CN108494578A - 一种智能变电站过程层交换机配置信息分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种智能变电站过程层交换机配置信息分析方法，包括：1）后台主机先解析智能变电站的SCD文件，并提取智能变电站的SCD文件中IED节点下和SCD文件中通信节点下的有效信息存储到数据库中，以不同的表名来区别各个表存储的信息；2）后台主机执行预先设计好的数据库脚本文件，最后生成GOOSE/SV发布控制块信号流通表；3）后台主机将控制块信号流通表里的信息提取转化，把交换机VLAN、组播转发表、端口默认VLAN信息导出为配置文件。采用本发明可快速、准确地生成智能变电站过层程交换机配置文件，下发到交换机完成自动配置，大大提高智能变电站现场的交换装置转发表配置效率，减小人为配置失误的有效手段。

Description

一种智能变电站过程层交换机配置信息分析方法

技术领域

本发明涉及一种智能变电站过程层交换机配置信息分析方法，属于电力自动化技术领域。

背景技术

在智能变电站中，以交换机为核心的通信网络起着关键的作用，间隔层和过程层之间取消了传统的硬接线的方式，通过交换机网络传输开关信号、采样值等信息，这些信息以GOOSE/SV报文的形式传输。现场采用手工方式配置交换机VLAN、组播表等以保证GOOSE/SV报文正确转发，工作量大且易出错，出错后的纠错过程也十分繁琐。因此，实现交换机的自动配置在工程应用上有重大意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种智能变电站过程层交换机配置信息分析方法，从SCD文件中获取过程层网络交换机配置信息，能够以配置文件下发的形式快速、准确、自动的完成过程层网络交换机配置。

为解决上述技术问题，本发明提供一种智能变电站过程层交换机配置信息分析方法，包括以下步骤：

1)后台主机先解析智能变电站的SCD文件，并提取智能变电站的SCD文件中IED节点下的有效信息存储到数据库中，以不同的表名来区别各个表存储的信息；并将SCD文件中通信节点下的有效信息存储到数据库中，同样以不同的表名来区别各个表存储的信息；

2)后台主机执行预先设计好的数据库脚本文件，最后生成GOOSE/SV发布控制块信号流通表，所述信号流通表表征的是GOOSE/SV发布控制块经过若干台级联交换机到达订阅端；

3)后台主机将控制块信号流通表里的信息提取转化，把交换机VLAN、组播转发表、端口默认VLAN信息导出为配置文件格式。

前述的步骤1)中，智能变电站的SCD文件中IED节点下的有效信息包括：SCD文件中所有交换机IED名、IED的GOOSE/SV发布控制块及其对应的数据集、虚端子所属的数据集、装置间的虚端子订阅和发布控制块所在的逻辑访问点。

前述的步骤1)中，SCD文件中通信节点下的有效信息包括SCD文件中通信节点下各个访问点绑定的物理端口、物理端口类型、物理端口上的电缆编号和GOOSE/SV发布控制块通信信息。

前述的步骤1)中，生成的表信息如下：

Table1{swname,description}

Table2{iedname,AP,CB,dataset}

Table3{dataset,FCDA}

Table4{outAddr,inAddr,inAP}

Table5{iedname,AP,portno,type,cable}

Table6{CB,macaddr,vlanid,vlanprio,APPID}

其中，swname是SCD中的交换机IED命名，description是IED的描述，AP是IED的访问点，iedname是SCD中的IED命名，CB是IED的发布控制块，dataset是IED的数据集命名，FCDA是IED的数据集成员，outAddr是发布虚端子，inAddr是订阅虚端子，inAP是订阅的访问点，portno是关联的物理端口号，type是物理端口的类型，cable是物理端口上的电缆号，macaddr是发布控制块的通信mac地址，vlanid是发布控制块的通信vlanid，vlanprio是发布控制块的通信vlan优先级，APPID是发布控制块的APPID。

