CN106712001A - 一种用于网络报文记录分析装置的数据建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于网络报文记录分析装置的数据建模方法，主要适用于符合DL/T 860标准的智能变电站，以原始报文为分析依据，以变电站配置描述文件为基础，自动关联智能变电站间隔层与站控层设备，并根据间隔层设备采集的SV和GOOSE报文，判断分析与间隔层设备关联的过程层设备的状态信息，并将分析判断的关键信息加入到设备模型文件中，以MMS报文的方式上送过程层和间隔层数据信息给站控层设备。通过运用上述方法可以达到以下的效果：能给智能变电站中后台监控系统提供大量的过程层和间隔层数据信息，提高故障诊断的效率，为检修人员提供有效的指导，提高智能变电站维护便利性。

Description

一种用于网络报文记录分析装置的数据建模方法

技术领域

本发明涉及一种用于网络报文记录分析装置的数据建模方法，属于电网自动化领域。

背景技术

与传统变电站相比，智能化的一次设备，网络化的二次设备，模型化的设备对象是分层构建智能变电站的主要特征，这使得传统变电站设备的信息交互方法在智能变电站中不再适用，同时智能变电站的信息交互系统也对智能设备提出了新的技术要求。目前，基于IEC61850规约的智能变电站过程层与间隔层各设备之间信息交互以SV和GOOSE报文交换采样值数据、开关状态、控制命令等，间隔层设备以MMS报文方式向站控层（变电站监视系统）上送遥测值、遥信状态等信息。对于变电站监视系统，这种信息交互模式存在以下问题：

一是层级设备间信息交互内容单一。间隔层设备收集过程层设备的SV和GOOSE报文，由于间隔层设备的应用程序往往是由不同的开发商分别研制开发的，设备的功能各有侧重，这使得间隔层设备与过程层设备信息交互与分析各有侧重；间隔层设备根据自身的功能特性，记录分析SV和GOOSE报文的有效信息，建立设备模型文件，以MMS 报文方式上送分析信息给变电站监控系统。这种数据通信模式使得变电站监控系统无法真实的监控过程层设备状态与运行情况。

二是同级设备间信息交互不能互通。在同一级的分层中，各设备在物理上互相连接，在功能上相互独立，每层设备负责全站中的不同的功能内容，它们互相之间几乎没有信息交换，这给全站综合应用造成了很大的局限性。

有鉴于此，本发明人对此进行研究，专门开发出一种用于网络报文记录分析装置的数据建模方法，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于网络报文记录分析装置的数据建模方法。从智能变电站信息传递的载体--网络报文入手，通过对智能变电站的网络报文的全面监视及信息处理，结合智能设备的模型文件，实现变电站监视系统的通信监视及信息共享，为智能变电站的正常运行提供技术支撑。

为实现上述发明目的，本发明采取以下技术方案：

一种用于网络报文记录分析装置的数据建模方法，包括如下步骤：

步骤1：从变电站配置描述文件解析出变电站当前各通信子网的配置信息；变电站描述信息，包括电压等级、电力设备、节点；智能电子设备描述信息，包括访问点、服务器、逻辑设备、逻辑节点、实例化数据；然后解析出过程层与间隔层设备，间隔层与站控层设备间的配置关系、虚端子连接关系；

步骤2：实时监视解析过程层和站控层网络报文，提取报文的关键数据和状态信息，判断分析智能设备的在线运行状态；对过程层SV/GOOSE报文进行通信、同步、数据、配置状态分析，丢帧错序异常告警事件分析，周期内报文结构错误次数及报文字节数统计分析；对站控层MMS报文进行通信、同步、配置、测试、数据刷新状态分析，遥控、定值操作告警事件分析，周期内MMS报文错误次数及报文字节数统计分析；

步骤3：网络报文记录装置作为逻辑设备，在原有的信息模型上增加定义SV/GOOSE/MMS报文分析结论信息模型及其通信服务，每一种报文协议都视为一个逻辑节点，汇集报文协议的分析结论（括状态、事件、统计），构成数据集；网络报文记录装置采用制造报文规范（MMS）映射机制，将规定的数据模型和接口映射到具体协议栈的通信规约，并通过TCP/IP协议将模型数据传输至站控层。

作为优选，所述步骤1中，对变电站配置描述文件解析，获得变电站当前各通信子网配置，提取全站智能设备的分层结构及连接关系，包括智能设备的建模配置，如名称、描述、收发报文的类型、数量、数据集配置、虚端子连接关系信息；同时将属于同一子网的智能设备定义为一组监测对象集合，并预留人机配置接口可人工配置监测对象集合进行编辑，按变电站实际运行情况对监测单元进行增加或删减。

