CN111181630B - 变电站过程层网络备用光纤光口切换的方法及电子设备 - Google Patents

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CN111181630B CN202010006840.4A CN202010006840A CN111181630B CN 111181630 B CN111181630 B CN 111181630B CN 202010006840 A CN202010006840 A CN 202010006840A CN 111181630 B CN111181630 B CN 111181630B
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Abstract

本申请涉及电力设备技术领域，特别地，涉及一种变电站过程层网络备用光纤光口切换的方法及电子设备。本申请提供一种变电站过程层网络备用光纤光口切换的方法，包括：接收设备通过主光纤接收来自发送设备的报文得到主光纤光口的状态指标，网络状态指标不满足备光口启动判据时，接收设备通过备用光口持续发送用于监控主光纤光口的反馈心跳报文至所述发送设备，当网络状态指标满足备用光口启动判据时，接收设备通过备用光纤光口发送用于切换备用光纤光口的GOOSE突发报文至所述发送设备；接收设备通过备用光纤光口接收到来自发送设备的报文后，停止发送报文至发送设备，接收设备发出主光纤光口告警和备用光纤光口备用信息，完成备用光纤光口的切换。

Description

变电站过程层网络备用光纤光口切换的方法及电子设备
技术领域
本申请涉及电力设备技术领域，特别地，涉及一种变电站过程层网络备用光纤光口切换的方法及电子设备。
背景技术
鉴于光纤通信具有抗干扰能力强，光纤造价低，运行能耗小等优势，常规变电站的二次电缆回路逐渐被智能变电站的光纤通信网络取代。过程层网络是联系过程层和间隔层设备的重要纽带，承担着两层设备之间的数据传输任务，是二次系统功能实现的重要保障之一。当主光纤光口出现故障时，通过备用光纤光口传输数据给原发送设备。
在现有的一些备用光纤光口切换的方法实现中，通过屏体把手开关控制光机械开关的出射光路切换，光切换压板连接在相应的光纤通信网络线路中，在光纤网络检测到发生故障时，旋转下屏体把手开关，使原来光传输路径发生改变，快速切换到备用网络，切断原来的故障网络。
但是，上述方案需要的光切换压板含有手把开关、继电器、旋转棱镜，还需要借助网络测试仪和增加供电电源，方案构件多且复杂，并且只有当光纤网络光纤断裂或传输发生故障时才能预警切换，时效性差，可靠性低。
发明内容
本申请提供了一种变电站过程层网络备用光纤光口切换的方法及电子设备，通过设置备用、主用光纤光口，备用光纤光口启动判据完成备用光纤光口的切换，不需要任何能动机构，一定程度上可以解决无法在故障发生前及时准确的完成主光纤光口到备用光纤光口的切换。
本申请的实施例是这样实现的：
本申请实施例第一方面提供一种变电站过程层网络备用光纤光口切换的方法，包括：
接收设备通过主光纤光口接收来自发送设备的报文得到所述主光纤光口的网络状态指标，所述网络状态指标包括间隔抖动，丢帧率，接收光功率；
当所述网络状态指标不满足备用光纤光口启动判据时，所述接收设备通过备用光纤光口持续发送用于监控主光纤光口的反馈GOOSE心跳报文至所述发送设备；
当所述网络状态指标满足备用光纤光口启动判据时，所述接收设备通过备用光纤光口发送用于切换备用光纤光口的GOOSE突发报文至所述发送设备；
所述接收设备通过所述备用光纤光口接收到来自所述发送设备的报文后，停止发送报文至所述发送设备；
所述接收设备发出主光纤光口告警和备用光纤光口备用信息，完成备用光纤光口的切换。
可选地，所述GOOSE心跳报文为预设频率为1HZ的GOOSE心跳报文，用于表示备用光纤光口不启动；
所述GOOSE突发报文为预设频率为1000Hz的GOOSE突发报文，用于表示启动所述备用光纤光口。
可选地，所述备用光纤光口启动判据包括：单指标启动判据和综合指标启动判据。
可选地，所述单指标启动判据具体为至少任一所述网络状态指标超过其设定的启动阈值，且所述超过其设定的启动阈值的任一网络状态指标的持续时间大于等于其设定的最小保持时间，满足所述备用光纤光口启动判据。
可选地，所述综合指标启动判据具体为：
网络状态指标的综合评估结果表示为：d＝ktdt+kpdp+kwdw
其中，dt为间隔抖动的危害程度，dw为丢帧率的危害程度，dp为接收光功率的危害程度，kt、kp、kw为权系数；
