CN112436601B - 智能变电站的信息流处理方法、计算机设备和存储介质 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种智能变电站的信息流处理方法、计算机设备和存储介质，方法包括：获取智能变电站的网络拓扑模型，网络拓扑模型包括多个变电站元件和多个变电站元件之间的通信连接；配置变电站元件的以太网数据包格式包括路径信息字段和时延信息字段；配置变电站元件的数据链路层的进程层模型，使数据链路层能够将链路层标识和元件标识记录到路径信息字段中，以及能够将时延信息记录到时延信息字段中；网络拓扑模型仿真运行时，生成网络拓扑模型的实际信息流路径和输出网络拓扑模型的时延信息参数。提供了一种便捷、可视化的路径追踪和时延统计方法。技术人员可以更直观地检验报文在智能变电站网络中的流向路径以及通过观察时延来评估其网络性能。

Description

智能变电站的信息流处理方法、计算机设备和存储介质
技术领域
本申请涉及智能变电站建模技术领域，尤其涉及一种智能变电站的信息流处理方法、计算机设备和存储介质。
背景技术
智能变电站通信网络贯穿整个变电站自动化系统，变电站网络架构采用以太网交换技术，交换机是信息流传输路径分配的载体，数据报文采用网络传输方式实现全站信息实时共享。
当对智能变电站的通信网络进行仿真时，需要技术人员确定全站信息流的路径表，然后在仿真系统中进行应配置，但是智能变电站通信网络的路径规模很大，例如一个220kV智能变电站有几百条路径，工作量极其繁琐，正确性难以验证；而且，一些仿真系统的延时统计量对非通信专业研究人员而言，难以确定具体的衡量尺度，不适于实际工程案例分析。
发明内容
本申请提供了一种智能变电站的信息流处理方法、计算机设备和存储介质，可以在仿真时生成实际信息流路径和时延信息参数，便于实现路径正确性验证，以及确定性时延统计。
第一方面，本申请实施例提供了一种智能变电站的信息流处理方法，包括：
获取智能变电站的网络拓扑模型，所述网络拓扑模型包括多个变电站元件和所述多个变电站元件之间的通信连接，所述变电站元件包括站控层设备、间隔层设备和过程层设备中的至少一种；
配置至少部分变电站元件的以太网数据包格式包括路径信息字段和时延信息字段；
配置所述至少部分变电站元件的数据链路层的进程层模型，使所述数据链路层能够将所述数据链路层的链路层标识和所述变电站元件的元件标识记录到所述路径信息字段中，以及能够将所述以太网数据包的时延信息记录到所述时延信息字段中；
所述网络拓扑模型仿真运行时，根据所述路径信息字段生成所述网络拓扑模型的实际信息流路径，及根据所述时延信息字段输出所述网络拓扑模型的时延信息参数；
其中，所述实际信息流路径包括所述以太网数据包传输时依序经过的数据链路层的链路层标识和所述数据链路层所属变电站元件的元件标识，所述时延信息参数包括所述以太网数据包经过各数据链路层的时延和在所述实际信息流路径上的总时延。
第二方面，本申请实施例提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器；
所述存储器用于存储计算机程序；
所述处理器，用于执行所述计算机程序并在执行所述计算机程序时，实现上述的智能变电站的信息流处理方法。
第三方面，本申请实施例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程序，所述计算机程序被处理器执行时使所述处理器实现上述的智能变电站的信息流处理方法。
本申请实施例提供了一种智能变电站的信息流处理方法、计算机设备和存储介质，通过配置变电站元件的以太网数据包格式包括路径信息字段和时延信息字段，以及配置变电站元件的数据链路层的进程层模型，使数据链路层能够将数据链路层的链路层标识和变电站元件的元件标识记录到路径信息字段中，以及能够将以太网数据包的时延信息记录到时延信息字段中，从而可以在网络拓扑模型仿真运行时，根据路径信息字段生成网络拓扑模型的实际信息流路径，及根据时延信息字段输出网络拓扑模型的时延信息参数。提供了一种便捷、可视化的路径追踪和时延统计方法。技术人员可以更直观地检验报文在智能变电站网络中的流向路径以及通过观察时延来评估其网络性能。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请实施例的公开内容。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的一种智能变电站的信息流处理方法的流程示意图；