作为优选，所述步骤2中，实时解析变电站过程层与站控层报文，记录分析各层报文内容，统计分析智能设备状态与事件信息，具体分析包括下列一项或几项：

a、SV报文分析：状态信息包括通信、同步、测试、数据无效、配置状态；事件信息包括采样严重丢帧；统计信息包括统计周期内SV报文结构错误次数、采样丢帧发生次数、SV报文帧数及报文字节数；

b、GOOSE报文分析：状态信息包括通信、时间、测试、配置状态；事件信息包括GOOSE控制块重启、状态虚变、状态异常变化、发送超时；统计信息包括周期内GOOSE报文结构错误次数，帧序异常，报文帧数及报文字节数；

c、MMS 报文分析：状态信息包括通信、报告控制块初始化、条目时间、条目测试、配置、遥测刷新、TCP连接状态，事件信息包括带选择遥控操作、直接遥控操作、修改定值、切换定值区、缓存报告溢出、缓存报告清除操作、报告控制块初始化异常；MMS 统计信息包括周期内MMS报文结构错误次数、服务端或客户端TCP连接中断次数、其他写操作失败次数、服务端或客户端MMS 报文帧数及报文字节数；

作为优选，所述步骤3中，将SV/GOOSE/MMS报文分析结论存储在一张二维表格中，表格横向是网络报文协议类型，表格纵向是由状态、事件、统计分析结论组合而成，具体分析事项如步骤2中所述；依据二维信息表和信息模型格式定义，构建网络报文记录装置与站控层设备交互的信息数据。

本发明所述的一种用于网络报文记录分析装置的数据建模方法，包含两方面：

一方面以过程层SV和GOOSE报文为分析依据，以变电站配置描述文件为基础，自动匹配智能变电站过程层与间隔层设备，间隔层与站控层设备的配置及虚端子连接关系，实时解析记录,监视全站智能设备的运行数据；

另一方面以站控层MMS报文为数据通信方式，以间隔层设备模型文件为基础，自动关联智能变电站间隔层与站控层设备，并根据间隔层设备采集的SV和GOOSE 报文，判断分析与间隔层设备关联的过程层设备的状态信息，并将分析判断的关键结论加入到设备模型文件中，以MMS 报文的方式上送过程层数据信息给站控层设备。

采用本发明所述的用于网络报文记录分析装置的数据建模方法，不仅能实现智能设备正常状态监视统计，为智能设备检修提供背景数据；还能给智能化变电站中后台监控系统提供大量的过程层和间隔层数据信息，提高故障诊断的效率，为检修人员提供有效的指导，提高智能变电站维护便利性。

以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细描述。

附图说明

图1为本实施例的数据信息模型通信方法示意图；

图2为本实施例的数据信息模型建立示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例所述的用于网络报文记录分析装置的数据建模方法，以变电站配置文件作为输入，自动匹配过程层与间隔层设备，间隔层与站控层设备连接关系，实时监视过程层SV和GOOSE 报文及站控层MMS报文，记录分析网络报文，捕获过程层和间隔层设备的关键数据信息，实现智能变电站站控层设备共享过程层和间隔层设备数据信息，具体步骤如下：

步骤1：导入变电站配置文件，提取各层智能设备名称、描述；过程层设备提取收发报文的MAC地址、应用标识、数据集；间隔层设备提取名称、描述、IP地址；间隔层设备报告及相关属性，包括报告标识、数据集、成员数、成员描述；过程层与间隔层之间虚端子连接关系，同时将属于同一子网的相关智能设备定义为一组监测对象集合，并预留人机配置接口可人工配置监测对象集合进行编辑，按变电站实际运行情况对监测单元进行增加或删减。

步骤2：实时解析变电站三层两网的报文，根据报文编码规则提取有效数据信息，分析判断智能设备运行情况，记录智能设备状态事件信息，并在指定周期内统计网络报文关键信息。对于MMS报文中，状态和事件信息的正确提取有赖于过程层与间隔层设备间的关联关系，才能确定智能设备的真实状态信息。

步骤3：根据步骤1中配置的监测对象集合与步骤2中获取的报文分析结论，建立网络报文分析结论信息模型，分析结论信息模型由报文协议类型SV/GOOSE/MMS逻辑节点描述，每种报文协议类型逻辑节点由多种数据集构成。

一个SV逻辑节点由SV状态数据集，事件数据集，统计数据集描述。一个SV状态数据集由通信、同步、测试、数据无效、配置状态描述，如当网络报文记录分析装置接收到SV报文时，分析SV测试状态时，判断任一通道的品质位中的测试位（Test）为true时，SV状态数据集中的对应测试状态位置1，当所有通道测试位都为false，SV状态数据集中测试状态置0；一个SV事件数据集由采样严重丢帧事件描述，当SV采样序号不连续且时间间隔大于1.5倍，同时SV丢帧数大于等于设定门槛值时，SV事件数据集中的采样严重丢帧事件置1；一个SV统计数据集由统计周期内SV报文结构错误次数、采样丢帧发生次数、SV报文帧数及报文字节数描述，实现统计周期内SV报文错误和字节统计。

一个GOOSE逻辑节点由GOOSE状态数据集，事件数据集，统计数据集描述。GOOSE状态数据集由通信、时间、测试、配置状态描述；GOOSE事件数据集由控制块重启、状态虚变、状态异常变化、发送超时事件描述；GOOSE统计数据集由统计周期内GOOSE报文结构错误次数，帧序异常，报文帧数及报文字节数描述。

