变电站中报文的调度方法和装置 |
| CN104243350A (zh) * | 2014-07-14 | 2014-12-24 | 国家电网公司 | 一种电力交换机业务流处理方法及其系统 |
-
2016
- 2016-09-14 CN CN201610825838.3A patent/CN106341296A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103580976A (zh) * | 2012-07-20 | 2014-02-12 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种载波侦听冲突避免方法和装置 |
| CN104184679A (zh) * | 2013-05-23 | 2014-12-03 | 广州思唯奇计算机科技有限公司 | 一种智能变电站中报文的调度方法和装置 |
| CN104243350A (zh) * | 2014-07-14 | 2014-12-24 | 国家电网公司 | 一种电力交换机业务流处理方法及其系统 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018049584A1 (zh) * | 2016-09-14 | 2018-03-22 | 国家电网公司 | 一种变电站内通信网络中避免数据报文碰撞的方法 |
| CN108390738A (zh) * | 2018-01-29 | 2018-08-10 | 全球能源互联网研究院有限公司 | 一种基于智能变电站时钟同步的数据传输方法与系统 |
| CN110232838A (zh) * | 2019-06-19 | 2019-09-13 | 中国石油大学(华东) | 一种基于位置信息的紧急预警报文多跳组播路由协议 |
| CN110519016A (zh) * | 2019-09-03 | 2019-11-29 | 积成电子股份有限公司 | 一种基于实时优先级动态调整的三网合一数据发送方法 |
| CN110519016B (zh) * | 2019-09-03 | 2021-12-17 | 积成电子股份有限公司 | 一种基于实时优先级动态调整的三网合一数据发送方法 |
| CN113241855A (zh) * | 2021-06-18 | 2021-08-10 | 广东电网有限责任公司 | 一种配电网站域式快速保护系统及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106341296A (zh) | 一种变电站内通信网络中避免数据报文碰撞的方法 | |
| WO2018049584A1 (zh) | 一种变电站内通信网络中避免数据报文碰撞的方法 | |
| CN107851109B (zh) | 软件定义网络的配置 | |
| CN102474449B (zh) | 基于虚拟接口的交换装置和方法 | |
| DE60126223T2 (de) | Anordnung zur Verbindung von Netzvermittlungsstellen | |
| CN104243350B (zh) | 一种电力交换机业务流处理方法及其系统 | |
| EP2086178A1 (en) | Link aggregation method, device, mac frame receiving/sending method and system | |
| CN103069754A (zh) | 通信单元、通信系统、通信方法、以及记录介质 | |
| CN103618677A (zh) | 一种网络流量调整方法及系统 | |
| CN101834751A (zh) | 航空全双工交换以太网监测处理系统及方法 | |
| CN103441960B (zh) | 电力系统实时多业务数据通信复用方法 | |
| CN105471907A (zh) | 一种基于Openflow的虚拟防火墙传输控制方法及系统 | |
| CN110351135B (zh) | 多dc中的网络设备配置方法及装置 | |
| CN105790990A (zh) | 一种监管配用电通信业务的方法及其系统 | |
| CN103501280A (zh) | 一种多层虚拟覆盖网络接入方法 | |
| CN106254274B (zh) | 变电站交换机goose报文传输减少线头阻塞的方法 | |
| CN107682191A (zh) | 一种电力调度网络信息集中管控方法及系统 | |
| CN102377645B (zh) | 交换芯片及其实现方法 | |
| CN112105056A (zh) | 一种基于5gsa网络的码流传输方法和装置 | |
| CN103346950A (zh) | 一种机架式无线控制器用户业务板间负载均摊方法及装置 | |
| CN114785682B (zh) | 基于iec61850的tsn网络配置方法、装置、设备及介质 | |
| CN106888105B (zh) | 一种端到端的三层虚链路的发现方法及装置 | |
| Ingalalli et al. | SCD based IEC 61850 traffic estimation for substation automation networks | |
| CN112073326A (zh) | 一种智能变电站过程层网络数据流控制方法 | |
| WO2017017971A1 (ja) | データセンタ連携システム、および、その方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170118 |