当d大于等于其设定阈值dset且大于等于其设定的最小综合评估时间，备用光纤光口启动，满足所述备用光纤光口启动判据。
可选地，所述权系数的取值范围为1-3；所述阈值dset取值范围为100-300。
可选地，所述主光纤光口包括发送设备的主光口和接收设备的主光口；所述备用光纤光口包括发送设备的备用光口和接收设备的备用光口。
可选地，所述间隔抖动的危害程度dt表示为：
dt＝|t|a
所述丢帧率的危害程度dw表示为：
dw＝wb
所述接收光功率的危害程度dp表示为：
dp＝|p-pm|c
其中，p为接收光功率，pm为接收光功率理想值，t为间隔抖动，w为丢帧率，a为常数，b为常数，c为常数。
本申请实施例第二方面提供一种电子设备，所述设备包括至少一个处理器以及至少一个存储器；所述至少一个存储器用于存储计算机指令；所述至少一个处理器用于执行所述计算机指令中的至少部分指令以实现如本申请实施例第一方面发明内容中任意一项所述的方法。
本申请实施例第三方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，当所述计算机指令中的至少部分指令被处理器执行时，实现如本申请实施例第一方面发明内容中任意一项所述的方法。
本申请的有益效过：本申请实施例建立过程层网络备用光纤光口，利用已有的间隔层设备报文接收设备完成对过程层网络的监控，借助GOOSE报文反馈机制和发送接收设备的配合，通过程序自动完成备用光纤光口的切换；利用备用切换程序完成备用光纤光口的切换，不需要任何能动机构；在备用光纤光口启动判据可以设定启动阈值，一定程度上可以在故障发生之前或故障发生瞬间，完成主光纤光口到备用光纤光口的切换，时效性好，可靠性高。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本申请实施例一种变电站过程层网络备用光纤光口切换的方法的硬件示意图；
图2示出了本申请实施例间隔抖动危害程度量化方法示意图；
图3示出了本申请实施例丢帧率危害程度量化方法示意图；
图4示出了本申请实施例接收光功率危害程度量化方法示意图；
图5示出了本申请实施例备用光纤光口单指标启动判据示意图；
图6示出了本申请实施例接收设备备用光纤光口切换流程图；
图7示出了本申请实施例发送设备备用光纤光口切换流程图；
图8示出了本申请实施例一种变电站过程层网络备用光纤光口切换仿真网络结构示意图；
图9示出了本申请实施例主链路正常运行仿真波形图；
图10示出了本申请实施例主链路和备用链路常态仿真流量状态波形图；
图11示出了本申请实施例间隔抖动在允许范围时的报文流量示意图；
图12示出了本申请实施例丢帧率仿真波形图；
图13示出了本申请实施例接收光功率仿真波形图；
图14示出了本申请实施例综合指标判据仿真波形图；
图15示出了本申请实施例综合指标判据仿真报文流量波形图。
具体实施方式
为使本申请示例性实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请示例性实施例中的附图，对本申请示例性实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的示例性实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
基于本申请中示出的示例性实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。此外，虽然本申请中公开内容按照示范性一个或几个实例来介绍，但应理解，可以就这些公开内容的各个方面也可以单独构成一个完整技术方案。
应当理解，本申请中说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，例如能够根据本申请实施例图示或描述中给出那些以外的顺序实施。
此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖但不排他的包含，例如，包含了一系列组件的产品或设备不必限于清楚地列出的那些组件，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它组件。
本申请中使用的术语“模块”，是指任何已知或后来开发的硬件、软件、固件、人工智能、模糊逻辑或硬件或/和软件代码的组合，能够执行与该元件相关的功能。。