前述的步骤2)中，数据库脚本文件的设计步骤如下：

21)Table3和Table4以Table3.FCDA＝Table4.outAddr为条件连接筛选处理得到发布虚端子所属数据集与订阅访问点的映射关系表Table7{dataset,inAP}；

22)Table7和Table2以Table7.dataset＝Table2.dataset为条件连接筛选处理得到发布虚端子对应发布控制块与订阅访问点的映射关系表Table8{CB,inAP}；

23)Table5和Table5以Table5.cable＝Table5.cable为条件自身关联连接处理得到端口与端口之间的物理连接表Table9{iedL,portnoL,iedR,portnoR}，其中，iedL和iedR为同一电缆号的两端连接的IED命名，portnoL和portnoR为同一电缆号的两端连接IED的物理端口号；

24)Table2和Table5以Table5.AP＝Table2.AP为条件连接筛选处理得到发布控制块与物理端口的映射关系表Table10{iedname,portno,CB}；

25)Table10中的CB不存在于Table8的CB集合时，表示Table10中的该类CB控制块未被订阅，因此将Table10中的该类CB控制块条目删除，得到参与虚回路的发布控制块与物理端口的映射关系表Table10；

26)Table10和Table9以Table10.portno＝Table9.portnoL为条件连接筛选处理得到参与虚回路的发布控制块与邻居IED端口的映射关系表Table11{CB,iedR,portnoR}，将Table11中iedR为非交换机的条目删除，使Table11中的iedR只有交换机IED命名；

27)Table5和Table9以条件Table5.portno＝Table9.portnoR为条件连接筛选处理得到访问点与邻居IED端口的映射关系表Table12{iedL,portnoL,AP}；Table12中的AP不存在于Table8中的inAP集合时，表示Table12中的该类AP没有订阅控制块，因此将Table12中的该类AP条目删除，得到参与虚回路的访问点与邻居IED端口的映射关系表Table12，再将Table12中iedL为非交换机的条目删除，使Table12中的iedL只有交换机IED命名；

28)从Table9中筛选出iedR和iedL均为交换机的条目得到交换机与交换机的二级级联表Table13{swL,portnoL,swR,portnoR}，其中，swL和swR为同一电缆两端的交换机IED命名；

29)Table12、Table11、Table8以Table12.iedL＝Table11.iedR&&Table12.AP＝Table8.inAP&&Table11.CB＝Table8.CB为条件筛选出一级交换机级联的发布订阅关系表Table14{CB,portnoR,ied,portnoL,AP}；其中，ied为交换机命名；

30)Table14和Table6以Table14.CB＝Table6.CB为条件连接筛选处理得到一级级联的控制块信号流通表Table15{CB,macaddr,vlanid,vlanprio,APPID,portnoR,ied,portnoL,AP}。

前述的步骤28)中，Table13通过与自身一次连接或多次连接即得到交换机三级或更多级级联表。

前述的步骤29)中，由Table8、Table11、Table12、Table13以Table12.iedL＝Table13.swR&&Table13.swL＝Table11.iedR&&Table12.AP＝Table8.inAP&&Table11.CB＝Table8.CB为条件筛选出经过二级交换机级联的发布订阅关系表；由Table8、Table11、Table12和交换机三级或多级级联表根据相同的条件筛选出经过三级或多级交换机级联的发布订阅关系表。

前述的步骤30)中，由二级或多级交换机级联的发布订阅关系表和Table6以相同条件筛选得到二级或多级级联的控制块信号流通表。

前述的转化步骤如下：

(31)交换机与交换机级联的端口为TRUNK口，配置为tag类型；交换机与设备直连的端口为ACCESS口，配置为untag类型，通过flg＝0表示untag类型，flg＝1表示tag类型，转换后的端口信息表为：Table16{sw,portno,flg,CB,macaddr,vlanid,vlanprio}；

(32)从Table16中得到端口所属VLAN为vlanid，默认VLAN为1，端口为vlanid的flg对应的成员类型端口，端口绑定了vlanid+macaddr的转发地址表，导出相应格式的配置文件。

