CN107104857A - 一种智能变电站网络交换机延时累加测试方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能变电站网络交换机延时累加测试方法及系统，所述方法包括：步骤1：测试设备获得其自环固有时延t₁；步骤2：测试设备对被测设备进行测试，测得预设报文经被测设备转发收到报文时延t₂；步骤3：测试设备获得被测设备的转发延时t₃，并计算获得被测设备的交换延时t＝|t₃‑(t₂‑t₁)|，实现了在交换延时累加测试缺失较少的技术效果。

Description

一种智能变电站网络交换机延时累加测试方法及系统

技术领域

本发明涉及电力控制领域，具体涉及一种应用在智能变电站网络交换机的延时累加测试方法及系统。

背景技术

随着智能电网的快速发展，变电站也从自动化、数字化向智能化方向演进。作为衔接智能电网发电、输电、变电、配电、用电和调度六大环节的关键，智能变电站是智能电网中变换电压和分配电能的重要电力设施。它不仅是对变电站架构的改革，更是对电力的生产、操作及变电站建设模式的变革。

与传统变电站相比，智能变电站的二次电缆则被大量的网络交换机替代。智能变电站通过交换机构建间隔层和过程层之间的网络，保护跳闸命令传输、开关信号的上送、模拟量采集上送等也必须通过交换机实现。交换机的性能和运行情况将直接影响全站运行的可靠性。

交换机延迟是考察交换机的重要性能指标之一，延时是指从交换机接收到数据包到开始向目的端口复制数据包之间的时间间隔。延迟越小，交换机处理数据包的速度越快，网络性能表现越好。

本申请发明人在实现本申请发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

在现有技术中，现有的交换机测试方法存在交换延时累加测试缺失较多的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种智能变电站网络交换机延时累加测试方法及系统，解决了现有的交换机测试方法存在交换延时累加测试缺失较多的技术问题，实现了在交换延时累加测试缺失较少，符合电力系统中智能变电站网络交换机的应用条件，满足测试智能变电站过程层的应用需求的技术效果。

由于目前针对交换机的功能及性能测试方法都是针对传统通信系统专用交换机所设计，相关的技术标准也是针对传统交换机所提出，而这些产品服务的用户一般是通信运营商，技术特点和智能变电站的需求有一定差异，而且一些参数的含义有较大的差异。故原有交换机测试方法在交换延时累加测试缺失较多，不符合电力系统中智能变电站网络交换机的应用条件，更不能满足测试智能变电站过程层的应用需求。

为解决上述技术问题，本申请一方面提供了一种智能变电站网络交换机的延时累加测试方法，所述方法包括：

步骤1：测试设备获得其自环固有时延t₁；

步骤2：测试设备对被测设备进行测试，测得预设报文经被测设备转发收到报文时延t₂；

步骤3：测试设备获得被测设备的转发延时t₃，并计算获得被测设备的交换延时t＝|t₃-(t₂-t₁)|。

其中，具体为：测试设备中的网络测试仪测试端口1和测试端口2连接，网络测试仪配置不同帧长的SV报文和GOOSE报文并自发自收，网络测试仪测得其自环固有时延t₁；被测设备的端口1至端口4分别与网络测试仪连接，网络测试仪向被测设备端口1发送步骤1中配置好的报文，向被测设备端口2、3分别发送组播SV报文和GOOSE报文；网络测试仪接收被测设备端口4的流量，并测得SV/GOOSE报文经被测设备转发收到报文时延t₂；测试设备中的网络报文记录仪中提取被测设备的转发延时t₃；并计算得被测设备的交换延时t＝|t₃-(t₂-t₁)|。

进一步的，所述方法还包括步骤4：测试设备重复进行步骤1-步骤3测试，获得多次被测设备的交换延时的测试结果，测试设备将多次测试结果相加获得被测设备的累加交换延时，基于累加交换延时求得平均交换延时。

