CN107241232B - 一种适用于调度自动化网络分析的故障定位系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于调度自动化网络分析的故障定位系统，包括网络记录仪、子站端网络分析仪、主站端网络分析仪；可灵活方便地满足电力系统自动化测试中心对电网调度自动化系统中的主站系统、子站系统数据的专业化测试和分析要求，并能进行实时数据的处理、规约解析、保存通信报文、侦听报文内容等功能的测试，为主站、子站系统功能和性能指标进行专业测试评估，可广泛地应用在电力自动化系统或设备的工程安装、系统验收、日常维护、排查故障，有效保障电力自动化系统安全、可靠地运行。

Description

一种适用于调度自动化网络分析的故障定位系统及方法

技术领域

本发明属电工技术领域，具体涉及一种适用于调度自动化网络分析的故障定位系统及方法。

背景技术

随着微机、通信及电力电子等技术的高速发展，电网调度自动化系统也有了长足的发展，集中监视、远程控制、网络分析等技术的应用极大的提高了变电站的自动化水平，减轻了变电站运维人员的工作负担，无人值守型变电站得到了极大的推广和应用。网络分析仪的出现提高了变电站自动化数据传送的正确性和可靠性，通过对网络通道原始数据进行持续不断的记录和分析，可从源头上查找发生错误数据的原因，确保维护人员迅速定位故障。

常规的网络分析仪虽然能够存储足够时间的全站报文并进行规约解释等功能，在一定程度上方便了运维人员的日常工作，但是网络分析仪存储中并没有与一次设备名称对应的信息，导致网络报文故障发生后事故原因无从查起、报文可读性差、网络报文展示不直观且仅对间隔层报文进行监视存储，导致网络分析仪的分析和记录存在很多的缺点和不足。

发明内容

本发明的目的在于解决网络分析在变电站中网络分析仪故障定位的问题，变电站的调度数据网数据传输过程中经常存在的主站、子站不一致(主要体现在漏报、误报、多报等)的情形，导致变电站调度自动化系统在对故障分析以及诊断定位中存在很大问题。基于上述目的，本发明提供了新的适用于调度自动化网络分析的故障定位系统及故障分析方法

为了达到上述目的，本发明适用于调度自动化网络分析的故障定位系统采用的技术方案是：

一种适用于调度自动化网络分析的故障定位系统，包括网络记录仪、子站端网络分析仪、主站端网络分析仪；网络记录仪连接变电站站内数据网，并通过交换机镜像口将变电站所有报文打上具体时标存储下来；子站端报文分析仪和主站端网络分析仪通过高速以太网读取上述报文进行处理分析。

有益效果：本发明可灵活方便地满足电力系统自动化测试中心对电网调度自动化系统中的主站系统、子站系统数据的专业化测试和分析要求，并能进行实时数据的处理、规约解析、保存通信报文、侦听报文内容等功能的测试，为主站、子站系统功能和性能指标进行专业测试评估，可广泛地应用在电力自动化系统或设备的工程安装、系统验收、日常维护、排查故障，有效保障电力自动化系统安全、可靠地运行。

使用上述故障定位系统的故障定位方法可采用如下技术方案：

1)、具备网络报文的快速获取与存储

采用高性能嵌入式双核构架的硬件平台，将通讯、计算处理、存储等等功能硬件化，确保装置运行稳定、可靠，具有足够的数据处理能力；采用串口硬盘，读写速度满足无损记录的要求；采用硬件压缩存储技术，提高数据存取的效率、延长了数据存储的时间,实现对原始报文记录存储，网络状态监视及流量统计，具备异常报文记录功能；

2)、将报文内容解析为运维人员可以简单查看的内容

系统可以按帧和按信号分析网络报文，展示给运维人员；运维人员在排查网络问题时，只需要查看本系统展示出来的直观报文内容即可；

网络数据采集单元负责实时采集智能变电站的各种网络通讯报文，并给采集的每一帧数据按同一时钟源均打上精确时标，时标精度不大于1微秒，采集完成后将数据通过PCIE总线传输至网络记录单元，同时与网络记录单元进行通信，完成系统的配置、对时；

3)、间隔层报文与过程层报文对比校验

怀疑某个时刻报文存在问题时将这一时刻的间隔层和过程层报文自动校核，以对比的形式展示出来；

4)、将工程数据与报文内容的进行紧密结合

利用通讯规约实现配置数据与网络报文的一一对应。

附图说明

图1为本发明适用于调度自动化网络分析的故障定位系统的结构架构图；

图2为本发明中的硬件设计示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

本发明的调度自动化系统在线分析及故障诊断定位系统采用三层架构，包括网络记录仪、子站端网络分析仪、主站端网络分析仪。网络记录仪通过交换机镜像口将变电站所有报文打上具体时标存储下来。子站端报文分析仪和主站端网络分析仪通过高速以太网读取存储报文进行处理分析，系统结构如图1所示。

本发明可灵活方便地满足电力系统自动化测试中心对电网调度自动化系统中的主站系统、子站系统数据的专业化测试和分析要求，并能进行实时数据的处理、规约解析、保存通信报文、侦听报文内容等功能的测试，为主站、子站系统功能和性能指标进行专业测试评估，可广泛地应用在电力自动化系统或设备的工程安装、系统验收、日常维护、排查故障，有效保障电力自动化系统安全、可靠地运行。

