CN109818784A - 智能变电站过程层物理链路故障诊断的方法 - Google Patents
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Abstract
一种智能变电站过程层物理链路故障诊断的方法，涉及智能变电站领域。该方法包括：解析SCD文件，获取全站过程层逻辑链路的相关信息和交换机配置信息；获取全站过程层逻辑链路的路径节点集；解析断链信号，获取与该断链信号相关的信息，并基于该信息初步筛选出可能存在问题的路径节点集；经过遍历其余未触发的断链信号、基于触发的断链信号相关的过程层报文信息并结合网络报文分析、基于触发的断链信号相关的逻辑链路的起点、终点端口功率信息等手段进一步排除可能存在问题的路径节点，余下的路径节点集合按照概率出现的大小排序即是最终诊断结果。本发明在概率统计的基础之上，进一步缩小故障诊断的范围，加强定位的精准性。
Description
技术领域
本发明涉及智能变电站领域，特别涉及一种结合网络报文分析、装置状态监测量的智能变电站过程层物理链路故障诊断的方法。
背景技术
基于IEC61850建设的新一代智能变电站已大量投产使用。相较于传统的常规变电站，智能变电站的信息传输方式发生了由电信号至数字信号的转变，其信息传输介质也由电缆转变至光缆。二者的转变，对变电站的运维工作提出了新的需求。而其中由于过程层通信问题导致的变电站事故层出不穷，给电网的安全、稳定运行造成了很大的威胁。究其原因，主要有以下几个方面：一是二次回路虚化，看不见，摸不着，无法通过传统的量电压等接触式或者肉眼可见式手段完成相应问题的排查。二是光纤、交换机等过程层信息传输、中转等设备往往包含着多个逻辑链路、二次回路，其发生故障一般会导致与之相关的多台保护设备异常。人工排查定位，易出错且耗时。三是受限于智能变电站网络分析设备的独立运行，目前基于概率统计得出的智能变电站过程层物理链路诊断的结论还需要人通过网络分析设备的报文监视情况以及其他手段进一步判断定位。这无疑也增加了智能变电站此类缺陷的消缺时间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能变电站过程层物理链路故障诊断的方法，提升智能变电站过程层物理链路故障缺陷的消缺效率。
本发明的目的可以这样实现，设计一种智能变电站过程层物理链路故障诊断的方法，包括以下步骤：
S1、解析SCD文件，获取全站过程层逻辑链路的起点、终点信息，主要包括发送装置、发送端口、接收装置、接收端口；获取全站过程层交换机配置信息，交换机配置信息主要包括交换机名称、各端口编号以及各端口所连接设备与对应端口；获取与过程层逻辑链路相关的软压板、断链信号；
S2、基于解析SCD文件而来的信息，获取全站过程层逻辑链路的路径节点集；
S3、解析断链信号，获取与该断链信号相关的过程层报文信息，获取与该断链信号相关的逻辑链路信息；基于触发的断链信号相关的逻辑链路信息，结合概率统计，初步筛选出可能存在问题的路径节点集；
S4、遍历其余未触发的断链信号，确定与之相关的逻辑链路的路径节点是正常的，进一步排除不存在问题的路径节点；
S5、基于触发的断链信号相关的过程层报文信息，结合网络报文分析，进一步排除不存在问题的路径节点；
S6、基于触发的断链信号相关的逻辑链路的起点、终点端口功率信息，进一步排除不存在问题的部分路径节点；
S7、将经过上述步骤排除之后的可能存在问题的路径节点集按照概率出现的大小排序即是最终诊断结果。
进一步地，步骤S1中，将从SCD文件中解析出来的交换机配置信息单独存放至一个XML格式的文件中。
进一步地，步骤S2中，基于过程层逻辑链路的起点、终点，先找到起点与终点所连接的交换机，然后根据存储交换机信息的XML文件，采用广度优先的遍历方法，找到整个逻辑链路的路径节点集。
更进一步地，步骤S2中所涉及的路径节点，分为端口、光纤、VLAN三种模型；其中端口表征过程层光纤端口，相同的端口节点按照承载功能的不同算作2个节点，即该端口发送为1个节点，该端口接收为1个节点；光纤表征过程层光纤端口之间的连接，相同的两个端口节点之间的先后顺序不同算作2个节点；VLAN表征交换机端口与端口之间的连接，相同的两个端口节点之间的先后顺序不同算作2个节点。
