CN111030910A - 环网节点通信状态监测方法、系统及测控装置和就地模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及环网节点通信状态监测方法、系统及测控装置和就地模块，属于智能变电站自动化系统通信技术领域。方法包括：测控装置通过HSR环网向各节点发送GOOSE应用报文；各节点判断在规定时间内接收不到GOOSE应用报文时，生成通信接收异常状态信号，将通信接收异常状态信号通过HSR环网发送至测控装置；测控装置根据各节点的通信接收异常状态信号，判断HSR环网上通信链路异常的节点。本发明的节点通信状态监测方法简单，且不需要额外增加监测帧，不增加报文量；不需要源MAC地址和目的组播MAC地址的映射，不需要单独的网络运维管理单元作为监视实现主体，利用环网内的测控装置作为监视实现主体，既能准确定位环网通信链路异常节点，又能节省监视成本。

Description

环网节点通信状态监测方法、系统及测控装置和就地模块

技术领域

本发明涉及环网节点通信状态监测方法、系统及测控装置和就地模块，属于智能变电站自动化系统通信技术领域。

背景技术

目前，智能变电站采用“三层两网”结构，由站控层、间隔层、过程层以及站控层网络、过程层网络组成，而过程层网络承载着与站内继电保护和自动化设备密切相关的采样值(SV)信息、GOOSE信息的传输业务，其中SV信息的主要特点是数据量大、占用带宽资源多；GOOSE信息主要包括设备状态信息和设备操作/跳闸命令两类，其中设备操作/跳闸命令的特点是实时性及优先级要求高。SV信息和GOOSE信息是智能变电站网络化的基础，过程层网络是影响变电站安全可靠运行的关键因素。从设计角度考虑，必须保证网络能够容忍多点故障，实现关键数据的高可靠、零丢包。目前，智能变电站的过程层网络普遍采用星形拓扑结构，组网方案已日渐成熟，但鉴于中心交换机对整个网络的影响，重要设备间的通信需构建2套独立的星形网络，这种方法的组网设备及施工费用较高。

为解决智能变电站存在的上述问题，进一步推进变电站“更安全、更可靠、更智能”，现有技术中采用高可用性无缝冗余(High Availability Seamless Redundancy，HSR)协议确保SV、GOOSE数据在环形拓扑中传输的零丢包，保障了业务传输的可靠性，并通过环网数据“直通转发”技术保障了业务传输的实时性，可满足变电站过程层网络SV采样值数据、GOOSE信息和IEEE1588对时等业务需求；此外，采用HSR技术组网不需要交换机，工程费用较低，组网简单，施工便利，相比于交换机组网方案具有竞争优势。

HSR协议采用节点冗余技术，在链路层上实现报文的“双发双收”，任意两个节点之间，报文有两条路径可以到达，由链路冗余控制模块选取先到的一帧报文，上送应用层。由于上层应用只收到一帧报文，一旦A/B端口接收中的一路故障或者发送方冗余发送一路异常，上层应用缺乏及时有效的监视手段。针对这种场景，IEC 62439-3标准要求通过对每个HSR实体建立一个可选的监视数据集与NodesTable表来统计各个监视状态信息，但并未给出在IEC 61850通信架构下的具体实施方案。

为解决上述问题，现有技术中，例如公告号为CN105827485B的中国发明专利提出的基于PRP和HSR网络的节点通信状态监视方法，采用HSR的监测帧可以实现冗余网络的节点状态监视，但存在以下不足：首先，要求HSR网络所有节点都开启监测帧功能，增加了报文量；其次，环网内节点不能独立完成监视，需要将各自NodesTable表(即节点通信表)所包含的信息分别发送给网络运维管理单元，由专门进行节点通信监测的网络运维管理单元统一实现监视，监测成本高，且为实现监测处理的信息量大，影响HSR网络中GOOSE应用报文(业务报文)的处理效率；最后，该方法采用的监测帧只能通过源MAC地址唯一的判别出发送IED设备，但是，在链路订阅关系中采用的是目的组播MAC地址，因此需要进行源MAC地址和目的组播MAC地址映射才能判断出异常节点，判断方法复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种HSR环网节点通信状态监测方法与系统，用于解决现有技术的节点通信状态监测方法复杂且监测成本高的问题。同时，还提供一种用于上述监测方法与系统的测控装置和就地模块，同样用于解决现有技术的节点通信状态监测方法复杂且监测成本高的问题。