本说明书通篇提及的“多个实施例”、“一些实施例”、“一个实施例”或“实施例”等，意味着结合该实施例描述的具体特征、结构或特性包括在至少一个实施例中。因此，本说明书通篇出现的短语“在多个实施例中”、“在一些实施例中”、“在至少另一个实施例中”或“在实施例中”等并不一定都指相同的实施例。此外，在一个或多个实施例中，具体特征、结构或特性可以任何合适的方式进行组合。因此，在无限制的情形下，结合一个实施例示出或描述的具体特征、结构或特性可全部或部分地与一个或多个其他实施例的特征、结构或特性进行组合。这种修改和变型旨在包括在本申请的范围之内。
依据现有智能变电站的“三层两网”架构，过程层网络问题时有发生，如光纤光口故障所带来的发送间隔抖动异常、丢帧率过高、信息传输中断等问题，进而导致二次系统功能失效，给一次系统正常运行带来安全隐患。为此，本申请提出一种变电站过程层网络备用光纤光口切换的方法及装置，对主光纤光口链路状态进行监控，利用主光纤光口链路状态，包括间隔抖动、丢帧率、接收光功率等指标的监控，建立备用光纤光口启动判据；还建立了一种GOOSE报文反馈机制，当主光纤光口出现故障时，通过备用光纤光口传输GOOSE突发报文给原发送设备，最终能完成故障主光纤光口到备用光纤光口的切换工作，从而提高了智能变电站过程层网络的可靠性。
GOOSE(generic object oriented substation event)是面向通用对象的变电站事件，用于实现在多IED(智能电子设备)之间的信息传递。
SV(sampled value)采样值数字化传输信息，基于发布/订阅机制，是过程层与间隔层设备之间通信的重要组成部分。
成熟的光纤通信技术为变电站的全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化创造了条件，从根本上改变了变电站的通信方式。鉴于光纤通信具有抗干扰能力强，光纤造价低，运行能耗小等优势，常规变电站的二次电缆回路逐渐被智能变电站的光纤通信网络取代。
智能变电站过程层网络采用SV和GOOSE报文服务，SV和GOOSE报文采用主动无须应答确认的重传机制，智能变电站过程层网络有数据流量大的特点，使得光模块长时间处于高损耗状态，而且受运行环境的影响，光模块故障率偏高，表现为发送间隔抖动异常、丢帧率过高、通信链路中断、接收光功率异常等。
本申请实施例建立过程层网络备用光纤光口，提高过程层网络可靠性。在现有设备的基础上只需要增加备用光纤和备用光口，在信息的收发端需要一些简单的监控和备用切换程序。利用已有的间隔层设备，例如报文接收设备完成对过程层网络的监控，借助GOOSE报文反馈机制和发送接收设备的配合，通过程序自动完成备用光纤光口的切换。利用备用切换程序完成备用光纤光口的切换，不需要任何能动机构。在备用光纤光口启动判据可以设定启动阈值，一定程度上可以在故障发生之前或故障发生瞬间，完成主光纤光口到备用光纤光口的切换，时效性好，可靠性高。
本申请提供了一种变电站过程层网络备用光纤光口切换的方法。
图1示出了本申请实施例一种变电站过程层网络备用光纤光口切换的方法的硬件示意图。
如图1所示，具体地示出了应用所述方法的硬件连接结构和连接关系，报文发送设备和接收设备是指过程层和间隔层设备。
报文发送设备含有主光口1和备用光口1，报文接收设备含有主光口2和备用光口2。
主光口1是工作在发送模式，主光口2工作在接收模式，主光口1和主光口2通过主光纤连接。
备用光口1和备用光口2工作在收发模式，通过备用光纤连接。同时，所述接收设备具有能够检测接收光功率功能。
下面对一种变电站过程层网络备用光纤光口切换的方法的工作原理进行阐述。
主光纤光口包括主光口1和主光口2，备用光纤光口包括备用光口1和备用光口2。
主光纤光口在正常工作状态下，发送设备的主光口1发送数据，数据经过主光纤到达接收设备的主光口2。所述接收设备能够完成对主光纤光口的状态监控，监控指标包括间隔抖动、丢帧率和光接收功率，通过备用光纤光口启动判据来决定是否启动备用光纤光口。
主光纤光口在正常工作状态下，备用光纤光口启动判据不满足，不启动备用光纤光口，接收设备通过备用光口2向发送设备发送含有主光纤光口状态指标和备用光纤光口不启动结果的GOOSE心跳报文(发送频率1Hz)，发送设备收到此报文后不做任何处理。
主光纤光口在故障发生前或故障发生时，接收设备采集的主光纤光口状态指标满足备用光纤光口启动判据，接收设备通过备用光口2和备用光纤向发送设备发送含有主光纤光口状态指标和备用光纤光口启动结果的GOOSE突发报文(发送频率1000Hz)，发送设备接收到所述GOOSE突发报文后，启动备用光纤光口，备用光纤光口取代主光纤光口，原主光纤光口传输的数据转移到备用光纤光口。
下面将对所述备用光纤光口启动判据进行阐述，包括以下几个方面。
第一，过程层网络状态指标及其危害程度量化方法.