网络测试仪端口4转发线速报文，测试设备重复进行步骤1-步骤3测试；

被测设备启动VLAN和优先级功能，重复进行步骤1-步骤3测试；

被测设备启用静态组播功能，重复进行步骤1-步骤3测试；

被测设备开启动态组播功能，重复进行步骤1-步骤3测试；保持被测设备交换延时累加功能为启用状态，进行存储转发时延测试。

测试上述条件下的交换延时测量精度，需要保证延时在一定范围内，上述功能测试满足现场测试需求。获得多次被测设备的交换延时的测试结果，测试设备将多次测试结果相加获得被测设备的累加交换延时，基于累加交换延时求得平均交换延时。

进一步的，所述步骤4还包括：若被测设备同时具备百兆接口和千兆接口，则测试设备对百兆接口和千兆接口分别进行测试。

进一步的，所述方法还包括步骤5：

网络测试仪测试口1发送延时字段为A、帧长为B字节的SV报文和C字节的GOOSE报文至测试口2，网络测试仪测试口2接收到SV/GOOSE报文的第一保留字段值。测试设备测试被测设备对SV/GOOSE交换延时累加的溢出告警，测试设备对第一保留字段值与第二保留字段值进行比较，基于比较结果测试设备判断交换延时累加溢出告警功能是否合格。经被测设备转发后网络测试仪收到报文中的被测设备的第二保留字段值应为0x40FFFFFE，则该交换延时累加一出告警功能是合格的。

进一步的，当被测设备为n个时，n为大于2的正整数，其中，第一台被测设备的端口1-端口3分别与网络测试仪连接，第一台被测设备至第n台被测设备进行级联，第n台被测设备的端口4与网络测试仪连接。

另一方面，本申请还提供了一种智能变电站网络交换机的延时累加测试系统，所述系统包括：

被测设备与测试设备，测试设备：首先用于获得其自环固有时延t₁；然后用于对被测设备进行测试，测得预设报文经被测设备转发收到报文时延t₂；然后用于获得被测设备的转发延时t₃，并计算被测设备的交换延时t＝|t₃-(t₂-t₁)|。

进一步的，测试设备对被测设备进行多次测试，测试设备获得多次被测设备的交换延时的测试结果，测试设备将多次测试结果相加获得被测设备的累加交换延时，基于累加交换延时求得平均交换延时。

进一步的，若被测设备同时具备百兆接口和千兆接口，则测试设备对百兆接口和千兆接口分别进行测试。

进一步的：所述测试设备还用于利用其测试口1发送测试SV/GOOSE报文至其测试口2，获得测试口2接收到SV/GOOSE报文的第一保留字段值；所述测试设备还用于基于累加交换延时，获得被测设备对SV/GOOSE报文交换延时累加的溢出告警；所述测试设备还用于基于收到经被测设备转发后报文中的被测设备的第二保留字段值，对第一保留字段值与第二保留字段值进行比较，基于比较结果测试设备判断交换延时累加溢出告警功能是否合格。

进一步的，被测设备为n个，第一台被测设备的端口1-端口3分别与网络测试仪连接，第一台被测设备至第n台被测设备进行级联，第n台被测设备的端口4与网络测试仪连接，n为大于2的正整数。

下面详细说明本方法及系统的原理和发明内容：

首先，检测单台设备实际交换延时与报文时标计算的偏差：

配置网络测试仪SV报文和GOOSE报文中的不同发送帧长，测得不经被测设备转发网络测试仪自环固有时延t₁；网络测试仪向被测设备端口1发送配置好的报文，向被测设备端口2、3分别发送组播报文A和B；接收被测设备端口4的流量，并测得SV/GOOSE报文经被测设备转发收到报文时延t₂；从网络报文记录仪中提取被测设备发出的SV/GOOSE测试报文中时保留字段解析出对应的时间即被测设备测得的转发延时t₃；计算得被测设备的交换延时测量精度t＝|t₃-(t₂-t₁)|；

根据以上原理，分别在配置网络测试仪端口4转发线速报文、启用被测设备VLAN和优先级功能、启用被测设备静态组播功能、启用被测设备动态组播功能的条件下重复进行1-3项测试，交换延时累加精度需优于200ns；在保持被测设备交换延时累加功能为启用状态的条件下重复进行1-3项测试；存储转发时延不得大于20μs。