图2是为一实施方式中智能变电站的网络拓扑模型的示意图；
图3是图2中220kV母联间隔A逻辑子网模型的示意图；
图4是一实施方式中生成的实际信息流路径和时延信息参数的示意图；
图5是配置进程层模型中第一功能单元处理以太网数据包时的流程示意图；
图6是配置进程层模型中第二功能单元处理以太网数据包时的流程示意图；
图7是本申请实施例提供的一种计算机设备的示意性框图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
附图中所示的流程图仅是示例说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解、组合或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请参阅图1，图1是本申请实施例提供的一种智能变电站的信息流处理方法的流程示意图。所述信息流处理方法可以应用在计算机设备中，用于确定智能变电站模型中信息流传输的路径和延时等过程；其中计算机设备可以包括手机、平板电脑、笔记本电脑、台式电脑、个人数字助理等中的至少一项。
在一些实施方式中，计算机设备能够运行仿真软件，如OPNET仿真软件或其他仿真软件，如NS2、MATLAB等。下面主要以OPNET仿真软件为平台为例进行说明，可以理解的并不限于采用OPNET仿真软件。
如图1所示，本申请实施例的智能变电站的信息流处理方法包括步骤S110至步骤S130。
S110、获取智能变电站的网络拓扑模型，所述网络拓扑模型包括多个变电站元件和所述多个变电站元件之间的通信连接。
示例性的，可以在OPNET仿真软件导入预先建立的网络拓扑模型，或者搭建新的网络拓扑模型，或者在导入网络拓扑模型后对网络拓扑模型的结构进行修改。
在一些实施方式中，所述变电站元件包括站控层设备、间隔层设备和过程层设备中的至少一种。
智能变电站由电子式互感器、智能化开关等智能化一次设备、网络化二次设备分层构建，是建立在IEC61850通信标准基础上实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站，包括站控层、间隔层和过程层。其中，过程层的设备，即过程层设备主要包括合并单元和智能终端；进行智能变电站仿真时对合并单元的功能要求主要是获取电气模拟量信息和封装发送SV(采样值")报文，对智能终端的功能要求主要是获取电气开关量信息和封装发送GOOSE(面向对象的通用变电站事件)报文。间隔层设备主要包括测控装置、保护装置、数字录播器等，站控层设备主要包括监控主机，图形网关机，数据网关机，对时装置，在线监测系统等。其中，间隔层和过程层之间的网络为过程层网，过程层网包括SV采样值网络和GOOSE跳闸网络。SV采样值网络用于合并单元和间隔层保护测控装置之间的模拟量的传输，GOOSE网络主要用于过程层设备的跳闸以及开关、刀闸等开关量信息的采集。间隔层和站控层之间的网络为MMS(网络为制造报文规范)网，MMS网用于站控层设备和间隔层设备的信息交换，主要是对间隔层设备的监视和控制信息。
示例性的，如图2所示为220kV智能变电站的网络拓扑模型的示意图。
如图2所示，模型的上半部分为A网设备，下半部分为B网设备，A网设备和B网设备互为备用，在A网设备和B网设备中间的一行节点模型为A、B网共用的设备，包括220kV母联测控、220kV线路1测控、220kV线路2测控、220kV线路3测控、220kV线路4测控、220kV母线测控、主变1的220kV侧测控、主变2的220kV侧测控、主变2的110kV侧测控、主变2的10kV侧测控、主变1的10kV侧测控等；模型的左半部分为220kV侧设备，右半部分为110kV侧设备，在220kV侧和110kV侧中间的一列节点模型(主变2保护单元A、主变1保护单元A、主变1保护单元B、主变2保护单元B)为两个电压等级过程层网络共用的设备。模型中每一个逻辑子网模型(以圆形标识表示)均代表一个间隔，间隔内收纳了该间隔的相关设备。