本发明的有益效果为：

本发明根据系统配置SCD文件对间隔层和过程层装置间的虚端子订阅关系、发布控制块与数据集、数据集与数据集成员关系、物理通讯等信息提取并分析，获取过程层网络交换机配置信息并导出文件格式；将配置文件下发到交换机装置，可以快速准确地实现过程层网络交换机的自动配置，大大提高了交换机配置的效率和准确性，大大提高智能变电站现场的交换装置转发表等的配置效率，减小人为配置失误的有效手段。

附图说明

图1为过程层网络交换机连接示意图；

图2为本发明方法流程示意图；

图3为实施例的二次设备装置连接示意图；

图4为实施例中文件中存储的交换机SW2201的配置文件。

具体实施方式

下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明的智能变电站过程层交换机配置信息分析方法的主要流程如图2所示，包括如下步骤：

S1，后台主机先解析智能变电站的SCD文件，将SCD文件中IED节点下所有交换机IED名、IED的GOOSE/SV发布控制块及其对应的数据集、虚端子所属的数据集、装置间的虚端子订阅、控制块所在的逻辑访问点等逻辑信息提取出来存放到数据库里，以不同的表名来区别各个表存储的信息。然后再将SCD文件中通信节点下各个访问点绑定的物理端口、物理端口类型、物理端口上的电缆编号、GOOSE/SV控制块通信信息等物理信息提取出来存放到数据库里，同样以不同的表名来区别各个表存储的信息。

各表信息如下Table1—Table6所示，其中，swname是SCD中的交换机IED命名，description是IED的描述，iedname是SCD中的IED命名，AP是IED的访问点，CB是IED的发布控制块，dataset是IED的数据集命名，FCDA是IED的数据集成员，outAddr是发布虚端子，inAddr是订阅虚端子，inAP是订阅的访问点，portno是关联的物理端口号，type是物理端口的类型，cable是物理端口上的电缆号，macaddr是控制块的通信mac地址，vlanid是控制块的通信vlanid，vlanprio是控制块的通信vlan优先级，APPID是控制块的APPID。

Table1{swname,description}

Table2{iedname,AP,CB,dataset}

Table3{dataset,FCDA}

Table4{outAddr,inAddr,inAP}

Table5{iedname,AP,portno,type,cable}

Table6{CB,macaddr,vlanid,vlanprio,APPID}

S2，后台主机执行预先设计好的数据库脚本文件，最后生成GOOSE/SV发布控制块信号流通表，该表表征的是GOOSE/SV发布控制块经过若干台级联交换机到达订阅端。数据库脚本文件设计步骤如下：

[1]Table3和Table4以Table3.FCDA＝Table4.outAddr为条件连接筛选处理得到发布虚端子所属数据集与订阅访问点的映射关系表Table7{dataset,inAP}；

[2]Table7和Table2以Table7.dataset＝Table2.dataset为条件连接筛选处理得到发布虚端子对应发布控制块与订阅访问点的映射关系表Table8{CB,inAP}；

[3]Table5和Table5以Table5.cable＝Table5.cable为条件自身关联连接处理得到端口与端口之间的物理连接表Table9{iedL,portnoL,iedR,portnoR}；其中iedL和iedR为同一电缆号的两端连接的IED命名，portnoL和portnoR为同一电缆号的两端连接IED的物理端口号；

[4]Table2和Table5以Table5.AP＝Table2.AP为条件连接筛选处理得到发布控制块与物理端口的映射关系表Table10{iedname,portno,CB}；

[5]Table10中的CB不存在于Table8的CB集合时，表示Table10中的该类CB控制块未被订阅，因此将Table10中的该类CB控制块条目删除，得到参与虚回路的发布控制块与物理端口的映射关系表Table10；