继电保护及其他二次系统功能的实现对过程层网络都有一定要求，比如间隔抖动、丢帧率、接收光功率要求等，本申请实施例选择间隔抖动、丢帧率和接收光功率作为过程层网络状态指标。
SV报文发送频率一般稳定在4000Hz，相应地具有稳定的发送间隔0.25ms，检验要求间隔抖动在±10us之内，当保护装置检测到间隔抖动超出范围时，保护将会闭锁，引起保护失效。
过程层网络数据流量大，光模块损耗严重，随着损耗加剧，光模块的发送处理性能降低，会导致间隔抖动异常。
通信中断可以看成是间隔抖动异常的一种状态，间隔抖动无限大。报文接收端可以通过接收的报文计算出间隔抖动。
图2示出了本申请实施例间隔抖动危害程度量化方法示意图。
横坐标为间隔抖动t，纵坐标为间隔抖动危害程度dt，可以发现，所述间隔抖动绝对值越大，所述间隔抖动危害程度越严重。
其中，Tup表示系统所允许的间隔抖动的上限值，间隔抖动超越所述上限值会导致装置闭锁告警；
Tset表示备用光纤光口启动间隔抖动阈值，为备用光纤光口启动判据之一。
Tsen为间隔抖动备用灵敏系数，表示如下：
Tsen＝Tup/Tset
危害程度dt与间隔抖动t的函数关系表示如下：
dt＝|t|a
其中，间隔抖动t以us为单位，a为常数，a取值可以为2-3。
光纤光口损坏或受到干扰会产生误码，接收端可以通过报文帧的CRC校验码来判断是否有误码产生。
若CRC校验错误，说明收到报文帧含有误码，有问题的数据帧不能被使用，接收端丢弃该错误报文，即产生丢帧。少量丢帧可以通过重传机制利用下一时刻正确的数据帧，但是连续大量的丢帧，对继电保护及其他二次系统造成很大影响，引起装置闭锁，检验要求SV报文丢帧率小于10-9。
图3示出了本申请实施例丢帧率危害程度量化方法示意图。
横坐标为丢帧率w，纵坐标为丢包危害程度dw，可以发现，丢帧率越高对系统危害程度越严重。
其中，wup表示系统所允许的丢帧率上限值，丢帧率超过上限，则接收装置闭锁告警。
wset表示备用光纤光口启动丢帧率阈值，为备用光纤光口启动判据之一。
设wsen为丢帧率备用灵敏系数，表示如下：
wsen＝wup/wset
所述危害程度dw与所述丢帧率w的函数关系表示如下：
dw＝wb
其中，b为常数，在本实施例中，b取值为2～3，所述丢帧率w的单位取10-10。
接收光功率必须保持在一段合理范围内才能保证信息传输的正确性，光纤光口损耗加剧或故障都会影响接收光功率的变化，设备检测到接收光功率过低或过高，会对告警并闭锁装置。
保护装置可以检测接收光功率，要求接收光功率在-31dBm至-14dBm范围内。
图4示出了本申请实施例接收光功率危害程度量化方法示意图。
横坐标为接收光口的接收光功率p，纵坐标为接收光功率引起的危害程度dp，接收光功率离合理功率差越大对系统危害程度越严重。
其中，pup、pdown分别表示接收光功率上限和下限，接收光功率超过所述上限和所述下限会造成装置闭锁告警，psetu表示备用光纤光口启动接收光功率上限阈值，psetd表示备用光纤光口启动接收光功率下限阈值，为备用光纤光口启动判据之一。
pm表示接收光功率理想值，在此接收光功率下，系统受影响程度最小。
取Psen＝Pup/Psetu和Psen＝Psetd/Pdown分别为接收光功率上下限备用灵敏系数。
危害程度dp与接收光功率p可以取如下函数关系。
dp＝|p-pm|c
其中，接收光功率p单位取dBm，c为常数，在本实施例中，c的取值范围可以为2至3。
下面将对备用光纤光口启动判据进行阐述。
建立光纤光口备用切换判据，使主光纤光口发生故障时或发生故障前可以快速切换到备用光纤光口。
备用光纤光口判据由两部分组成，一部分是依靠各个指标的设定阈值来判断是否启动备用，为备用光纤光口单指标启动判据；另一部分是根据综合所有网络状态指标来决定是否启动备用，为备用光纤光口综合指标启动判据。
下面将对备用光纤光口单指标启动判据进行阐述。
图5示出了本申请实施例备用光纤光口单指标启动判据示意图。
其中，Tset表示备用光纤光口启动间隔抖动阈值，tt为超出所述备用光纤光口启动间隔抖动阈值最小保持时间。
psetu表示备用光纤光口启动接收光功率上限阈值，psetd表示备用光纤光口启动接收光功率下限阈值，tp接收接收光功率超出所述备用光纤光口启动接收光功率上限阈值，或备用光纤光口启动接收光功率下限阈值的最小保持时间。
wset表示备用光纤光口启动丢帧率阈值，tw为丢帧率超出所述备用光纤光口启动丢帧率阈值最小保持时间。
上述各个启动阈值可由用户根据不同二次系统要求设定，一般保护要求高，阈值可以设置严格苛刻一点，相应参数的灵敏系数高，过程层网络状态指标灵敏系数可以取1.5至2，测量用要求低，阈值可以设定宽松一点，所述过程层网络状态指标的灵敏系数可以取值1至1.5，相应的灵敏系数低。
为克服现场瞬时的干扰，如电磁场环境的瞬时干扰，设立了所述最小保持时间tt、tw、tp，用户可根据现场实际工况适当调整，最少持续时间范围可以取1ms至10ms。
只有指标达到设定阈值且达到最小持续时间，才能满足备用光纤光口的启动条件。
下面将对备用光纤光口综合指标启动判据进行阐述。