本发明的HSR环网节点通信状态监测方法采用如下技术方案：

对于任一环网链路，该监测方法包括以下步骤：

1)测控装置通过HSR环网向各节点发送GOOSE应用报文；

2)各节点根据接收所述GOOSE应用报文，判断是否通信接收异常：当在规定时间内接收不到所述GOOSE应用报文时，生成通信接收异常状态信号，将所述通信接收异常状态信号通过HSR环网发送至测控装置；

3)测控装置根据各节点的通信接收异常状态信号，判断所述HSR环网上通信链路异常的节点。

本发明的HSR环网节点通信状态监测系统采用如下技术方案：

包括测控装置和就地模块，测控装置与各就地模块连接形成HSR环网，每个就地模块作为HSR环网中的一个节点，所述测控装置和就地模块用于实现上述的HSR环网节点通信状态监测方法。

上述两个技术方案的有益效果是：

本发明利用测控装置发送的GOOSE应用报文，各节点通过对接收的GOOSE应用报文判断是否通信接收异常，从而生成通信接收异常状态信号，并发送给测控装置，由测控装置收集这些信号，从而判断通信链路异常的节点。因此，本发明的节点通信状态监测方法简单，且不需要额外增加监测帧，仅需各节点发送通信接收异常状态信号即可，不增加报文量(由于就地模块本身就需要上送异常状态信号，用于实施查看就地模块的工况，因此各节点发送的通信接收异常状态信号并没有增加报文量)；不需要源MAC地址和目的组播MAC地址的映射，不需要单独的网络运维管理单元作为监视实现主体，利用环网内的测控装置作为监视实现主体，既能准确定位环网通信链路异常节点，又能节省监视成本。

由于测控装置通过两个接收端口分别接收两个环网链路上的GOOSE应用报文，当其两个接收端口均通信接收异常时，无法实现节点的通信状态监测，只有在至少一个接收端口通信接收正常时，才能够实现节点的通信状态监测。因此，进一步的，所述测控装置还通过HSR环网接收GOOSE应用报文，判断是否通信接收正常：当在规定时间内接收到包含应用标识的GOOSE应用报文时，判断通信接收正常。在测控装置至少有一个接收端口通信接收正常时，进行各节点的通信状态监测。

为了实现各节点的通信接收异常判断，进一步，各节点还用于对接收的GOOSE应用报文进行统计，统计的信息包括GOOSE应用报文的应用标识、端口接收帧数以及端口最后一帧报文的接收时刻；并根据所述统计的信息进行所述通信接收异常的判断。

为了实现通信链路异常节点的定位和显示，进一步，还包括：

测控装置确定HSR环网的通信拓扑结构，根据该通信拓扑结构，定位所述HSR环网上通信链路异常的节点，显示HSR环网上各节点的通信状态。

为了实现HSR环网的通信拓扑结构的确定，进一步，还包括：

扫描CCD文件，形成HSR环网内各设备间的连接关系；

依据HSR环网各节点的设备地址，确定各设备所属的节点位置，结合所述各设备间的连接关系，构建所述HSR环网的通信拓扑结构。

基于上述目的，一种测控装置的技术方案如下：

该测控装置通过HSR环网连接各节点，所述测控装置包括存储器和处理器，以及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器与所述存储器相耦合，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

1)通过HSR环网向各节点发送GOOSE应用报文；

2)通过HSR环网接收各节点发送的通信接收异常状态信号，根据各节点的通信接收异常状态信号，判断所述HSR环网上通信链路异常的节点；所述通信接收异常状态信号是各节点判断在规定时间内接收不到所述GOOSE应用报文而生成的。

上述技术方案的有益效果是：

利用测控装置在HSR环网中收集各节点发送的通信接收异常状态信号，从而判断通信链路异常的节点，方法简单，且不需要额外增加监测帧，仅需各节点发送通信接收异常状态信号即可，不增加报文量；不需要源MAC地址和目的组播MAC地址的映射，不需要单独的网络运维管理单元作为监视实现主体，利用环网内的测控装置作为监视实现主体，既能准确定位环网通信链路异常节点，又能节省监视成本。