[6]Table10和Table9以Table10.portno＝Table9.portnoL&&Table10.iedname＝Table9.iedL为条件连接筛选处理得到参与虚回路的发布控制块与邻居IED端口的映射关系表Table11{CB,iedR,portnoR}；Table11中iedR为非交换机的条目，表示该控制块不通过交换机级联达到订阅端，而是订阅方与发布方是直连通信，因此将Table11中iedR为非交换机的条目删除。至此Table11中的iedR只有交换机IED命名；

[7]Table5和Table9以条件Table5.portno＝Table9.portnoR&&Table5.iedname＝Table9.iedR为条件连接筛选处理得到访问点与邻居IED端口的映射关系表Table12{iedL,portnoL,AP}；Table12中的AP不存在于Table8中的inAp集合时，表示Table12中的该类AP没有订阅控制块，因此将Table12中的该类AP条目删除，得到参与虚回路的访问点与邻居IED端口的映射关系表Table12。又因不考虑直连通信的情况，将Table12中iedL为非交换机的条目删除，至此Table12中的iedL只有交换机IED命名；

[8]订阅方与发布方之间可以通过一台或多台交换机级联，Table9中不只有交换机与交换机的端口连接也有非交换机与非交换机装置的端口连接，本发明目的是提取交换机的配置，关注非交换机与非交换机装置的端口连接并无意义，因此只需要保留Table9中交换机与交换机端口连接的条目。通过从Table9中筛选出iedR和iedL均为交换机的条目得到交换机与交换机的二级级联表Table13{swL,portnoL,swR,portnoR}，其中，swL和swR为同一电缆两端的交换机IED命名，portnoL和portnoR为同一电缆两端的交换机端口号；Table13通过与自身一次连接或多次连接可相应得到交换机三级或更多级级联表；

[9]Table12、Table11、Table8以Table12.iedL＝Table11.iedR&&Table12.AP＝Table8.inAP&&Table11.CB＝Table8.CB为条件筛选出经过一级交换机级联的发布订阅关系表Table14{CB,portnoR,ied,portnoL,AP}，其中ied为交换机命名，portnoR和portnoL为交换机端口号。Table8、Table11、Table12、Table13以Table12.iedL＝Table13.swR&&Table13.swL＝Table11.iedR&&Table12.AP＝Table8.inAP&&Table11.CB＝Table8.CB为条件筛选出经过二级交换机级联的发布订阅关系表。同理，采用类似方法，可以先获得交换机的多级级联表，再生成经过多级交换机级联的发布订阅关系表；

[10]Table14和Table6以Table14.CB＝Table6.CB为条件连接筛选处理得到一级级联的控制块信号流通表Table15{CB,macaddr,vlanid,vlanprio,APPID,portnoR,ied,portnoL,AP}；用类似方法，经过二级或多级交换机级联的发布订阅关系表和Table6以类似条件筛选可以得到二级或多级级联的控制块信号流通表；

S3，后台主机将控制块信号流通表里的信息提取转化，把交换机VLAN、组播转发表、端口默认VLAN信息导出为文件格式。转换步骤如下：

(31)在工程应用中，交换机与交换机级联的端口为TRUNK口，配置为tag类型；交换机与设备直连的端口为ACCESS口，配置为untag类型，为了标志此类型，通过flg＝0/1来标识，1表示tag类型，0表示untag类型。转换后的端口信息表为：Table16{sw,portno,flg,CB,macaddr,vlanid,vlanprio}；

(32)从Table16中得到端口所属VLAN为vlanid，默认VLAN为1，端口为vlanid的flg对应的成员类型端口，端口绑定了vlanid+macaddr的转发地址表，导出相应格式的配置文件。

实施例

如图1所示，过程层网络包括过程层多个交换机、过程层的测控装置和保护装置、间隔层的智能终端和合并单元。每台交换机分别连接至少一个间隔设备和一个过程层设备，用于透传间隔层和过程层设备间的GOOSE/SV信息传递以取代传统变电站的物理端子直连传递。

如图3所示，测控装置CXL2201订阅了智能终端IXL2201的PRIT/gocb0，测控装置CXL2201与交换机SW2201相连，通过交换机SW2201与智能终端IXL2201传递信号。具体实施步骤如下：