由于全站设备和路径过多，下面以220kV侧A网母联间隔的逻辑子网模型为例说明。220kV母联间隔A逻辑子网模型的内部如图3所示，包括220kV母联合并单元A11、220kV母联保护单元A12、220kV母联智能终端A13、220kV母联电子式互感器A14以及220kV母联间隔交换机A15，220kV母联间隔交换机A15还有另外两个端口用于连接220kV中心交换机和220kV母线测控中的220kV侧A网母联测控单元。
示例性的，220kV母联电子式互感器A逻辑子网模型的内部包括多路，如12路电子式互感器节点模型，均连接于220kV母联合并单元A。
如表1所示为220kV母联间隔A逻辑子网的部分路径表。
表1 220kV母联间隔A逻辑子网的部分路径表
Figure BDA0002754023760000051
Figure BDA0002754023760000061
在一些实施方式中，可以根据如表1所示的路径表，对智能变电站的网络拓扑模型进行行相应的配置，例如根据220kV智能变电站的路径表确定不同变电站元件之间的通信连接。
在一些实施方式中，为满足智能变电站对站内信息实时性及高效性的要求，可以采用虚拟局域网(VLAN)技术来限制域间数据冲突。将每一条有明确收发关系的信息流报文路径限制在特定的VLAN内来确保路径的正确性以及单一性。通过对网络拓扑模型进行虚拟局域网(Virtual Local Area Network，VLAN)的设置，例如可以根据路径表确定VLAN的划分及报文的VLAN标签，在OPNET中进行虚拟局域网参数的配置。
S120、配置至少部分变电站元件的以太网数据包格式包括路径信息字段和时延信息字段。
具体的，所述信息流可以理解为以太网数据包在智能变电站的网络拓扑模型中进行传输。以太网数据包在网络拓扑模型中进行传输时，变电站元件可以对以太网数据包进行预设的处理，例如，变电站元件可以在以太网数据包的路径信息字段记录路径信息，和/或在时延信息字段记录时延信息。
在一些实施方式中，所述信息流处理方法用于OPNET仿真平台。在原有的OPNET模型中，以太网数据包是以格式ethernet_v2进行传输的，无法在传输过程中记录路径信息和时延信息。
在本实施例中，所述配置至少部分变电站元件的以太网数据包格式包括路径信息字段和时延信息字段，包括：在所述以太网数据包格式中增加路径信息包域和时延信息包域。从而可以实现在以太网数据包传输过程中路径信息和时延信息的记录。
示例性的，可以在以太网数据包格式ethernet_v2中添加路径信息包域，如包域“path”和时延信息包域，如包域“delay”，分别用于记录报文所经过的端口、经过当前端口与上一个端口之间的时延。例如，可以通过修改特定的Packet Format文件为以太网数据包添加包域。
示例性的，所述路径信息包域和所述时延信息包域的大小为0。从而在路径信息字段和时延信息字段记录信息，不影响以太网数据包自身的传输属性。可以理解的，在OPNET软件中可以设置固定的包域字节大小，无论其中写入了多少内容。
S130、配置所述至少部分变电站元件的数据链路层的进程层模型，使所述数据链路层能够将所述数据链路层的链路层标识和所述变电站元件的元件标识记录到所述路径信息字段中，以及能够将所述以太网数据包的时延信息记录到所述时延信息字段中。
通过配置所述至少部分变电站元件，如合并单元、智能终端、保护单元和/或交换机等等的数据链路层的进程层模型，可以使得这些变电站元件能够在路径信息字段记录路径信息和在时延信息字段记录时延信息。
在一些实施方式中，所述配置所述至少部分变电站元件的数据链路层的进程层模型，包括：在所述进程层模型中配置第一功能单元，其中，所述第一功能单元用于：在将来自当前数据链路层的上层的数据处理为以太网数据包时，将所述当前数据链路层的链路层标识和所述变电站元件的元件标识记录到所述路径信息字段中。
示例性的，在OPNET仿真软件中，可以对原有的数据链路层的进程层模型ethernet_mac_v2进行修改。进程层模型ethernet_mac_v2对以太网数据包的处理依赖于函数ethernet_mac_llc_pk_accept()，该函数负责将来自上层(如应用层)的数据封装成以太网数据包并发送至下层(如物理层)。例如，可以通过对该函数进行修改，实现在所述进程层模型中配置第一功能单元。