检测多台设备实际交换延时与报文时标计算的偏差

配置网络测试仪SV报文和GOOSE报文中的不同发送帧长，测得不经被测设备转发网络测试仪自环固有时延t₁；网络测试仪向被测设备1的端口1发送配置好的报文，向被测设备1的端口2、3分别发送组播报文A和B；接收被测设备n的端口4的流量，测得SV报文经被测设备转发收到报文时延t₂；从网络报文记录仪中提取被测设备发出的SV/GOOSE测试报文中时标域字段解析出对应的时间即被测设备测得的转发延时t₃；计算得被测设备的驻留时延精度t＝|t₃-(t₂-t₁)|；

根据以上原理，使用百兆与百兆n台被测设备级联，分别选用网络拓扑两端的被测设备的百兆口和千兆口重复1-3项试验；

使用千兆与千兆n台被测设备级联，分别选用网络拓扑两端的被测设备的百兆口和千兆口重复1-3项试验；

如被测设备具备百兆光口和千兆光口对接，则应分别使用n台被测设备的百兆口-千兆口级联和千兆口-百兆口级联重复1-3项测试；

开启被测设备1、2的汇聚功能，被测设备1和被测设备2之间增加一对连线，重复1-3测试。

所测试的交换延时累加精度均需优于n×200ns。

3)测试被测设备对SV/GOOSE交换延时累加的溢出告警

配置网络测试仪测试口1发送延时字段为0xFFFFFE、帧长为65字节的SV报文和70字节的GOOSE报文至测试口2，观察网络测试仪测试口2接收到SV/GOOSE报文的保留字段值。经被测设备转发后网络测试仪收到报文中的被测设备的保留字段值应为0x40FFFFFE。

本申请提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

由于根据电力系统行业标准所修订，满足了智能变电站的需求，而且调整了一些原有含义有较大的差异的参数，所以，有效解决了现有的交换机测试方法存在交换延时累加测试缺失较多的技术问题，进而实现了在交换延时累加测试缺失较少，符合电力系统中智能变电站网络交换机的应用条件，满足测试智能变电站过程层的应用需求的技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；

图1是本申请中网络测试仪自环时延测试示意图；

图2是本申请中单台交换延时累加测量精度测试示意图；

图3是本申请中多台级联交换延时累加测量精度测试示意图；

图4是本申请中交换延时累加溢出告警测试示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种智能变电站网络交换机延时累加测试方法及系统，解决了现有的交换机测试方法存在交换延时累加测试缺失较多的技术问题，实现了在交换延时累加测试缺失较少，符合电力系统中智能变电站网络交换机的应用条件，满足测试智能变电站过程层的应用需求的技术效果。

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

单台SV/GOOSE交换延时累加精度：

测试SV/GOOSE报文经过单台被测设备实际交换延时与报文时标计算结果的偏差。

a测试步骤：

1、按图1搭建测试环境；

2、配置网络测试仪发送帧长为64、65、128、256、512、1024、1280、1518字节的SV报文和70、128、256、512、1024、1280、1518字节的GOOSE报文，测得不经被测设备转发网络测试仪自环固有时延t₁；

3、按图2搭建测试环境；

4、配置网络测试仪向被测设备端口1发送步骤2)中的报文，配置网络测试仪向被测设备端口2、3分别发送组播报文A和B，配置网络测试仪接收被测设备端口4的流量，测得SV/GOOSE报文经被测设备转发收到报文时延t₂；从网络报文记录仪中提取被测设备发出的SV/GOOSE测试报文中时保留字段解析出对应的时间即被测设备测得的转发延时t₃；