为了实现各节点的通信状态监测，需保证测控装置至少有一个接收端口通信接收正常，因此，进一步的，所述处理器执行还用于所述计算机程序时实现以下步骤：

通过HSR环网接收GOOSE应用报文；

根据接收的GOOSE应用报文，判断是否通信接收正常：当在规定时间内接收到包含应用标识的GOOSE应用报文时，判断通信接收正常。

基于上述目的，一种就地模块的技术方案如下：

该就地模块作为HSR环网上的一个节点，并通过HSR环网连接测控装置和其他节点，所述就地模块包括存储器和处理器，以及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器与所述存储器相耦合，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

接收测控装置通过HSR环网发送的GOOSE应用报文；

根据接收所述GOOSE应用报文，判断是否通信接收异常：当在规定时间内接收不到所述GOOSE应用报文时，生成通信接收异常状态信号，将所述通信接收异常状态信号通过HSR环网发送至测控装置。

上述技术方案的有益效果是：

上述就地模块作为环网上的一个节点，利用测控装置发送的GOOSE应用报文，通过对接收的GOOSE应用报文判断是否通信接收异常，从而生成通信接收异常状态信号，并发送给测控装置，由测控装置收集这些信号，从而判断通信链路异常的节点。整个传输过程不需要额外增加监测帧，仅需各节点发送通信接收异常状态信号即可，不增加报文量。

为了实现节点的通信接收异常判断，进一步，所述处理器还用于执行所述计算机程序时实现以下步骤：

对接收的GOOSE应用报文进行统计，统计的信息包括GOOSE应用报文的应用标识、端口接收帧数以及端口最后一帧报文的接收时刻；根据所述统计的信息进行所述通信接收异常的判断。

附图说明

图1-1是系统实施例中典型的双母线接线线路间隔的电气主接线图；

图1-2是系统实施例中对应图1-1的HSR环网拓扑结构图；

图2-1是系统实施例中最大化双母线接线线路间隔的主接线图；

图2-2是系统实施例中对应图2-1的HSR环网拓扑结构图；

图3是方法实施例1中的HSR环网节点通信状态监测方法流程图；

图4是方法实施例1中的测控装置液晶界面展示的环网链路通信状态图；

图中的标号说明如下：

01，I母隔刀；02，II母隔刀；03，母线侧地刀；04，线路侧地刀；05，线路隔刀；06，线路地刀；07，PT隔刀；08，PT地刀；09，旁路刀闸；11，A相开关(或总开关)；12，B相开关；13，C相开关；15，间隔电流互感器；16，间隔电压互感器；

需要说明的是，标号11用于表示开关，在不需要三相开关时，11表示总开关，如1-1所示，在需要三相开关时，11表示A相开关，如图2-1所示。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

系统实施例：

典型的双母线接线线路间隔的电气主接线如图1-1所示，基于该线路间隔，其对应的HSR环网拓扑结构如图1-2所示，包括9个就地模块和1个测控装置，1号就地模块到16号就地模块分别对应图1-1中的I母隔刀01，II母隔刀02，母线侧地刀03，线路侧地刀04，线路隔刀05，线路地刀06，总开关11，间隔电流互感器15和间隔电压互感器16。

在HSR环网中以测控装置为起点，按照逆时针方向顺序，将1号就地模块到16号就地模块分别命名为节点1到节点9，每个设备节点包括A/B两个端口(图中称为A口和B口)，整个环网共包括20个通信链路，分别如图1-2中1A～9A、1B～9B以及①和②。其中，1A～9A表示设备节点1～9的A口通信链路，1B～9B表示设备节点1～9的B口通信链路，①和②分别表示测控装置A口和B口的通信链路，其中1A～9A和①构成的连接关系为HSR环网的一条环网链路(称链路A)，1B～9B和②构成的连接关系为另一条环网链路(称链路B)。

为了实现各节点的通信状态监测，本实施例提出一种HSR环网节点通信状态监测系统，包括测控装置和就地模块，测控装置与各就地模块连接形成图1-2所示的HSR环网，每个就地模块作为HSR环网中的一个节点，测控装置和各就地模块配合，共同实现HSR环网节点的通信状态监测。对任一条环网链路，具体实现的HSR环网节点通信状态监测方法如下：

1)测控装置通过HSR环网向各节点发送GOOSE应用报文，如设备操作命令；

2)各节点根据接收GOOSE应用报文，并对接收的GOOSE应用报文进行统计，统计的信息包括GOOSE应用报文的应用标识、端口接收帧数以及端口最后一帧报文的接收时刻；并根据统计的信息进行通信接收异常的判断。

