CN107682165A - 一种电力自动化系统中状态信息跨网段传递方法 - Google Patents

一种电力自动化系统中状态信息跨网段传递方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电力自动化系统中状态信息跨网段传递方法：步骤1、将电力自动化系统划分为多个分区，不同的分区使用不同的网段；步骤2、各分区配置有服务器，使能各分区的相应网络接口的定向广播机制，并根据电力自动化系统的分区个数，设置配置文件；步骤3、当系统在发送电力自动化系统的状态信息时，在本分区内发送广播报文进行通告，对其它分区的网段发送定向报文进行单播通告，其中，定向报文的目标地址是对端各分区的广播地址；步骤4、当各分区的网络接口发现路由到本接口的定向报文的目标地址是本分区的广播地址，则将该报文广播给当前分区内的所有节点；步骤5、该分区的节点接收其它网段的状态信息定向报文，完成信息的跨网段传递。

Description

一种电力自动化系统中状态信息跨网段传递方法
技术领域
本发明涉及一种电力自动化系统中状态信息跨网段传递方法。
背景技术
在电力自动化系统中，经常需要在节点间进行状态信息的通知、实现功能的发现、协调与管理。其中，状态信息通常使用广播进行传递，例如，电力自动化系统中的应用管理，所有节点将自身的应用状态信息广播到网络上，应用管理根据这些信息及节点的优先级，进行主机选举，实现应用的主备冗余和动态切换。另外，电力自动化系统中的消息总线，通过广播发送自身节点的订阅通道信息，其它节点在发送消息时，就可以根据收到的广播信息，明确知道哪些节点需要该消息，从而实现消息的精确投递。
随着电力自动化技术的进一步发展，自动化系统逐渐向分层分区的方向演进。地县一体化系统将地调与县调进行远程互联,形成逻辑上的一套系统，SCADA/FES等应用分散部署在地调和多个县调中，实现分布式监控与管理。而新一代智能管理系统，将应用按功能(如SCADA、WAMS、稳定分析、保信)分配到不同的子网中，实现应用的安全隔离。
由于不同网段之间无法通过广播传递状态信息，于是常采用代理转发来绕过该问题，传统的代理转发如图1所示，传统方式需要在地调与县调服务器上部署转发程序，并考虑冗余配置和循环加路，配置容易出错。其中，代理转发可分为广播报文直接转发和数据代理转发，但其存在如下问题：
(1)广播报文直接转发方式通过部署代理程序在不同网段监听UDP广播并通过TCP互相转发到别的网段。但如果一个网段出现广播风暴，转发程序会发送大量报文到对端网络，会引起另一网段广播风暴。
(2)数据代理转发需要针对各类功能分别处理，如对于消息总线，则转发指定通道的消息到另一个网段。同时，代理多机冗余的代理如果配置不当，会造成循环转发，造成系统瘫痪。
(3)代理转发程序集中处理网段间的交互数据，自身容易成为性能的瓶颈。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种电力自动化系统中状态信息跨网段传递方法，通过定向报文实现电力自动化系统中多个分区之间的状态通知，避免使用广播代理转发程序带来的配置复杂性及潜在的危险性，同时消除其它一些方案的局限性。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种电力自动化系统中状态信息跨网段传递方法，包括如下步骤：
步骤1、将电力自动化系统划分为多个分区，不同的分区使用不同的网段；
步骤2、各分区配置有服务器，使能各分区的相应网络接口的定向广播机制，并根据电力自动化系统的分区个数，设置配置文件；
步骤3、当系统在发送电力自动化系统的状态信息时，在本分区内发送广播报文进行通告，对其它分区的网段发送定向报文进行单播通告，其中，定向报文的目标地址是对端各分区的广播地址；
步骤4、当各分区的网络接口发现路由到本接口的定向报文的目标地址是本分区的广播地址，则将该报文广播给当前分区内的所有节点；
步骤5、该分区的节点接收其它网段的状态信息定向报文，完成信息的跨网段传递。
优选，电力自动化系统各分区间通过三层网络进行互连。
优选，定向报文被送到网关并根据路由表进行选路，经过三层网络最终到达对端各分区的相应网络接口。
优选，步骤2中，配置文件列出各分区的广播地址。
优选，定向报文是程序的报文发送部分根据配置文件直接发出的定向单播报文。
优选，对于地县一体化系统，地调与县调之间经过同步数字体系SDH相连，地调和县调的每台服务器配置两块网卡，分别接入本地的两台三层交换机，实现网络冗余。
本发明的有益效果是：
使用本发明的方法，通过定向报文实现状态信息跨网段传递，该报文在发送网段是一个单播报文，只会被送到网关，不会在发送网段内泛洪。本方法比采用广播代理转发更安全，避免一个网段内的广播风暴扩散到其它网段，同时不用考虑报文重复转发问题，部署起来简单方便。
附图说明
图1是传统的代理转发示意图；
图2是本发明电力自动化系统不同分区间三层网络连接示意图；
图3是本发明状态信息通过定向报文跨网段传递示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
一种电力自动化系统中状态信息跨网段传递方法，包括如下步骤：
步骤1、将电力自动化系统划分为多个分区，不同的分区使用不同的网段。
将电力自动化系统划分为多个子区域，优选，电力自动化系统各分区(子区域)间通过三层网络进行互连，三层网络架构设计的网络有三个层次：核心层(网络的高速交换主干)、汇聚层(提供基于策略的连接)、接入层(将工作站接入网络)，三层网络架构设计使一个复杂的大问题变成许多简单的小问题。