5、被测设备的交换延时测量精度t＝|t₃-(t₂-t₁)|；

6、配置网络测试仪使得端口4转发的报文是线速，重复进行1-3项测试；

7、启用被测设备VLAN和优先级功能，重复进行1-3项测试；

8、启用被测设备静态组播功能，重复进行1-3项测试；

9、启用被测设备动态组播功能，重复进行1-3项测试；

10、保持被测设备交换延时累加功能为启用状态，进行存储转发时延测试；

11、如被测设备同时具备百兆接口和千兆接口，应对两种端口分别进行测试。

b预期结果：步骤6)、7)、8)、9)中测试的交换延时累加精度优于200ns。步骤10)中测得的存储转发时延不大于20μs。

2多台级联SV交换延时精度测试

测试SV报文经过多台被测设备实际交换延时与报文时标计算结果的偏差。

a测试步骤：

1、按图1搭建测试环境；

2、配置网络测试仪发送帧长为64、65、128、256、512、1024、1280、1518字节的SV报文和70、128、256、512、1024、1280、1518字节的GOOSE报文，测得不经被测设备转发网络测试仪自环固有时延t₁；

3、按图3搭建测试环境；

4、配置网络测试仪向被测设备1的端口1发送步骤2)中的报文，配置网络测试仪向被测设备1的端口2、3分别发送组播报文A和B，配置网络测试仪接收被测设备n的端口4的流量，测得SV报文经被测设备转发收到报文时延t2；从网络报文记录仪中提取被测设备发出的SV/GOOSE测试报文中时标域字段解析出对应的时间即被测设备测得的转发延时t₃；

5、被测设备的驻留时延精度t＝|t₃-(t₂-t₁)|；

6、使用百兆与百兆n台被测设备级联，选用网络拓扑两端的被测设备的百兆口重复1-3项试验，选用网络拓扑两端的被测设备的千兆口重复1-3测试；

7、使用千兆与千兆n台被测设备级联，选用网络拓扑两端的被测设备的百兆口重复1-3项试验，选用网络拓扑两端的被测设备的千兆口重复1-3测试；

8、如被测设备具备百兆光口和千兆光口对接，则应分别使用n台被测设备的百兆口-千兆口级联和千兆口-百兆口级联重复1-3项测试；

9、开启被测设备1、2的汇聚功能，被测设备1和被测设备2之间增加一对连线，重复1-3测试。

b预期结果：步骤6)、7)、8)、9)中测试的交换延时累加精度优于n×200ns。

n为级联被测设备的个数。

3SV/GOOSE交换延时累加溢出告警

测试被测设备对SV/GOOSE交换延时累加的溢出告警。

a测试步骤：

1、按图4搭建测试环境；

2、配置网络测试仪测试口1发送延时字段为0xFFFFFE、帧长为65字节的SV报文和70字节的GOOSE报文至测试口2，观察网络测试仪测试口2接收到SV/GOOSE报文的保留字段值。

b预期结果：经被测设备转发后网络测试仪收到报文中的被测设备的保留字段值应为0x40FFFFFE。

由于根据电力系统行业标准所修订，满足了智能变电站的需求，而且调整了一些原有含义有较大的差异的参数，所以，有效解决了现有的交换机测试方法存在交换延时累加测试缺失较多的技术问题，进而实现了在交换延时累加测试缺失较少，符合电力系统中智能变电站网络交换机的应用条件，满足测试智能变电站过程层的应用需求的技术效果。

本申请实施例还提供了一种一种智能变电站网络交换机的延时累加测试系统，所述系统包括：被测设备与测试设备，测试设备：首先用于获得其自环固有时延t₁；然后用于对被测设备进行测试，测得预设报文经被测设备转发收到报文时延t₂；然后用于获得被测设备的转发延时t₃，并计算被测设备的交换延时t＝|t₃-(t₂-t₁)|。

其中，测试设备对被测设备进行多次测试，测试设备获得多次被测设备的交换延时的测试结果，测试设备将多次测试结果相加获得被测设备的累加交换延时，基于累加交换延时求得平均交换延时。

若被测设备同时具备百兆接口和千兆接口，则测试设备对百兆接口和千兆接口分别进行测试。

所述测试设备还用于利用其测试口1发送测试SV/GOOSE报文至其测试口2，获得测试口2接收到SV/GOOSE报文的第一保留字段值；所述测试设备还用于基于累加交换延时，获得被测设备对SV/GOOSE报文交换延时累加的溢出告警；所述测试设备还用于基于收到经被测设备转发后报文中的被测设备的第二保留字段值，对第一保留字段值与第二保留字段值进行比较，基于比较结果测试设备判断交换延时累加溢出告警功能是否合格。