进一步地，步骤S3中，过程层报文信息包括APPID，逻辑链路信息包括相关联的发送、接收软压板，相关联的起点、终点端口功率，包含的路径节点集。
进一步地，步骤S5中，解析触发的断链信号，获取与之相关联的过程层报文信息，并向采集单元发出查询请求，根据采集单元反馈的关于此过程层报文的分析结果，做出相应的排除处理。
更进一步地，步骤S5中的排除处理方法为：对于跨接中心交换机的路径节点集，如果其对应的过程层报文在中心交换机中不存在，则可认定其中心交换机发送侧的路径节点集必然存在问题；如果其对应的过程层报文在中心交换机中存在，则其中心交换机接收侧的路径节点集必然存在问题，而其中心交换机发送侧的路径节点集必然不存在问题；对于不跨接中心交换机的路径节点集，如果其对应的过程层报文在中心交换机中存在，则其中心交换机接收侧的路径节点集必然存在问题，而其中心交换机发送侧的路径节点集必然不存在问题。
进一步地，步骤S6中，对于端口且是发送类型的路径节点，获取与之对应的端口发送功率信息，对于百兆光口且使用1310nm光纤，其正常发送功率范围在-20dBm～-14dBm；对于千兆光口且使用1310nm光纤，其正常发送功率范围在-11.5dBm～-3dBm；对于千兆光口且使用850nm光纤，其正常发送功率范围在-9dBm～-2.5dBm；基于上述判断原则，判定该类路径节点是否存在问题。
本发明通过结合网络报文分析与装置的光口功率信息，在概率统计的基础之上，进一步缩小故障诊断的范围。整个方法精准高效，能够快速定位智能变电站过程层物理链路的故障点，从而极大的提升了智能变电站此类缺陷的消缺效率。
附图说明
图1是本发明较佳实施例的流程图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的描述。
如图1所示，一种智能变电站过程层物理链路故障诊断的方法，包括如下步骤：
S1、解析SCD文件，获取全站过程层逻辑链路的起点、终点信息，主要包括发送装置、发送端口、接收装置、接收端口等信息；从SCD文件中获取全站过程层交换机配置信息，交换机配置信息主要包括交换机名称、各端口编号以及各端口所连接设备与对应端口；获取与过程层逻辑链路相关的软压板、断链信号等信息。将从SCD文件中解析出来的交换机配置信息单独存放至一个XML格式的文件中。
S2、基于解析SCD文件而来的信息，获取全站过程层逻辑链路的路径节点集。具体做法是：基于过程层逻辑链路的起点、终点，先找到起点与终点所连接的交换机，然后根据存储交换机信息的XML文件，采用广度优先的遍历方法，找到整个逻辑链路的路径节点集。
其中路径节点，分为端口、光纤、VLAN三种模型。其中端口表征过程层光纤端口，发送端口与接收端口算2个节点，比如“10-A(发送)”与“10-A(接收)”视为2个节点；光纤表征过程层光纤端口之间的连接，相同的两个端口节点之间的先后顺序不同算2个节点，比如“10-A至5-C”与“5-C至10-A”视为2个节点；VLAN表征交换机端口与端口之间的连接，相同的两个端口节点之间的先后顺序不同算2个节点，比如“1至10”与“10至1”视为2个节点。上述三种模型，可以涵盖过程层物理链路中所有路径节点。
S3、解析断链信号，获取与该断链信号相关的过程层报文信息，过程层报文信息包括APPID等信息；获取与该断链信号相关的逻辑链路信息，逻辑链路信息包括相关联的发送、接收软压板，相关联的起点、终点端口功率，包含的路径节点集等信息。基于触发的断链信号相关的逻辑链路信息，结合概率统计，初步筛选出可能存在问题的路径节点集。
S4、考虑到同一路径节点有可能处于多个逻辑链路之中，遍历其余未触发的断链信号，对于与之相关的逻辑链路的路径节点认为是正常的，进一步排除不存在问题的路径节点，对于可能存在问题的路径节点按出现的概率进行排序。
S5、基于触发的断链信号相关的过程层报文信息，结合网络报文分析，进一步排除不存在问题的路径节点，对于可能存在问题的路径节点按出现的概率进行排序。