具体判断是否通信接收异常的方法如下：根据端口接收帧数以及端口最后一帧报文的接收时刻计算含有该应用标识的GOOSE应用报文的实际接收时间，将该实际接收时间与规定时间进行比较，若在规定时间内接收到GOOSE应用报文，则判定为通信接收正常，生成通信接收正常状态信号，如采用低电平信号表示；若接收不到，则判定为通信接收异常，生成通信接收异常状态信号，如采用高电平信号表示，将通信接收异常状态信号通过HSR环网发送至测控装置。

3)测控装置根据各节点的通信接收异常状态信号，判断HSR环网上通信链路异常的节点。

下面举例来说明步骤2)和步骤3)的具体判断方法：假如图1-2中HSR环网上的通信链路4B断开，那么由于在这条环网链路上发送的GOOSE应用报文的方向为顺时针方向，按照上述步骤2)中的内容，节点5至节点9能够正常接收GOOSE应用报文，判定通信接收正常，可通过另一条环网链路(链路B)向测控装置发送通信接收正常状态信号(为GOOSE信号)；而节点1至节点4在这条环网链路上接收不到GOOSE应用报文，判定为通信接收异常，通过此条环网链路(链路A)向测控装置发送通信接收异常状态信号(为GOOSE信号)。

测控装置从链路A接收到通信接收异常状态信号，以及从链路B接收到通信接收正常状态信号后，根据通信接收异常状态信号是由节点1至节点4发送的，通信接收正常状态信号是由节点5至节点9发送的，能够判断出是链路B上的通信链路4B断开，确定通信链路异常的为节点4。

本发明的监测系统实现上述节点监测功能的前提是，至少通信链路①和②中的一个应该正常，为此，测控装置还通过HSR环网接收GOOSE应用报文(一般为节点发送的状态信息)，判断是否通信接收正常：若在规定时间内接收到包含应用标识的GOOSE应用报文时，则判断通信接收正常；若接收不到，则判断通信接收异常，具体判断过程请参考步骤2)，与节点判断是否通信接收异常的方式相同。例如，测控装置判断出通信链路①的通信接收异常，通信链路②的通信接收正常时，对于链路A上的GOOSE应用报文，节点发出的状态信号(通信接收异常状态信号和通信接收正常状态信号)，测控装置能够通过链路B接收到，在测控装置至少有一个接收端口通信接收正常时，进行各节点的通信状态监测。

当测控装置判定为通信链路①和②均通信接收异常时，会先报通信链路①和②通信异常，在完成通信链路①或②维修后，至少使其中之一的通信链路通信接收正常后，才能继续进行环网其他各节点的通信状态监测。

本实施例中，测控装置中的CPU需确定HSR环网的通信拓扑结构，根据该通信拓扑结构，结合通信链路异常节点的判断，定位HSR环网上通信链路异常的节点，并通过显示器显示HSR环网上各节点的通信状态，并上送告警信号。

具体的，HSR环网的通信拓扑结构的确定步骤如下：

扫描CCD文件，形成HSR环网内各设备间的连接关系；

依据HSR环网各节点的设备地址，确定各设备所属的节点位置，结合各设备间的连接关系，构建HSR环网的通信拓扑结构。

本发明的监测系统，利用GOOSE应用报文实现HSR环网节点通信状态的及时准确监视，不额外增加监视帧的传输，不增加报文量，不需要源MAC地址和目的组播MAC地址的映射，不需要单独的网络运维管理单元作为监视实现主体，环网内测控装置作为监视实现主体，既能准确定位环网通信链路异常节点，又能实时展示环网节点通信状态并上送告警信号，提高了网络通信的可靠性和通信带宽利用率，提升了运维便捷性。

需要说明的是，本实施例中的节点通信状态监测系统能够实现的监测方法并不限于上面的一种，作为其他实施方式，测控装置还可以仅通过各节点上传的通信接收异常状态信号，判断HSR环网上通信链路异常的节点，而不必结合通信接收正常状态信号。例如，作为其他实施方式，测控装置也可以仅通过由节点1至节点4发送的通信接收异常状态信号，判断出链路B上的通信链路4B断开，确定通信链路异常的为节点4。相比较而言，通过通信接收异常状态信号和通信接收正常状态信号结合判断通信链路的方式更加可靠。