步骤2、各分区配置有服务器，使能各分区的相应网络接口的定向广播机制，并根据电力自动化系统的分区个数，设置配置文件，列出各分区的广播地址，报文发送程序根据地址向每个分区发出通知报文。
步骤3、当系统在发送电力自动化系统的状态信息时，在本分区内发送广播报文进行通告，对其它分区的网段发送定向报文进行单播通告，其中，定向报文的目标地址是对端各分区的广播地址。
电力自动化系统的状态信息在本分区内使用广播报文通告，对其它分区的网段使用定向报文进行单播通告，其中，通知其它网段的状态信息报文是由原始程序根据配置文件直接发出的定向单播报文，而不是由代理程序监听转发的广播报文。
状态信息报文在不同网段间是通过路由寻址，并到达对端分区的网络接口，故状态信息报文可以实现在电力自动化系统中多个分区间互相传递，而不仅仅是一对一两个分区的情况。针对三层网络架构设计，定向报文被送到网关并根据路由表进行选路，经过三层网络最终到达对端各分区的相应网络接口。
步骤4、当各分区的网络接口发现路由到本接口的定向报文的目标地址是本分区的广播地址，则将该报文广播给当前分区内的所有节点，本区域的网络接口设置了定向广播功能，并根据设备接口上的配置信息，发现路由到本接口的报文实际是本网段的广播报文，并进行广播，而不是将报文丢弃。
步骤5、该分区的节点接收其它网段的状态信息定向报文，完成信息的跨网段传递。
跟现有设计相比，程序的状态信息报文接收部分不需要改造或特殊处理，可以完全按照以前单分区方式进行工作。报文不需要经过代理转发，由程序的报文发送部分根据配置文件直接发出定向单播报文，因此，程序的状态信息报文发送部分需要简单调整与修改，使其在发送给本网段的一个广播报文的同时，根据配置文件，向其它分区发送定向报文。
下面结合具体实施例进行描述，以图2为例，是电力自动化系统不同分区之间的三层网络连接图，在该地县一体化系统中，区调的服务器运行于网段192.160.1.0/24，有一个县调的服务器运行于网段192.161.1.0/24，地调与县调之间经过同步数字体系SDH相连。其中，地调和县调的每台服务器配置两块网卡，分别接入本地的两台三层交换机，实现网络冗余。已配置路由协议，实现区调与地调网络三层可达。
图3是状态信息通过定向报文跨网段传递示意图。在地调服务器上，增加分区配置文件，列出各分区的广播地址。地调的应用管理与消息总线在广播应用状态通知报文与消息通道订阅报文到本区域网段时，同时向各分区发送一个定向单播报文，其目标地址是其它区域的广播地址。
因为目标地址不是本区域的地址，这些定向报文首先被交付给地调的网关，地调网关查找路由表，对将收到的报文进行选路，发现其中的一个报文的目标地址是192.161.1.255，于是将该报文传送给县调A的交换机。县调A的网关接收到地调发来的定向报文，发现其目标地址192.161.1.255是本地的广播地址，由于该网络接口上已经使能定向广播功能，该报文不会被丢弃，而是广播给本网段内所有节点。于是，县调A服务器上的应用管理与消息总线收到了来自地调的状态通知报文。
使用本发明的方法，通过定向报文实现状态信息跨网段传递，该报文在发送网段是一个单播报文，只会被送到网关，不会在发送网段内泛洪。本方法比采用广播代理转发更安全，避免一个网段内的广播风暴扩散到其它网段，同时不用考虑报文重复转发问题，部署起来简单方便。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或者等效流程变换，或者直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种电力自动化系统中状态信息跨网段传递方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、将电力自动化系统划分为多个分区，不同的分区使用不同的网段；
步骤2、各分区配置有服务器，使能各分区的相应网络接口的定向广播机制，并根据电力自动化系统的分区个数，设置配置文件；
步骤3、当系统在发送电力自动化系统的状态信息时，在本分区内发送广播报文进行通告，对其它分区的网段发送定向报文进行单播通告，其中，定向报文的目标地址是对端各分区的广播地址；
步骤4、当各分区的网络接口发现路由到本接口的定向报文的目标地址是本分区的广播地址，则将该报文广播给当前分区内的所有节点；
步骤5、该分区的节点接收其它网段的状态信息定向报文，完成信息的跨网段传递。
2.根据权利要求1所述的一种电力自动化系统中状态信息跨网段传递方法，其特征在于，电力自动化系统各分区间通过三层网络进行互连。
3.根据权利要求2所述的一种电力自动化系统中状态信息跨网段传递方法，其特征在于，定向报文被送到网关并根据路由表进行选路，经过三层网络最终到达对端各分区的相应网络接口。
4.根据权利要求1所述的一种电力自动化系统中状态信息跨网段传递方法，其特征在于，步骤2中，配置文件列出各分区的广播地址。
5.根据权利要求4所述的一种电力自动化系统中状态信息跨网段传递方法，其特征在于，定向报文是程序的报文发送部分根据配置文件直接发出的定向单播报文。
6.根据权利要求4所述的一种电力自动化系统中状态信息跨网段传递方法，其特征在于，对于地县一体化系统，地调与县调之间经过同步数字体系SDH相连，地调和县调的每台服务器配置两块网卡，分别接入本地的两台三层交换机，实现网络冗余。
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