示例性的，如图5所示为第一功能单元处理以太网数据包时的流程示意图。可以先获取当前数据链路层的链路层标识和所属变电站元件的元件标识，然后等待来自上层的数据到达，来自上层的数据到达时将数据处理为以太网数据包，以及将链路层标识和元件标识记录到所述以太网数据包的路径信息字段中，之后可以将所述以太网数据包发送至下层，例如可以发送给另一变电站元件。
示例性的，所述第一功能单元还用于：若来自上层的数据由另一数据链路层发出的以太网数据包得到，将所述以太网数据包由所述另一数据链路层发出到所述当前数据链路层的时延信息记录到所述时延信息字段中。
如图5所示，如果当前数据链路层从上层获取的数据是由另一数据链路层发出的以太网数据包得到的，可以确定所述当前数据链路层不是所述以太网数据包的信源，则可以确定所述另一数据链路发出以太网数据包和所述当前数据链路层处理所述以太网数据包的数据之间的时间差，以及可以将根据该时间差确定的时延信息记录到封装的以太网数据包的时延信息字段中。
示例性的，如果当前数据链路层从上层获取的数据是由上层生成，而不是由另一数据链路层发出的以太网数据包得到的，则可以确定所述当前数据链路层是所述以太网数据包的信源，可以不记录所述当前数据链路层的对应的时延信息，或者记录该时延信息为0。
在一些实施方式中，所述配置所述至少部分变电站元件的数据链路层的进程层模型，包括：在所述进程层模型中配置第二功能单元，其中，所述第二功能单元用于：在处理来自当前数据链路层的下层的以太网数据包时，将所述当前数据链路层的链路层标识和所述变电站元件的元件标识记录到所述路径信息字段中。
示例性的，在OPNET仿真软件中，可以对原有的数据链路层的进程层模型ethernet_mac_v2进行修改。进程层模型ethernet_mac_v2对以太网数据包的处理依赖于函数ethernet_mac_phys_pk_accept()，该函数负责将来自下层(如物理层)的以太网数据包解封装的数据发给上层(如应用层)。例如，可以通过对该函数进行修改，实现在所述进程层模型中配置第二功能单元。
示例性的，如图6所示为第二功能单元处理以太网数据包时的流程示意图。可以先获取当前数据链路层的链路层标识和所属变电站元件的元件标识，然后等待来自下层的以太网数据包到达，来自下层的以太网数据包到达时将链路层标识和元件标识记录到所述以太网数据包的路径信息字段中，以及将以太网数据包解封装得到数据，和将所述数据发给上层，由上层根据所述数据执行对应的任务。
示例性的，所述第二功能单元还用于：若所述以太网数据包由所述当前数据链路层最后接收，根据所述以太网数据包的路径信息字段生成所述网络拓扑模型的实际信息流路径，及根据所述以太网数据包的时延信息字段输出所述网络拓扑模型的时延信息参数。
如图6所示，如果当前数据链路层是所述以太网数据包的目的地，即所述以太网数据包由所述当前数据链路层最后接收，则可以确定所述当前数据链路层是所述以太网数据包的信宿，则所述以太网数据包中的路径信息字段和时延信息字段记录了从信源到信宿的完整路径上的路径信息和时延信息，因此可以根据所述以太网数据包的路径信息字段生成所述网络拓扑模型的实际信息流路径，及根据所述以太网数据包的时延信息字段输出所述网络拓扑模型的时延信息参数。
示例性的，如果当前数据链路层不是所述以太网数据包的信宿，需要将处理后封装的以太网数据包发送给另一数据链路层。
示例性的，某变电站元件的某数据链路层获取到以太网数据包时，基于配置的进程层模型，将该数据链路层的链路层标识，如mac和所述变电站元件的元件标识，如fa1记录到以太网数据包的路径信息字段中，以及将所述以太网数据包的时延信息记录到所述时延信息字段中。如果以太网数据包是该变电站元件fa1作为信源设备发出的，则该数据链路层mac对应的时延为0。示例性的，若该以太网数据包从变电站元件fa1的数据链路层mac传输给变电站元件switch1的数据链路层mac1，则该数据链路层mac1将mac1和switch1记录到以太网数据包的路径信息字段中，以及根据以太网数据包从变电站元件fa1的数据链路层mac发出的时间和变电站元件switch1的数据链路层mac1接收到该以太网数据包的时间之差确定时延信息，并将确定的时延信息记录到以太网数据包的时延信息字段。