本发明中障定位方法的程如下：

一、网络报文的快速获取与可靠存储

高速持续的网络报文存储是网络分析应用的基础。丢帧现象是普通网络分析的常见问题。本发明采用高性能嵌入式双核构架的硬件平台，将通讯、计算处理、存储等等功能硬件化，确保装置运行稳定、可靠，具有足够的数据处理能力；采用大容量串口硬盘，读写速度可满足无损记录的要求；采用硬件压缩存储技术，可以极大的提高了海量数据存取的效率、延长了数据存储的时间,实现对原始报文记录存储，网络状态监视及流量统计，具备异常报文记录功能。

二、将报文内容解析为运维人员可以简单查看的内容

系统可以按帧和按信号分析网络报文，通过合理的方式展示给运维人员。运维人员在排查网络问题时，不必查看晦涩难懂的原始报文，只需要查看本系统展示出来的直观报文内容即可。

网络数据采集单元负责实时采集智能变电站的各种网络通讯报文，包括站控层网络通讯报文、间隔层GOOSE报文以及过程层采样值报文等,装置给采集的每一帧数据均打上精确时标，时标精度不大于1微秒，采集完成后将数据通过PCIE总线传输至网络记录单元，同时与网络记录单元进行通信，完成系统的配置、对时等功能。

三、间隔层报文与过程层报文对比校验

间隔层和过程层报文不对应是变电站内经常发生的网络故障。报文对比校验功能可在在怀疑某个时刻报文存在问题时将这一时刻的间隔层和过程层报文自动校核，以对比的形式展示出来。这样可以非常直观的排查网络报文故障，减少无目的的排查工作时间。

四、将工程数据与报文内容的进行紧密结合

本系统可利用通讯规约实现配置数据与网络报文的一一对应。提高了网络分析仪的易用性，提高了变电站运维人员排查网络故障时的效率。

本发明在技术上通过采用CPU+FPGA全嵌入式设计、多CPU协调互动、通过上位机显示、全站统一对时采集、高速存储与管理的手段实验，如图2所示：

具体实现如下

1.CPU+FPGA全嵌入式设计

网络数据采集模块采用了CPU+FPGA新型集成电路，保证强数据处理能力，运行稳定可靠性和抗干扰能力；数据收集处理系统采用全嵌入式设计方法，采用源码开放的Linux嵌入式实时操作系统，多CPU协调运算处理系统，极大提高了监测记录单元的数据的吞吐能力、处理实时性动态响应特性。

2.多CPU协调互动

保证网络数据的高速动态捕捉及海量存储，装置采用总线结构，按功能需求配置相应板件，多CPU通过总线进行数据交互，协调调度，采集数据就地存储，存储采用专门的硬件压缩芯片完成，保证网络数据的高速动态捕捉及海量存储。

3.后台分析显示软件完全基于Java语言和J2EE平台等高级语言开发，信息交换使用XML格式，软件系统灵活，易于跨平台移植和扩展；

4.网络报文采集单元采用全站统一对时系统进行对时，采集口与交换机镜像口相连，能实现镜像口线速流量不丢包记录，装置对接收的每一帧以太网链路数据帧均打上精确的时标，时标精度优于1微秒。装置具备流量统计、流量突变告警等功能。装置能按端口、帧类型等进行实时记录。记录的数据格式为Pcap格式，单台装置不少于4个100M记录口，连续记录时间不少于3个月。装置支持按起止时间、端口序号等条件进行网络查询；

5.信息存储系统采用全球最先进的存储管理平台及海量存储设备；

6.除图形化的管理、配置界面外，所有软件模块均预留扩展和开发接口，接口以类库和脚本语言方式提供，系统管理和开发人员可利用这些接口完成系统优化、或附加功能开发等工作。

本发明在软硬件上同步进行设计，对调度自动化网络分析中的故障记录进行高效存储、正确分析、迅速定位、直观显示，提高调度自动系统的安全性、可靠性、快速反应故障的能力，同时降低了调度系统工作人员的工作强度且进一步提高了系统的自动化程度。

Claims (2)

1.一种使用适用于调度自动化网络分析的故障定位系统的故障定位方法，采用的故障定位系统包括网络记录仪、子站端网络分析仪、主站端网络分析仪；网络记录仪连接变电站站内数据网，并通过交换机镜像口将变电站所有报文打上具体时标存储下来；子站端报文分析仪和主站端网络分析仪通过高速以太网读取上述报文进行处理分析；网络记录仪包括网络数据采集单元及网络记录单元；

其特征在于，包括以下步骤：

1)、具备网络报文的快速获取与存储

采用高性能嵌入式双核构架的硬件平台，将通讯、计算处理、存储功能硬件化，确保装置运行稳定、可靠，具有足够的数据处理能力；采用串口硬盘，读写速度满足无损记录的要求；采用硬件压缩存储技术，提高数据存取的效率、延长了数据存储的时间,实现对原始报文记录存储，网络状态监视及流量统计，具备异常报文记录功能；

2)、将报文内容解析为运维人员简单查看的内容

系统可以按帧和按信号分析网络报文，展示给运维人员；运维人员在排查网络问题时，只需要查看本系统展示出来的直观报文内容即可；

网络数据采集单元负责实时采集智能变电站的各种网络通讯报文，并给采集的每一帧数据按同一时钟源均打上精确时标，时标精度不大于1微秒，采集完成后将数据通过PCIE总线传输至网络记录单元，同时与网络记录单元进行通信，完成系统的配置、对时；

3)、间隔层报文与过程层报文对比校验

怀疑某个时刻报文存在问题时将这一时刻的间隔层和过程层报文自动校核，以对比的形式展示出来；

4)、将工程数据与报文内容的进行紧密结合

利用通讯规约实现配置数据与网络报文的一一对应。

2.如权利要求1所述的故障定位方法，其特征在于，所述同一时钟源为全站统一时钟源，并与调度时钟保持一致。

Images