二次系统的数据流量大，使得光口长期处在一个发光发热的高损耗状态，在光纤光口损耗的过程中，性能变差不只是表现为其中一个状态指标变差，往往多个状态指标都会变差。因此可以对这些状态指标进行一个综合评估，当综合评估不满足要求或超过一定阈值时启动备用光纤光口，从而使主光纤光口在临界故障时能够启动备用光纤光口。
综合评估结果d表示如下：
d＝ktdt+kpdp+kwdw
其中，kt、kp、kw分别为所述各指标的权系数，对二次系统影响大的指标权系数越大，用户可以设定各权值系数大小，取值范围为1至3。
当综合评估结果d达到其设定阈值dset且满足一定持续时间时，启动备用光纤光口。在本实施例中，阈值dset取值范围可设定为100至300。
下面将对光纤光口备用配合流程进行阐述。
光纤光口备用方案的实现需要在发送设备和接收设备的共同配合下完成，下面分别通过接收设备和发送设备备用程序流程图来介绍整个光纤光口备用方案的配合过程。
图6示出了本申请实施例接收设备备用光纤光口切换流程图。
接收设备通过主光纤光口实现SV或GOOSE报文的接收，计算得到主光纤光口的网络状态指标，所述指标包括间隔抖动、丢帧率和接收光功率。
再通过光纤光口备用启动判据判断是否启用备用光纤光口。
若网络状态指标没有满足备用光纤光口启动判据，接收设备则通过备用光纤光口给发送设备发送反馈信号GOOSE心跳报文，发送设备依然工作在主光口发送SV或GOOSE报文，备用光纤光口传输反馈GOOSE报文。主光纤光口正常状态下，这个过程一直循环，起到对主光纤光口的工作状态监控作用。
若光纤光口备用启动判据成立，则启用备用光纤光口，接收设备通过备用光纤光口发送高频率(1000Hz)突发GOOSE报文给发送设备。
只要发送设备接收到突发GOOSE报文，则备用的光纤光口取代了主光口，原主光纤光口的SV或GOOSE报文通过备用光纤光口传输。
接收设备收到SV或GOOSE报文后，停发反馈GOOSE报文。
接收设备发出主光纤光口告警和备用光纤光口备用信息，以备运维人员及时修复有故障的主光纤光口。
图7示出了本申请实施例发送设备备用光纤光口切换流程图。
发送设备通过主光纤光口向接收设备发送SV或GOOSE报文，通过备用光纤光口接收反馈GOOSE报文。
发送设备接收到反馈GOOSE报文后，通过报文信息决定是否启动备用光纤光口。
若不启动备用光纤光口，则继续等待下一条GOOSE报文；
若启动备用光纤光口，则原SV或GOOSE报文从主光口发送切换到备用光口发送；
并发出主光纤光口报警信息，以便运维人员维护。
下面将就本申请提供的一种变电站过程层网络备用光纤光口切换的方法进行实施与验证。
OPNET Modeler是一款网络通信领域常用的建模和仿真工具，能够模拟实际的网络和网络组件结构，便于网络分析。为验证本申请所述方法的有效性，应用OPNET Modeler软件进行仿真验证。
图8示出了本申请实施例一种变电站过程层网络备用光纤光口切换仿真网络结构示意图。
建立相应的点对点网络仿真拓扑结构，如图8所示，“Send”节点代表报文发送设备，“Receive”节点代表报文接收设备，在本实施中，传输速率设定为100Mbits/s，链路传输标准设为100Base-TX。参照本申请所述方法，结合备用光纤光口启动判据，分别编写发送设备和接收设备备用程序。
主光纤光口正常工作时，主光纤光口承担SV报文的传输，备用接收设备完成对主光纤光口的间隔抖动、丢帧率和接收接收光功率的计算采集，并进行是否启动备用光纤光口判断，通过备用光纤光口将主光纤光口的运行状态以GOOSE心跳报文形式反馈给原发送设备。
图9示出了本申请实施例主链路正常运行仿真波形图。
横坐标为时间，纵坐标从上到下依次对应主链路的间隔抖动、丢帧率和接收光功率，仿真时间一分钟。
模拟主光纤光口正常的运行状态，间隔抖动变化范围-1us～4us，丢帧率变化范围0至1.2*10-10，接收光功率变化范围-23.1dBm至-22dBm。因为各指标均在允许范围内变化，不满足备用光纤光口启动判据，整个系统处于正常运行状态。
图10示出了本申请实施例主链路和备用链路常态仿真流量状态波形图。
横坐标为时间，图10的上部图纵坐标为主链路SV报文流量，图10的下部图为备用链路反馈GOOSE报文流量。
系统正常工作状态时，发送设备通过主光纤光口向接收设备发送SV报文，报文量为8.128Mbps。接收设备通过备用光纤光口向发送设备发送GOOSE反馈心跳报文，发送频率为1Hz，GOOSE报文量为0.001264Mbps。
当主光纤光口处于故障状态时的仿真。
本实施例选用发送的间隔抖动、丢帧率和接收光功率作为主光纤光口状态指标，并作为备用光纤光口启动的判据，本方案有单指标判据和综合指标判据，下面分别进行仿真验证。
单指标判据的情况：
图11示出了本申请实施例间隔抖动仿真波形图。
备用光纤光口发送的间隔抖动启动阈值取上限9us，下限-9us，最小保持时间取2ms。
横坐标为时间，纵坐标从上到下依次为间隔抖动、主链路SV报文流量、备用链路SV报文流量和备用链路反馈GOOSE报文流量。
图11示出了本申请实施例间隔抖动在允许范围时的报文流量示意图。