在一些实施方式中，可以保存配置后的进程层模型在模型库中，例如可以命名为ethernet_mac_v2_test，然后将需要记录路径信息和时延信息的变电站元件的数据链路层的进程层模型替换为配置后的进程层模型。从而可以方便快捷的配置多个变电站元件，如所有变电站元件的数据链路层的进程层模型。
示例性的，以智能终端这一变电站元件为例，打开智能终端的节点域界面，将智能终端的各个数据链路层的进程层模型从OPNET自带的ethernet_mac_v2型号替换成按照本发明技术方案配置和保存的ethernet_mac_v2_test型号。
S140、所述网络拓扑模型仿真运行时，根据所述路径信息字段生成所述网络拓扑模型的实际信息流路径，及根据所述时延信息字段输出所述网络拓扑模型的时延信息参数。
其中，所述实际信息流路径包括所述以太网数据包传输时依序经过的数据链路层的链路层标识和所述数据链路层所属变电站元件的元件标识，所述时延信息参数包括所述以太网数据包经过各数据链路层的时延和在所述实际信息流路径上的总时延。
在网络拓扑模型仿真运行时，智能变电站中信源设备发出以太网数据包，通过经过设备，最后传输给信宿设备。以太网数据包在网络拓扑模型中进行传输时，传输路径上的变电站元件的数据链路层可以通过配置的进程层模型，在以太网数据包的路径信息字段记录路径信息，和/或在时延信息字段记录时延信息。
以其中一条路径为例：报文从变电站元件fa1的数据链路层端口mac输出，到达变电站元件switch1的数据链路层端口mac1，然后从变电站元件switch1的数据链路层端口mac0输出，到达变电站元件switch2的数据链路层端口mac0，然后从变电站元件switch2的数据链路层端口mac1输出，到达变电站元件shou1的数据链路层端口mac。该路径所在的VLAN编号为2。则可以生成网络拓扑模型的一条实际信息流路径，如图4中的第一行所示，图4中的第三行为网络拓扑模型的另一条实际信息流路径。
示例性的，还可以根据以太网数据包格式中的VLAN标签字段确定各信息流路径所述的虚拟局域网。如图4所示，一条实际信息流路径的VLAN标签为2，另一条实际信息流路径的VLAN标签为3。
示例性的，根据所述时延信息字段输出所述网络拓扑模型的时延信息参数如图4中的第二行和第四行所示，其中第二行所示的时延信息参数表示信息流报文在VLAN标签为2的路径上从fa1的端口mac传输到switch1的端口mac1的时延为0.018879s，从switch1的端口mac1传输到switch1的端口mac0的时延为0.000002s，从switch1的端口mac0传输到switch2的端口mac0的时延为0.028939s，从switch2的端口mac0传输到switch2的端口mac1的时延为0.000002s，从switch2的端口mac1传输到shou1的端口mac的时延为0.012951s；还可以得到该信息流报文从信源端fa1到信宿端shou1传输的总时延为0.060774s。
可以理解的，以太网数据包在智能变电站的网络拓扑模型中传输时，可以记录途径变电站元件的数据链路层的路径信息、VLAN标签和时延信息，自动生成网络拓扑模型的实际信息流路径和统计任意端到端时延。仿真生成的实际信息流路径和时延信息参数可以显示所有信息流报文路径、信息流报文路径所在的VLAN编号、信息流报文在其路径上经过每两个网络端口之间的时延以及信息流报文在其路径上的总时延。可以看出，仿真结束后，生成的延时统计数据较为明晰，对非通信专业研究人员而言也较为友好。
在一些实施方式中，可以根据生成的实际信息流路径和时延信息参数，校对全站报文的路径和VLAN设置的正确性，以及统计端到端时延。
示例性的，所述方法还包括：将所述实际信息流路径与所述智能变电站的期望路径进行比较，确定所述网络拓扑模型的路径配置是否准确；和/或根据所述时延信息参数，确定所述网络拓扑模型中的信息流延迟位置。可以理解的，信息流延迟位置为以太网数据包在传输时时延较为严重的变电站元件及变电站元件的数据链路层。