以上是以9个节点和1个测控装置为例，来阐述本实施例中的节点通信状态监测系统，而在实际应用中，HSR环网中的节点需要根据具体情况来确定，但是对各节点的通信状态监测方法的原理相同，例如图2-1所示的最大化双母线接线线路间隔的主接线图，其构成的环网包括16个节点和1个测控装置(图中显示为间隔测控装置)，如图2-2所示。16个节点中的14个节点(不包括公用就地模块和备用就地模块)分别对应图2-1中的I母隔刀01，II母隔刀02，母线侧地刀03，线路侧地刀04，线路隔刀05，线路地刀06，PT隔刀07，PT地刀08，旁路刀闸09，A相开关11，B相开关12，C相开关13，间隔电流互感器15和间隔电压互感器16。其中，公用就地模块和备用就地模块是实际系统中存在的两个就地模块，不对应图2-1中的器件，这两个就地模块去掉或增加不影响本发明的实施，因此，针对图2-2中的HSR环网，其通信状态监测系统是由1个测控装置和16个就地模块构成的，具体实现的通信状态监测方法与图1-2中通信状态监测系统实现的方法相同，不再赘述。

方法实施例1：

本实施例提出一种HSR环网节点通信状态监测方法，适用于系统实施例中提到的两种监测系统，该方法首先对HSR环网内的通信设备进行分类建模；通过扫描CCD文件，确定各设备节点间的连接关系，结合环网上各节点设备地址，形成环网通信拓扑结构；然后对节点的A/B两个端口接收的GOOSE应用报文进行统计，生成对应端口的通信接收异常状态GOOSE信号；最后在HSR环网通信拓扑的基础上，根据所有通信设备A/B端口通信接收异常状态GOOSE报文，进行网络拓扑扫描，准确定位环网通信链路异常节点，实时展示环网节点通信状态并上送告警信号。

下面以第三代智能变电站最大化双母线(带旁母)接线线路间隔为例进行说明，其电气主接线和HSR环网配置如图2-1和图2-2所示。具体实现流程如图3所示，包括以下步骤：

1.对HSR环网内的通信设备进行分类建模。

具体的，根据第三代智能变电站总体方案和环网通信业务需求，所有的就地模块都有GOOSE或SV上行报文，发送给测控装置，测控装置发送GOOSE报文到所有就地模块。HSR环网内所有通信设备，包括就地模块和测控装置都需要建立61850通信模型，其中就地模块传输的为GOOSE开入开出信息、SV采样信息，测控装置传输的包括过程层GOOSE开入开出信息、SV采样信息和站控层MMS信息。

2.通过CCD扫描各设备间的连接关系，结合环网各节点设备地址，形成环网通信拓扑结构。

具体的，HSR环网最多包括16个就地模块和一个测控装置，对本实施例而言，首先通过扫描测控装置CCD文件，获取环内就地模块数量和设备间的连接关系，然后结合环网节点设备地址定值，形成环网通信拓扑结构，如图2-2所示。

3.分别对节点的A/B两个端口接收的GOOSE应用报文进行统计，生成对应端口的通信接收异常状态GOOSE信号。

具体的，环网内所有就地模块均接收测控装置的GOOSE发送信息(即GOOSE应用报文)，就地模块分别对A/B两个端口接收的GOOSE报文进行统计，统计信息包括接收的GOOSE报文应用标识、端口A/B接收帧数、端口A/B最后一帧报文接收时刻。在规定时间内收到测控装置发出的GOOSE报文，则将通信接收异常状态置0，反之，将通信接收异常状态置1。

为了说明此步骤，以图1-2的HSR环网为例，假设图中通信链路4B异常，则环网中节点1～4的B端口均不能正常接收测控装置的GOOSE应用报文，对应的B口通信接收异常状态置1，节点5～9的B端口能正常接收测控装置的GOOSE应用报文，对应的B口通信接收异常状态置0，同时，所有9个节点的A端口不受影响，均能正常接收测控装置的GOOSE报文，对应的A口通信接收异常状态置0，根据这些状态生成对应端口的通信接收异常状态GOOSE信号。

4.在HSR环网通信拓扑的基础上，根据所有通信设备A/B端口通信接收异常状态GOOSE报文，进行网络拓扑扫描，准确定位环网通信链路异常节点，实时展示环网节点通信状态并上送告警信号。

为了说明此步骤，仍以图1-2所示的HSR环网为例，测控装置先依据自身接收的GOOSE应用报文进行统计，判断本装置A/B端口接收是否正常，判断方法与节点对A/B端口的判断方法一致。