在间隔抖动变化过程中，间隔抖动在允许范围内时，主光纤光口为SV报文传输路径，报文量为8.128Mbps，备用光纤光口为反馈GOOSE报文传输路径，平均报文量为0.001264Mbps。
当接收设备检测到间隔抖动达到其阈值下限且持续时间达到最小持续时间时，立刻发送反馈GOOSE突发报文，发送频率1000Hz，连发五次后停发。发送设备收到该反馈GOOSE报文后，将原主链路的SV报文转移到备用链路，从而实现备用光纤光口取代故障光纤光口传输SV报文。
图12示出了本申请实施例丢帧率仿真波形图。
备用光纤光口丢帧率启动阈值取9*10-10，最小保持时间取2ms。
本仿真结果如图12所示，横坐标为时间，纵坐标从上到下依次为丢帧率、主链路SV报文流量、备用链路SV报文流量和备用链路反馈GOOSE报文流量。
在丢帧率变化过程中，丢帧率在允许范围内时，主光纤光口为SV报文传输路径，报文量为8.128Mbps，备用光纤光口为反馈GOOSE报文传输路径，平均报文量为0.001264Mbps。
当接收设备检测到丢帧率达到其阈值且持续时间达到最小持续时间时，立刻发送反馈GOOSE突发报文，发送频率1000Hz，连发五次后停发。
发送设备收到该反馈GOOSE报文后，将原主链路的SV报文转移到备用链路，从而实现备用光纤光口取代故障光纤光口传输SV报文。
图13示出了本申请实施例接收光功率仿真波形图。
备用光纤光口接收光功率启动阈值取上限-13dBm，下限-30dBm，最小保持时间取2ms。
横坐标为时间，纵坐标从上到下依次为接收光功率、主链路SV报文流量、备用链路SV报文流量和备用链路反馈GOOSE报文流量。
由图13可见，在接收光功率变化过程中，接收光功率在允许范围内时，主光纤光口为SV报文传输路径，报文量为8.128Mbps，备用光纤光口为反馈GOOSE报文传输路径，平均报文量为0.001264Mbps。
当接收设备检测到接收光功率超出其阈值下限且持续时间达到最小持续时间时，立刻发送反馈GOOSE突发报文，发送频率1000Hz，连发五次后停发。
发送设备收到该反馈GOOSE报文后，将原主链路的SV报文转移到备用链路，从而实现备用光纤光口取代故障光纤光口传输SV报文。
图14示出了本申请实施例综合指标判据仿真波形图。
图15示出了本申请实施例综合指标判据仿真报文流量波形图。
参照备用光纤光口综合启动判据，设定权系数kt、kp、kw均取值1，a、b、c取值2，综合评估结果阈值dset取值100，最小持续时间2ms。
仿真结果如图14和图15所示。
图14为三个指标变化情况，横坐标为时间，纵坐标从上到下分别为间隔抖动、丢帧率和接收光功率。
图15显示的是主链路SV报文流量、备用链路SV报文流量和备用链路反馈GOOSE报文流量变化情况。
由图14和图15可知，在0至0.260s之间，各指标既不满足备用光纤光口单指标判据，也不满足综合指标判据，则备用不启动，主光纤光口为SV报文传输路径，报文量为8.128Mbps，备用光纤光口为反馈GOOSE报文传输路径，平均报文量为0.001264Mbps。
在0.260s时刻，当接收设备检测到综合评估结果大于阈值且持续时间达到最小持续时间时，立刻发送反馈GOOSE突发报文，发送频率1000Hz，连发五次后停发以启动备用光纤光口。发送设备收到该反馈GOOSE报文后，将原主链路的SV报文转移到备用链路，从而实现备用光纤光口取代故障光纤光口传输SV报文。
综合以上仿真分析可知，从接收设备判断出口启动备用光纤光口，到完成备用光纤光口取代主光纤光口工作，整个切换过程时间短小于1ms，大大提高了过程层网络的可靠性。
主光纤光口正常时，备用光纤光口反馈GOOSE报文流量低，平均报文量为0.001264Mbps，只有在备用光纤光口启动瞬间，才会有大量反馈突发GOOSE报文。
本申请实施例还提供了一种电子设备，所述设备包括至少一个处理器以及至少一个存储器；所述至少一个存储器用于存储计算机指令；所述至少一个处理器用于执行所述计算机指令中的至少部分指令以实现如本申请实施例所述的变电站过程层网络备用光纤光口切换的方法的方法。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，当所述计算机指令中的至少部分指令被处理器执行时，实现如本申请实施例所述的变电站过程层网络备用光纤光口切换的方法的方法。
本申请实施例的有益效果在于，建立过程层网络备用光纤光口，利用已有的间隔层设备报文接收设备完成对过程层网络的监控，借助GOOSE报文反馈机制和发送接收设备的配合，通过程序自动完成备用光纤光口的切换；利用备用切换程序完成备用光纤光口的切换，不需要任何能动机构；在备用光纤光口启动判据可以设定启动阈值，一定程度上可以在故障发生之前或故障发生瞬间，完成主光纤光口到备用光纤光口的切换，时效性好，可靠性高。
此外，本领域技术人员可以理解，本申请的各方面可以通过若干具有可专利性的种类或情况进行说明和描述，包括任何新的和有用的工序、机器、产品或物质的组合，或对他们的任何新的和有用的改进。相应地，本申请的各个方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“数据块”、“模块”、“引擎”、“单元”、“组件”或“系统”。此外，本申请的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。