其中，被测设备为n个，第一台被测设备的端口1-端口3分别与网络测试仪连接，第一台被测设备至第n台被测设备进行级联，第n台被测设备的端口4与网络测试仪连接，n为大于2的正整数。对多个被测设备进行同时测试。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种智能变电站网络交换机延时累加测试方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1：测试设备获得其自环固有时延t₁；

步骤2：测试设备对被测设备进行测试，测得预设报文经被测设备转发收到报文时延t₂；

步骤3：测试设备获得被测设备的转发延时t₃，并计算获得被测设备的交换延时t＝|t₃-(t₂-t₁)|。

2.根据权利要求1所述的智能变电站网络交换机延时累加测试方法，其特征在于，所述方法还包括步骤4：

测试设备重复进行步骤1-步骤3测试，获得多次被测设备的交换延时的测试结果，测试设备将多次测试结果相加获得被测设备的累加交换延时，基于累加交换延时求得平均交换延时。

3.根据权利要求1-2中任一所述的智能变电站网络交换机延时累加测试方法，其特征在于，若被测设备同时具备百兆接口和千兆接口，则测试设备对百兆接口和千兆接口分别进行测试。

4.根据权利要求2所述的智能变电站网络交换机延时累加测试方法，其特征在于，所述方法还包括步骤5：

测试设备测试口1发送测试SV/GOOSE报文至测试口2，测试设备获得其测试口2接收到SV/GOOSE报文的第一保留字段值；

基于步骤4获得的累加交换延时，测试设备获得被测设备对SV/GOOSE报文交换延时累加的溢出告警；

基于测试设备收到经被测设备转发后报文中的被测设备的第二保留字段值，测试设备对第一保留字段值与第二保留字段值进行比较，基于比较结果测试设备判断交换延时累加溢出告警功能是否合格。

5.根据权利要求1所述的智能变电站网络交换机延时累加测试方法，其特征在于，被测设备为n个，第一台被测设备的端口1-端口3分别与网络测试仪连接，第一台被测设备至第n台被测设备进行级联，第n台被测设备的端口4与网络测试仪连接，n为大于2的正整数。

6.一种智能变电站网络交换机延时累加测试系统，其特征在于，所述系统包括：

被测设备与测试设备，测试设备：首先用于获得其自环固有时延t₁；然后用于对被测设备进行测试，测得预设报文经被测设备转发收到报文时延t₂；然后用于获得被测设备的转发延时t₃，并计算被测设备的交换延时t＝|t₃-(t₂-t₁)|。

7.根据权利要求6所述的智能变电站网络交换机延时累加测试系统，其特征在于，测试设备对被测设备进行多次测试，测试设备获得多次被测设备的交换延时的测试结果，测试设备将多次测试结果相加获得被测设备的累加交换延时，基于累加交换延时求得平均交换延时。

8.根据权利要求6-7中任一所述的智能变电站网络交换机延时累加测试系统，其特征在于，若被测设备同时具备百兆接口和千兆接口，则测试设备对百兆接口和千兆接口分别进行测试。

9.根据权利要求7所述的智能变电站网络交换机延时累加测试系统，其特征在于：

所述测试设备还用于利用其测试口1发送测试SV/GOOSE报文至其测试口2，获得测试口2接收到SV/GOOSE报文的第一保留字段值；

所述测试设备还用于基于累加交换延时，获得被测设备对SV/GOOSE报文交换延时累加的溢出告警；

所述测试设备还用于基于收到经被测设备转发后报文中的被测设备的第二保留字段值，对第一保留字段值与第二保留字段值进行比较，基于比较结果测试设备判断交换延时累加溢出告警功能是否合格。

10.根据权利要求6所述的智能变电站网络交换机延时累加测试系统，其特征在于，被测设备为n个，第一台被测设备的端口1-端口3分别与网络测试仪连接，第一台被测设备至第n台被测设备进行级联，第n台被测设备的端口4与网络测试仪连接，n为大于2的正整数。