在一些实施方式中，为满足电气信息采集的实时性和可靠性要求，IEC61850和DL/T860标准中涉及到的特定服务映射采用将SV报文和GOOSE报文从应用层直接映射到数据链路层(MAC)的方式，根据这一特点，采用通信网络的仿真软件进行智能变电站仿真时，变电站元件，如合并单元和智能终端等过程层设备可以采用3层结构的节点模型加以模拟，即数据报文经过应用层、数据链路层和物理层。
但是3层结构的节点模型存在以下缺陷：只配置一对收发信机不能实现多端口收发报文，因此不能很好的模拟出变电站元件，如过程层设备的功能。
本申请的发明人对变电站元件的结构进行了改进，以解决上述技术问题。具体的，所述变电站元件包括多个数据链路层和多个物理层，所述多个数据链路层和所述物理层一一对应连接，且所述多个数据链路层的链路层标识各不相同；所述变电站元件还包括应用层和接口层，所述接口层用于将所述应用层的数据发送给所述多个数据链路层中的一个，或者将所述数据链路层的数据发送给所述应用层。从而变电站元件可以通过多个数据链路层收发报文。
在一些实施方式中，MMS网的实时性和可靠性的要求较低，传输MMS报文的间隔层设备可以采用OSI参考模型的7层结构或者TCP/IP的4层结构的通信模型模拟。
目前MMS网和过程层网通常从物理上分开，过程层网将SV网和GOOSE网从物理上分开，并且可按电压等级分成多个物理网，以此来保证模拟量传输、GOOSE跳闸和GOOSE开关量的获取不受干扰，减少网络流量，提高实时性和可靠性，但是如此一来，间隔层设备要提供至少3组以太网接口，一组给MMS网，一组给SV网，一组给GOOSE网，节点模型复杂。
在本申请实施例中，所述间隔层设备的应用层包括第一应用层和第二应用层，其中所述第一应用层通过表示层、会话层、传输层、网络层中的至少一种连接所述接口层，所述第二应用层直接连接所述接口层。可以理解的，第一应用层为7层结构或4层结构中的应用层，第二应用层为3层结构中的应用层。
所述间隔层设备的多个数据链路层包括第一数据链路层和第二数据链路层。示例性的，连接所述第一数据链路层的物理层可以称为第一物理层，连接所述第二数据链路层的物理层可以称为第二物理层。
示例性的，间隔层设备包括三个数据链路层，其中包括一个第一数据链路层和两个第二数据链路层，两个第二数据链路层中的一个用于传输SV报文，另一个用于传输GOOSE报文，第一数据链路层用于传输MMS报文，从而可以简化间隔层设备的节点模型。
具体的，所述接口层用于将所述第一应用层的数据发送给所述第一数据链路层，及将所述第一数据链路层的数据发送给所述第一应用层；和/或所述接口层用于将所述第二应用层的数据发送给所述第二数据链路层，及将所述第二数据链路层的数据发送给所述第二应用层。
示例性的，从第二应用层下达的报文，可以沿着预设的包流线传送到相应的第二数据链路层，从第二数据链路层上传的报文，可以沿着包流线传送到第二应用层；从第一应用层下达的报文，可以沿着包流线传送到相应的第一数据链路层，从第一数据链路层上传的报文，可以沿着预设的包流线传送到第一应用层。可以保证模拟量传输、GOOSE跳闸和GOOSE开关量的获取不受干扰。
在一些实施方式中，可以为间隔层设备的第一应用层和第二应用层设置不同的身份标识，将第一应用层的身份标识存储到第二应用层中，同时，将第二应用层的身份标识存储到第一应用层中；第二应用层和第一应用层可以根据对方的身份标识授予对方访问权限。例如，第二应用层可以通过第一应用层的身份标识对第一应用层进行访问并获取相关信息，同样地，第一应用层可以通过第二应用层的身份标识对第二应用层进行访问并获取相关信息。从而可以实现第一应用层、第二应用层之间数据内容的信息共享，更完整地实现间隔层设备的功能。
示例性的，第一应用层可以用于接收来自站控层设备的MMS报文并解析其中的数据内容；获取外部电力系统的运行指令和/或从3层结构的第二应用层中提取运行数据按照IEC61850协议标准生成MMS报文按照发送频率向站控层发送。
通过本实施例的信息流处理方法，对智能变电站的二次系统进行仿真，生成全站路径表和任意端到端时延。仿真项目运行后可以自动生成全站路径表和VLAN标签，可以与之前电气技术人员的实际设置方案，如表1所示的路径表进行比对，从而验证仿真配置的正确性，也使得任意端到端时延统计具有确定性的意义。使用本发明提供的方法输出各报文的路径、时延以及其VLAN标签，用来与表1中的路径表作对比，以验证网络拓扑模型的配置是否正确，如验证多个变电站元件之间的通信连接是否准确。