解析触发的断链信号，获取与之相关联的过程层报文信息，并向采集单元发出查询请求，根据采集单元反馈的关于此过程层报文的分析结果，做出相应的排除处理。
具体处理逻辑是：对于跨接中心交换机的路径节点集，如果其对应的过程层报文在中心交换机中不存在，则可认定其中心交换机发送侧的路径节点集必然存在问题；如果其对应的过程层报文在中心交换机中存在，则其中心交换机接收侧的路径节点集必然存在问题，而其中心交换机发送侧的路径节点集必然不存在问题。对于不跨接中心交换机的路径节点集，如果其对应的过程层报文在中心交换机中存在，则其中心交换机接收侧的路径节点集必然存在问题，而其中心交换机发送侧的路径节点集必然不存在问题。
S6、基于触发的断链信号相关的逻辑链路的起点、终点端口功率信息，进一步排除不存在问题的部分路径节点，对于可能存在问题的路径节点按出现的概率进行排序。
对于端口且是发送类型的路径节点，获取与之对应的端口发送功率信息，如果其发送功率范围在-20dBm～-14dBm(百兆光口，1310nm光纤)、-11.5dBm～-3dBm(千兆光口，1310nm光纤)或者-9dBm～-2.5dBm(千兆光口，850nm光纤)，则认为该节点必然不存在问题。借助这一处理逻辑，可以排除不存在问题的路径节点。
S7、将经过上述步骤排除之后的可能存在问题的路径节点集按照概率出现的大小排序即是最终诊断结果。
智能变电站过程层物理链路包含逻辑链路，而物理链路故障与否是逻辑链路相关的断链信号触发与否的充分必要条件。因此以逻辑链路相关的断链信号为出发点，可以实现物理链路故障诊断。本发明结合网络报文分析、装置状态监测量对智能变电站过程层物理链路故障进行诊断，旨在概率统计的基础之上，进一步缩小故障诊断的范围，以加强定位的精准性。
现以1台线路保护装置、1台母线保护装置、1台智能终端、1台过程层交换机为例，进行简要说明。线路保护装置的过程层报文同时被母线保护装置与智能终端订阅。现实际故障点是交换机至智能终端的光纤出现了问题，根据本发明的方法推断过程如下：
1)当智能终端侧接收不到该报文，会报出“接收线路保护装置XXX断链信号”。
2)基于这一断链信号，可以初步推断出线路保护装置发送口、线路保护装置至交换机的光纤、交换机对应接收口、交换机与智能终端连接的发送口、交换机至智能终端的光纤、智能终端的接收口存在问题。
3)由于母线保护装置也订阅线路保护装置发送的过程层报文。因此此时可以判断母线保护装置对应的断链信号是否处于触发状态。如果未处于触发状态，则线路保护装置发送口、线路保护装置至交换机的光纤、交换机对应接收口不存在问题。如果处于触发状态，此时基于线路保护装置发送的过程层报文信息调取网络分析的结果查看对应过程层报文是否存在于交换机中。如果存在，则线路保护装置发送口、线路保护装置至交换机的光纤、交换机对应接收口不存在问题；交换机与智能终端连接的发送口、交换机至智能终端的光纤、智能终端的接收口存在问题。如果不存在，则线路保护装置发送口、线路保护装置至交换机的光纤、交换机对应接收口存在问题；
4)基于上述判断，在2)中初步得到的节点集中排除线路保护装置发送口、线路保护装置至交换机的光纤、交换机对应接收口。
5)此时调取交换机与智能终端连接的发送口功率，检查其是否处于正常的范围，可以基于此排查该节点是否存在问题。
6)最终得到的结论是交换机至智能终端的光纤、智能终端的接收口存在问题。此结论与实际出现的故障点相比已经非常接近。
本发明通过结合网络报文分析与装置的光口功率信息，在概率统计的基础之上，进一步缩小故障诊断的范围。整个方法精准高效，能够快速定位智能变电站过程层物理链路的故障点，从而极大的提升了智能变电站此类缺陷的消缺效率。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围。凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均应在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种智能变电站过程层物理链路故障诊断的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、解析SCD文件，获取全站过程层逻辑链路的起点、终点信息，主要包括发送装置、发送端口、接收装置、接收端口；获取全站过程层交换机配置信息，交换机配置信息主要包括交换机名称、各端口编号以及各端口所连接设备与对应端口；获取与过程层逻辑链路相关的软压板、断链信号；