同理，一个MMS逻辑节点由MMS状态数据集，事件数据集，统计数据集描述。一个MMS状态数据集由通信、报告控制块初始化、条目时间、条目测试、配置、遥测刷新、TCP连接状态描述；一个MMS事件数据集由带选择遥控操作、直接遥控操作、修改定值、切换定值区、缓存报告溢出、缓存报告清除操作、报告控制块初始化异常事件描述；一个MMS统计数据集由统计周期内MMS报文MMS报文结构错误次数、服务端或客户端TCP连接中断次数、其他写操作失败次数、服务端或客户端MMS 报文帧数及报文字节数描述。

参照图2描述的分析报文结论信息模型，以MMS报文方式上送给后台监控系统，这给智能站后台监控系统提供大量的过程层和间隔层数据信息，提高故障诊断的效率，为检修人员提供有效的指导，提高智能变电站维护便利性。

本实施例所述的用于网络报文记录分析装置的数据建模方法，主要适用于符合DL/T 860标准的智能变电站，以原始报文为分析依据，以变电站配置描述文件为基础，自动关联智能变电站间隔层与站控层设备，并根据间隔层设备采集的SV和GOOSE 报文，判断分析与间隔层设备关联的过程层设备的状态信息，并将分析判断的关键信息加入到设备模型文件中，以MMS 报文的方式上送过程层和间隔层数据信息给站控层设备。

上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (4)

1.一种用于网络报文记录分析装置的数据建模方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1：从变电站配置描述文件解析出变电站当前各通信子网的配置信息；变电站描述信息，包括电压等级、电力设备、节点；智能电子设备描述信息，包括访问点、服务器、逻辑设备、逻辑节点、实例化数据；然后解析出过程层与间隔层设备，间隔层与站控层设备间的配置关系、虚端子连接关系；

步骤2：实时监视解析过程层和站控层网络报文，提取报文的关键数据和状态信息，判断分析智能设备的在线运行状态；对过程层SV/GOOSE报文进行通信、同步、数据、配置状态分析，丢帧错序异常告警事件分析，周期内报文结构错误次数及报文字节数统计分析；对站控层MMS报文进行通信、同步、配置、测试、数据刷新状态分析，遥控、定值操作告警事件分析，周期内MMS报文错误次数及报文字节数统计分析；

步骤3：网络报文记录装置作为逻辑设备，在原有的信息模型上增加定义SV/GOOSE/MMS报文分析结论信息模型及其通信服务，每一种报文协议都视为一个逻辑节点，汇集报文协议的分析结论，构成数据集；网络报文记录装置采用制造报文规范映射机制，将规定的数据模型和接口映射到具体协议栈的通信规约，并通过TCP/IP协议将模型数据传输至站控层。

2.如权利要求1所述的一种用于网络报文记录分析装置的数据建模方法，其特征在于：所述步骤1中，对变电站配置描述文件解析，获得变电站当前各通信子网配置，提取全站智能设备的分层结构及连接关系，包括智能设备的建模配置，如名称、描述、收发报文的类型、数量、数据集配置、虚端子连接关系信息；同时将属于同一子网的智能设备定义为一组监测对象集合，并预留人机配置接口可人工配置监测对象集合进行编辑，按变电站实际运行情况对监测单元进行增加或删减。

3.如权利要求1所述的一种用于网络报文记录分析装置的数据建模方法，其特征在于：所述步骤2中，实时解析变电站过程层与站控层报文，记录分析各层报文内容，统计分析智能设备状态与事件信息，具体分析包括下列一项或几项：

a、SV报文分析：状态信息包括通信、同步、测试、数据无效、配置状态；事件信息包括采样严重丢帧；统计信息包括统计周期内SV报文结构错误次数、采样丢帧发生次数、SV报文帧数及报文字节数；

b、GOOSE报文分析：状态信息包括通信、时间、测试、配置状态；事件信息包括GOOSE控制块重启、状态虚变、状态异常变化、发送超时；统计信息包括周期内GOOSE报文结构错误次数，帧序异常，报文帧数及报文字节数；

c、MMS 报文分析：状态信息包括通信、报告控制块初始化、条目时间、条目测试、配置、遥测刷新、TCP连接状态，事件信息包括带选择遥控操作、直接遥控操作、修改定值、切换定值区、缓存报告溢出、缓存报告清除操作、报告控制块初始化异常；MMS 统计信息包括周期内MMS报文结构错误次数、服务端或客户端TCP连接中断次数、其他写操作失败次数、服务端或客户端MMS 报文帧数及报文字节数。

4.如权利要求1所述的一种用于网络报文记录分析装置的数据建模方法，其特征在于：所述步骤3中，将SV/GOOSE/MMS报文分析结论存储在一张二维表格中，表格横向是网络报文协议类型，表格纵向是由状态、事件、统计分析结论组合而成，具体分析事项如步骤2中所述；依据二维信息表和信息模型格式定义，构建网络报文记录装置与站控层设备交互的信息数据。