步骤1：后台主机导入SCD文件，将SCD文件解析到内存；

步骤2：后台主机将内存中的树形结构信息中的信息提出并保存到数据库表；

步骤3：后台主机在数据库表作为源数据的基础上执行数据库脚本文件，对数据信息进行分析处理，产生控制块信号流通表，如表1，

表1控制块信号流通表

步骤4：后台主机将数据库中的信号流通表转换形式，如表2，

表2转换后的端口信息表

步骤5：后台主机执行预先设计好的转换脚本，将数据库中用表存储的配置转换成文件格式，如图4所示。

名词解释：

SCD(Substation Configuration Description)：变电站配置描述。

GOOSE(Generic Object Oriented Substation Events)：面向通用对象变电站事件。

SV(Sampled Value)：采样值。

VLAN(Virtual Local Area Network)：虚拟局域网。

IED(Intelligent Electronic Device)：智能电子设备。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种智能变电站过程层交换机配置信息分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)后台主机先解析智能变电站的SCD文件，并提取智能变电站的SCD文件中IED节点下的有效信息存储到数据库中，以不同的表名来区别各个表存储的信息；并将SCD文件中通信节点下的有效信息存储到数据库中，同样以不同的表名来区别各个表存储的信息；

2)后台主机执行预先设计好的数据库脚本文件，最后生成GOOSE/SV发布控制块信号流通表，所述信号流通表表征的是GOOSE/SV发布控制块经过若干台级联交换机到达订阅端；

3)后台主机将控制块信号流通表里的信息提取转化，把交换机VLAN、组播转发表、端口默认VLAN信息导出为配置文件格式。

2.根据权利要求1所述的一种智能变电站过程层交换机配置信息分析方法，其特征在于，所述步骤1)中，智能变电站的SCD文件中IED节点下的有效信息包括：SCD文件中所有交换机IED名、IED的GOOSE/SV发布控制块及其对应的数据集、虚端子所属的数据集、装置间的虚端子订阅和发布控制块所在的逻辑访问点。

3.根据权利要求1所述的一种智能变电站过程层交换机配置信息分析方法，其特征在于，所述步骤1)中，SCD文件中通信节点下的有效信息包括SCD文件中通信节点下各个访问点绑定的物理端口、物理端口类型、物理端口上的电缆编号和GOOSE/SV发布控制块通信信息。

4.根据权利要求1所述的一种智能变电站过程层交换机配置信息分析方法，其特征在于，所述步骤1)中，生成的表信息如下：

Table1{swname,description}

Table2{iedname,AP,CB,dataset}

Table3{dataset,FCDA}

Table4{outAddr,inAddr,inAP}

Table5{iedname,AP,portno,type,cable}

Table6{CB,macaddr,vlanid,vlanprio,APPID}

其中，swname是SCD中的交换机IED命名，description是IED的描述，AP是IED的访问点，iedname是SCD中的IED命名，CB是IED的发布控制块，dataset是IED的数据集命名，FCDA是IED的数据集成员，outAddr是发布虚端子，inAddr是订阅虚端子，inAP是订阅的访问点，portno是关联的物理端口号，type是物理端口的类型，cable是物理端口上的电缆号，macaddr是发布控制块的通信mac地址，vlanid是发布控制块的通信vlanid，vlanprio是发布控制块的通信vlan优先级，APPID是发布控制块的APPID。

5.根据权利要求4所述的一种智能变电站过程层交换机配置信息分析方法，其特征在于，所述步骤2)中，数据库脚本文件的设计步骤如下：

21)Table3和Table4以Table3.FCDA＝Table4.outAddr为条件连接筛选处理得到发布虚端子所属数据集与订阅访问点的映射关系表Table7{dataset,inAP}；

22)Table7和Table2以Table7.dataset＝Table2.dataset为条件连接筛选处理得到发布虚端子对应发布控制块与订阅访问点的映射关系表Table8{CB,inAP}；