如果判断为本装置A/B端口接收均不正常(即双端异常)，则定位图1-2中①和②通信链路异常，同时，由于测控装置链路中断接收不到就地模块GOOSE报文，不再判别环网其他链路通信状态；如果测控装置A/B端口接收均正常(即双端正常)，则根据各就地模块A/B端口通信接收异常状态GOOSE报文，综合判断环网其他链路通信状态判断异常节点，判别方法参见步骤3；如果测控装置A/B端口其中一个不正常(单端异常)，则首先定位该端口对应通信链路异常，同时，根据另一个正常端口接收的就地模块A/B端口通信接收异常状态GOOSE报文，综合判断环网其他链路通信状态，判别方法参见步骤3。

准确定位环网通信链路异常节点后，测控装置在液晶界面上以图形化方式展示，并上送告警信号。结合图1-2中的HSR环网，假设图1-2中4B通信链路异常，测控装置液晶界面展示的环网链路通信状态如图4所示，在HSR环网节点4(4号就地模块)的B接收端口通信链路打“X”，表示该端口通信链路异常，同时，上送“4号就地模块B接收端口异常”告警信号。

方法实施例2：

相对于方法实施例1而言，本实施例提出另一种HSR环网节点通信状态监测方法，对于任一环网链路，该监测方法包括以下步骤：

1)测控装置通过HSR环网向各节点发送GOOSE应用报文；

2)各节点根据接收GOOSE应用报文，判断是否通信接收异常：当在规定时间内接收不到GOOSE应用报文时，生成通信接收异常状态信号，将通信接收异常状态信号通过HSR环网发送至测控装置；

3)测控装置根据各节点的通信接收异常状态信号，判断HSR环网上通信链路异常的节点。

由于系统实施例中记载有上述监测方法的具体步骤，且在系统实施例中进行了清楚、完整的介绍，因此本实施例不再赘述。另外，本实施例中的节点通信状态监测方法同样适用于系统实施例中提到的两种监测系统。

测控装置实施例1：

为了实现上述监测方法实施例1中对各节点的通信状态监测，本实施例提出了一种测控装置，包括CPU插件、过程层接口插件和通讯显示模块，CPU插件和过程层接口插件及通讯显示模块连接，过程层接口插件用于接收、发送过程层GOOSE报文，统计GOOSE报文信息，并将得到的信息转发给CPU插件。

CPU插件通过扫描CCD文件，确定各设备间的连接关系，结合环网各节点设备地址，形成环网通信拓扑结构，对接收的GOOSE报文统计信息以及其他通信设备A/B端口通信接收异常状态GOOSE报文进行识别判断，准确定位环网通信链路异常节点，并将得到的环网节点通信异常状态发送给通讯显示模块。

通讯显示模块用于将环网节点通信状态以图形化方式在液晶界面展示，并和站控层设备通讯，上送通信链路异常告警信号。本实施例中，测控装置具备液晶显示器，具备过程层通信接口，具备站控层通信接口，用于上传告警信号。

本发明的测控装置能够基于GOOSE报文实现HSR环网节点通信状态的实时、准确监测，测控装置液晶以图形化方式展示并上送告警信号，直观地展示异常节点状态，及时提醒运维人员。

作为其他实施方式，采用上述测控装置的硬件构成，同样能够实现监测方法实施例2中的监测方法，以及系统实施例中的监测方法。

测控装置实施例2：

为了实现上述监测方法实施例2中对各节点的通信状态监测，本实施例提出一种测控装置，包括存储器和处理器，以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机程序，处理器与存储器相耦合，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：

1)通过HSR环网向各节点发送GOOSE应用报文；

2)通过HSR环网接收各节点发送的通信接收异常状态信号，根据各节点的通信接收异常状态信号，判断HSR环网上通信链路异常的节点；通信接收异常状态信号是各节点判断在规定时间内接收不到GOOSE应用报文而生成的。

由于处理器执行计算机程序时实现的步骤对应为测控装置在实现节点通信状态监测过程中进行的工作，具体步骤参考上述系统实施例中测控装置进行的步骤，本实施例不再赘述。

就地模块实施例：

本实施例提出一种就地模块，该就地模块作为HSR环网上的一个节点，并通过HSR环网连接测控装置和其他节点，具体的，就地模块包括存储器和处理器，以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机程序，处理器与存储器相耦合，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：