计算机存储介质可能包含一个内含有计算机程序编码的传播数据信号，例如在基带上或作为载波的一部分。该传播信号可能有多种表现形式，包括电磁形式、光形式等，或合适的组合形式。计算机存储介质可以是除计算机可读存储介质之外的任何计算机可读介质，该介质可以通过连接至一个指令执行系统、装置或设备以实现通讯、传播或传输供使用的程序。位于计算机存储介质上的程序编码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线电、电缆、光纤电缆、RF、或类似介质，或任何上述介质的组合。
本申请各部分操作所需的计算机程序编码可以用任意一种或多种程序语言编写，包括面向对象编程语言如Java、Scala、Smalltalk、Eiffel、JADE、Emerald、C++、C#、VB.NET、Python等，常规程序化编程语言如C语言、Visual Basic、Fortran 2003、Perl、COBOL 2002、PHP、ABAP，动态编程语言如Python、Ruby和Groovy，或其他编程语言等。该程序编码可以完全在用户计算机上运行、或作为独立的软件包在用户计算机上运行、或部分在用户计算机上运行部分在远程计算机运行、或完全在远程计算机或服务器上运行。在后种情况下，远程计算机可以通过任何网络形式与用户计算机连接，比如局域网(LAN)或广域网(WAN)、或连接至外部计算机(例如通过因特网)、或在云计算环境中、或作为服务使用如软件即服务(SaaS)。
此外，除非权利要求中明确说明，本申请所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本申请流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。
同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
针对本申请引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本申请作为参考。与本申请内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本申请权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本申请中的)也除外。需要说明的是，如果本申请附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本申请所述内容有不一致或冲突的地方，以本申请的描述、定义和/或术语的使用为准。

Claims (10)

1.一种变电站过程层网络备用光纤光口切换的方法，其特征在于，包括：
接收设备通过主光纤光口接收来自发送设备的报文得到所述主光纤光口的网络状态指标，所述网络状态指标包括间隔抖动，丢帧率，接收光功率；
当所述网络状态指标不满足备用光纤光口启动判据时，所述接收设备通过备用光纤光口持续发送用于监控主光纤光口的反馈GOOSE心跳报文至所述发送设备；
当所述网络状态指标满足备用光纤光口启动判据时，所述接收设备通过备用光纤光口发送用于切换备用光纤光口的GOOSE突发报文至所述发送设备；
所述接收设备通过所述备用光纤光口接收到来自所述发送设备的报文后，停止发送报文至所述发送设备；
所述接收设备发出主光纤光口告警和备用光纤光口备用信息，完成备用光纤光口的切换；
其中，所述备用光纤光口包括备用光口2；
当所述主光纤光口在正常工作状态下，所述备用光纤光口启动判据不满足，不启动所述备用光纤光口，所述接收设备通过备用光口2向所述发送设备发送含有主光纤光口状态指标和备用光纤光口不启动结果的GOOSE心跳报文，所述发送设备收到所述GOOSE心跳报文后不做任何处理；
当所述主光纤光口在故障发生前或故障发生时，所述接收设备采集的所述主光纤光口状态指标满足所述备用光纤光口启动判据，所述接收设备通过所述备用光口2和备用光纤向所述发送设备发送含有所述主光纤光口状态指标和所述备用光纤光口启动结果的GOOSE突发报文，所述发送设备接收到所述GOOSE突发报文后，启动所述备用光纤光口，所述备用光纤光口取代所述主光纤光口，所述主光纤光口传输的数据转移到所述备用光纤光口。
2.如权利要求1所述的变电站过程层网络备用光纤光口切换的方法，其特征在于，
所述GOOSE心跳报文为预设频率为1HZ的GOOSE心跳报文，用于表示备用光纤光口不启动；
所述GOOSE突发报文为预设频率为1000Hz的GOOSE突发报文，用于表示启动所述备用光纤光口。
3.如权利要求1所述的变电站过程层网络备用光纤光口切换的方法，其特征在于，所述备用光纤光口启动判据包括：单指标启动判据和综合指标启动判据。