23)Table5和Table5以Table5.cable＝Table5.cable为条件自身关联连接处理得到端口与端口之间的物理连接表Table9{iedL,portnoL,iedR,portnoR}，其中，iedL和iedR为同一电缆号的两端连接的IED命名，portnoL和portnoR为同一电缆号的两端连接IED的物理端口号；

24)Table2和Table5以Table5.AP＝Table2.AP为条件连接筛选处理得到发布控制块与物理端口的映射关系表Table10{iedname,portno,CB}；

25)Table10中的CB不存在于Table8的CB集合时，表示Table10中的该类CB控制块未被订阅，因此将Table10中的该类CB控制块条目删除，得到参与虚回路的发布控制块与物理端口的映射关系表Table10；

26)Table10和Table9以Table10.portno＝Table9.portnoL为条件连接筛选处理得到参与虚回路的发布控制块与邻居IED端口的映射关系表Table11{CB,iedR,portnoR}，将Table11中iedR为非交换机的条目删除，使Table11中的iedR只有交换机IED命名；

27)Table5和Table9以条件Table5.portno＝Table9.portnoR为条件连接筛选处理得到访问点与邻居IED端口的映射关系表Table12{iedL,portnoL,AP}；Table12中的AP不存在于Table8中的inAP集合时，表示Table12中的该类AP没有订阅控制块，因此将Table12中的该类AP条目删除，得到参与虚回路的访问点与邻居IED端口的映射关系表Table12，再将Table12中iedL为非交换机的条目删除，使Table12中的iedL只有交换机IED命名；

28)从Table9中筛选出iedR和iedL均为交换机的条目得到交换机与交换机的二级级联表Table13{swL,portnoL,swR,portnoR}，其中，swL和swR为同一电缆两端的交换机IED命名；

29)Table12、Table11、Table8以Table12.iedL＝Table11.iedR&&Table12.AP＝Table8.inAP&&Table11.CB＝Table8.CB为条件筛选出一级交换机级联的发布订阅关系表Table14{CB,portnoR,ied,portnoL,AP}；其中，ied为交换机命名；

30)Table14和Table6以Table14.CB＝Table6.CB为条件连接筛选处理得到一级级联的控制块信号流通表Table15{CB,macaddr,vlanid,vlanprio,APPID,portnoR,ied,portnoL,AP}。

6.根据权利要求5所述的一种智能变电站过程层交换机配置信息分析方法，其特征在于，所述步骤28)中，Table13通过与自身一次连接或多次连接即得到交换机三级或更多级级联表。

7.根据权利要求6所述的一种智能变电站过程层交换机配置信息分析方法，其特征在于，所述步骤29)中，由Table8、Table11、Table12、Table13以Table12.iedL＝Table13.swR&&Table13.swL＝Table11.iedR&&Table12.AP＝Table8.inAP&&Table11.CB＝Table8.CB为条件筛选出经过二级交换机级联的发布订阅关系表；由Table8、Table11、Table12和交换机三级或多级级联表根据相同的条件筛选出经过三级或多级交换机级联的发布订阅关系表。

8.根据权利要求7所述的一种智能变电站过程层交换机配置信息分析方法，其特征在于，所述步骤30)中，由二级或多级交换机级联的发布订阅关系表和Table6以相同条件筛选得到二级或多级级联的控制块信号流通表。

9.根据权利要求5所述的一种智能变电站过程层交换机配置信息分析方法，其特征在于，所述转化步骤如下：

(31)交换机与交换机级联的端口为TRUNK口，配置为tag类型；交换机与设备直连的端口为ACCESS口，配置为untag类型，通过flg＝0表示untag类型，flg＝1表示tag类型，转换后的端口信息表为：Table16{sw,portno,flg,CB,macaddr,vlanid,vlanprio}；

(32)从Table16中得到端口所属VLAN为vlanid，默认VLAN为1，端口为vlanid的flg对应的成员类型端口，端口绑定了vlanid+macaddr的转发地址表，导出相应格式的配置文件。