接收测控装置通过HSR环网发送的GOOSE应用报文；

根据接收GOOSE应用报文，判断是否通信接收异常：当在规定时间内接收不到GOOSE应用报文时，生成通信接收异常状态信号，将通信接收异常状态信号通过HSR环网发送至测控装置。

由于处理器执行计算机程序时实现的步骤对应为在实现节点通信状态监测过程中就地模块进行的工作，具体步骤参考上述系统实施例中就地模块(即HSR网的节点)进行的步骤，本实施例不再赘述。

另外，本实施例中的处理器既可以是微处理器，如ARM等，也可以是可编程芯片，如FPGA、DSP等。

Claims (10)

1.一种HSR环网节点通信状态监测方法，其特征在于，对于任一环网链路，该监测方法包括以下步骤：

1)测控装置通过HSR环网向各节点发送GOOSE应用报文；

2)各节点根据接收所述GOOSE应用报文，判断是否通信接收异常：当在规定时间内接收不到所述GOOSE应用报文时，生成通信接收异常状态信号，将所述通信接收异常状态信号通过HSR环网发送至测控装置；

3)测控装置根据各节点的通信接收异常状态信号，判断所述HSR环网上通信链路异常的节点。

2.根据权利要求1所述的HSR环网节点通信状态监测方法，其特征在于，所述测控装置还通过HSR环网接收GOOSE应用报文，判断是否通信接收正常：当在规定时间内接收到包含应用标识的GOOSE应用报文时，判断通信接收正常。

3.根据权利要求1或2所述的HSR环网节点通信状态监测方法，其特征在于，各节点还用于对接收的GOOSE应用报文进行统计，统计的信息包括GOOSE应用报文的应用标识、端口接收帧数以及端口最后一帧报文的接收时刻；并根据所述统计的信息进行所述通信接收异常的判断。

4.根据权利要求1所述的HSR环网节点通信状态监测方法，其特征在于，还包括：

测控装置确定HSR环网的通信拓扑结构，根据该通信拓扑结构，定位所述HSR环网上通信链路异常的节点，显示HSR环网上各节点的通信状态。

5.根据权利要求4所述的HSR环网节点通信状态监测方法，其特征在于，确定所述HSR环网的通信拓扑结构包括：

扫描CCD文件，形成HSR环网内各设备间的连接关系；

依据HSR环网各节点的设备地址，确定各设备所属的节点位置，结合所述各设备间的连接关系，构建所述HSR环网的通信拓扑结构。

6.一种测控装置，该测控装置通过HSR环网连接各节点，其特征在于，所述测控装置包括存储器和处理器，以及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器与所述存储器相耦合，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

1)通过HSR环网向各节点发送GOOSE应用报文；

2)通过HSR环网接收各节点发送的通信接收异常状态信号，根据各节点的通信接收异常状态信号，判断所述HSR环网上通信链路异常的节点；所述通信接收异常状态信号是各节点判断在规定时间内接收不到所述GOOSE应用报文而生成的。

7.根据权利要求6所述的测控装置，其特征在于，所述处理器执行还用于所述计算机程序时实现以下步骤：

通过HSR环网接收GOOSE应用报文；

根据接收的GOOSE应用报文，判断是否通信接收正常：当在规定时间内接收到包含应用标识的GOOSE应用报文时，判断通信接收正常。

8.一种就地模块，该就地模块作为HSR环网上的一个节点，并通过HSR环网连接测控装置和其他节点，其特征在于，所述就地模块包括存储器和处理器，以及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器与所述存储器相耦合，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

接收测控装置通过HSR环网发送的GOOSE应用报文；

根据接收所述GOOSE应用报文，判断是否通信接收异常：当在规定时间内接收不到所述GOOSE应用报文时，生成通信接收异常状态信号，将所述通信接收异常状态信号通过HSR环网发送至测控装置。

9.根据权利要求8所述的就地模块，其特征在于，所述处理器还用于执行所述计算机程序时实现以下步骤：

对接收的GOOSE应用报文进行统计，统计的信息包括GOOSE应用报文的应用标识、端口接收帧数以及端口最后一帧报文的接收时刻；根据所述统计的信息进行所述通信接收异常的判断。

10.一种HSR环网节点通信状态监测系统，其特征在于，包括测控装置和就地模块，测控装置与各就地模块连接形成HSR环网，每个就地模块作为HSR环网中的一个节点，所述测控装置和就地模块用于实现如权利要求1-5任一项所述的HSR环网节点通信状态监测方法。

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