S2、基于解析SCD文件而来的信息，获取全站过程层逻辑链路的路径节点集；
S3、解析断链信号，获取与该断链信号相关的过程层报文信息，获取与该断链信号相关的逻辑链路信息；基于触发的断链信号相关的逻辑链路信息，结合概率统计，初步筛选出可能存在问题的路径节点集；
S4、遍历其余未触发的断链信号，确定与之相关的逻辑链路的路径节点是正常的，进一步排除不存在问题的路径节点；
S5、基于触发的断链信号相关的过程层报文信息，结合网络报文分析，进一步排除不存在问题的路径节点；
S6、基于触发的断链信号相关的逻辑链路的起点、终点端口功率信息，进一步排除不存在问题的路径节点；
S7、将经过上述步骤排除之后的可能存在问题的路径节点集按照概率出现的大小排序即是最终诊断结果。
2.根据权利要求1所述的智能变电站过程层物理链路故障诊断的方法，其特征在于：步骤S1中，将从SCD文件中解析出来的交换机配置信息单独存放至一个XML格式的文件中。
3.根据权利要求1所述的智能变电站过程层物理链路故障诊断的方法，其特征在于：步骤S2中，基于过程层逻辑链路的起点、终点，先找到起点与终点所连接的交换机，然后根据存储交换机信息的XML文件，采用广度优先的遍历方法，找到整个逻辑链路的路径节点集。
4.根据权利要求1所述的智能变电站过程层物理链路故障诊断的方法，其特征在于：步骤S2中所涉及的路径节点，分为端口、光纤、VLAN三种模型；其中端口表征过程层光纤端口，相同的端口节点按照承载功能的不同算作2个节点，即该端口发送为1个节点，该端口接收为1个节点；光纤表征过程层光纤端口之间的连接，相同的两个端口节点之间的先后顺序不同算作2个节点；VLAN表征交换机端口与端口之间的连接，相同的两个端口节点之间的先后顺序不同算作2个节点。
5.根据权利要求1所述的智能变电站过程层物理链路故障诊断的方法，其特征在于：步骤S3中，过程层报文信息包括APPID，逻辑链路信息包括相关联的发送、接收软压板，相关联的起点、终点端口功率，包含的路径节点集。
6.根据权利要求1所述的智能变电站过程层物理链路故障诊断的方法，其特征在于：步骤S5中，解析触发的断链信号，获取与之相关联的过程层报文信息，并向采集单元发出查询请求，根据采集单元反馈的关于此过程层报文的分析结果，做出相应的排除处理。
7.根据权利要求1所述的智能变电站过程层物理链路故障诊断的方法，其特征在于，步骤S5中，排除处理方法为：对于跨接中心交换机的路径节点集，如果其对应的过程层报文在中心交换机中不存在，则可认定其中心交换机发送侧的路径节点集必然存在问题；如果其对应的过程层报文在中心交换机中存在，则其中心交换机接收侧的路径节点集必然存在问题，而其中心交换机发送侧的路径节点集必然不存在问题；对于不跨接中心交换机的路径节点集，如果其对应的过程层报文在中心交换机中存在，则其中心交换机接收侧的路径节点集必然存在问题，而其中心交换机发送侧的路径节点集必然不存在问题。
8.根据权利要求1所述的智能变电站过程层物理链路故障诊断的方法，其特征在于：步骤S6中，对于端口且是发送类型的路径节点，获取与之对应的端口发送功率信息；对于百兆光口且使用1310nm光纤，其正常发送功率范围在-20dBm～-14dBm；对于千兆光口且使用1310nm光纤，其正常发送功率范围在-11.5dBm～-3dBm；对于千兆光口且使用850nm光纤，其正常发送功率范围在-9dBm～-2.5dBm；基于上述判断原则，判定该类路径节点是否存在问题。
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