4.如权利要求3所述的变电站过程层网络备用光纤光口切换的方法，其特征在于，所述单指标启动判据具体为至少任一所述网络状态指标超过其设定的启动阈值，且所述超过其设定的启动阈值的任一网络状态指标的持续时间大于等于其设定的最小保持时间，满足所述备用光纤光口启动判据。
5.如权利要求3所述的变电站过程层网络备用光纤光口切换的方法，其特征在于，所述综合指标启动判据具体为：
网络状态指标的综合评估结果表示为：d＝ktdt+kpdp+kwdw
其中，dt为间隔抖动的危害程度，dw为丢帧率的危害程度，dp为接收光功率的危害程度，kt、kp、kw为权系数；
当d大于等于其设定阈值dset且大于等于其设定的最小综合评估时间，备用光纤光口启动，满足所述备用光纤光口启动判据。
6.如权利要求5所述的变电站过程层网络备用光纤光口切换的方法，其特征在于，所述权系数的取值范围为1-3；所述阈值dset取值范围为100-300。
7.如权利要求1所述的变电站过程层网络备用光纤光口切换的方法，其特征在于，所述主光纤光口包括发送设备的主光口和接收设备的主光口；所述备用光纤光口包括发送设备的备用光口和接收设备的备用光口。
8.如权利要求5所述的变电站过程层网络备用光纤光口切换的方法，其特征在于，
所述间隔抖动的危害程度dt表示为：
dt＝|t|a
所述丢帧率的危害程度dw表示为：
dw＝wb
所述接收光功率的危害程度dp表示为：
dp＝|p-pm|c
其中，p为接收光功率，pm为接收光功率理想值，t为间隔抖动，w为丢帧率，a为常数，b为常数，c为常数。
9.一种电子设备，其特征在于，所述设备包括至少一个处理器以及至少一个存储器；
所述至少一个存储器用于存储计算机指令；
所述至少一个处理器用于执行所述计算机指令中的至少部分指令以实现如权利要求1～8中任意一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，当所述计算机指令中的至少部分指令被处理器执行时，实现如权利要求1～8中任意一项所述的方法。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112532421B (zh) * 2020-10-27 2023-12-22 南京国电南自电网自动化有限公司 一种基于fpga的通道状态在线感知和复接单元、装置及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101052053A (zh) * 2007-05-09 2007-10-10 杭州华三通信技术有限公司 一种实现网口切换的方法、系统及单板
CN101702839A (zh) * 2009-10-20 2010-05-05 武汉虹信通信技术有限责任公司 Ir接口主备链路倒换功能实现装置及方法
CN101826916A (zh) * 2009-03-02 2010-09-08 大唐移动通信设备有限公司 Ir口主备倒换方法、系统及设备
CN102035749A (zh) * 2010-12-31 2011-04-27 瑞斯康达科技发展股份有限公司 光路自动切换保护设备路由监控方法及装置
CN106501579A (zh) * 2016-12-20 2017-03-15 佛山电力设计院有限公司 智能变电站基于延时可测交换机的母线电压采样选择方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8478669B1 (en) * 2005-11-02 2013-07-02 Verizon Services Corp. Systems and methods for modeling telecommunication switch investments

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101052053A (zh) * 2007-05-09 2007-10-10 杭州华三通信技术有限公司 一种实现网口切换的方法、系统及单板
CN101826916A (zh) * 2009-03-02 2010-09-08 大唐移动通信设备有限公司 Ir口主备倒换方法、系统及设备
CN101702839A (zh) * 2009-10-20 2010-05-05 武汉虹信通信技术有限责任公司 Ir接口主备链路倒换功能实现装置及方法
CN102035749A (zh) * 2010-12-31 2011-04-27 瑞斯康达科技发展股份有限公司 光路自动切换保护设备路由监控方法及装置
CN106501579A (zh) * 2016-12-20 2017-03-15 佛山电力设计院有限公司 智能变电站基于延时可测交换机的母线电压采样选择方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
罗清 ; 黄伟开 ; 杨新建 ; 夏晓文 ; 喻杰奎 ; 于岭 ; .新型光网络基站业务自动保护系统(本期优秀论文).光通信技术.2008,(第03期),全文. *

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