在一些实施方式中，请参考图6，可以在数据链路层的进程层模型配置用于指示是否记录路径信息和时延信息的标识，如Print Path，当该标识设置为ON时，在网络拓扑模型仿真运行时记录路径信息和时延信息，以生成实际信息流路径和时延信息参数；当该标识设置为OFF时，不记录路径信息和时延信息。
示例性的，还可以在进程层模型配置实际信息流路径和时延信息参数输出的目标地址，可以将仿真运行时生成的实际信息流路径和时延信息参数存储在该目标地址，便于用户查看。
本申请实施例提供的智能变电站的信息流处理方法，通过配置变电站元件的以太网数据包格式包括路径信息字段和时延信息字段，以及配置变电站元件的数据链路层的进程层模型，使数据链路层能够将数据链路层的链路层标识和变电站元件的元件标识记录到路径信息字段中，以及能够将以太网数据包的时延信息记录到时延信息字段中，从而可以在网络拓扑模型仿真运行时，根据路径信息字段生成网络拓扑模型的实际信息流路径，及根据时延信息字段输出网络拓扑模型的时延信息参数。提供了一种便捷、可视化的路径追踪和时延统计方法。技术人员可以更直观地检验报文在智能变电站网络中的流向路径以及通过观察时延来评估其网络性能。
由于本发明是在数据包经过数据链路层(即MAC模块)进行以太网格式封装时嵌入的功能，所以适用所有传输于以太网中的报文，无论其报文种类、格式以及在其它各层进行了什么样的封装，例如适用于传输智能变电站的SV报文、GOOSE报文等。
信息流报文路径追踪及时延显示功能可以用于跟踪记录智能变电站二次系统网络中每一条信息流路径的报文经过的所有网络节点及端口，并且显示出报文在经过每两个端口之间的时延以及整条路径从源端到目的端的传输总时延。
本发明生成的全站路径表，可以与事先设计好的近千条路径和VLAN配置进行比对，对仿真项目配置的正确性进行验证，避免了因为配置出错而造成错误的结论。确定性的时延统计功能也大大方便了仿真结果分析。
请结合上述实施例参阅图7，图7是本申请实施例提供的计算机设备600的示意性框图。该计算机设备600包括处理器601和存储器602。
示例性的，处理器601和存储器602通过总线603连接，该总线603比如为I2C(Inter-integrated Circuit)总线。
具体地，处理器601可以是微控制单元(Micro-controller Unit，MCU)、中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)或数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)等。
具体地，存储器602可以是Flash芯片、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)磁盘、光盘、U盘或移动硬盘等。
其中，所述处理器601用于运行存储在存储器602中的计算机程序，并在执行所述计算机程序时实现前述的智能变电站的信息流处理方法。
示例性的，所述处理器601用于运行存储在存储器602中的计算机程序，并在执行所述计算机程序时实现如下步骤：
获取智能变电站的网络拓扑模型，所述网络拓扑模型包括多个变电站元件和所述多个变电站元件之间的通信连接，所述变电站元件包括站控层设备、间隔层设备和过程层设备中的至少一种；
配置至少部分变电站元件的以太网数据包格式包括路径信息字段和时延信息字段；
配置所述至少部分变电站元件的数据链路层的进程层模型，使所述数据链路层能够将所述数据链路层的链路层标识和所述变电站元件的元件标识记录到所述路径信息字段中，以及能够将所述以太网数据包的时延信息记录到所述时延信息字段中；
所述网络拓扑模型仿真运行时，根据所述路径信息字段生成所述网络拓扑模型的实际信息流路径，及根据所述时延信息字段输出所述网络拓扑模型的时延信息参数；
其中，所述实际信息流路径包括所述以太网数据包传输时依序经过的数据链路层的链路层标识和所述数据链路层所属变电站元件的元件标识，所述时延信息参数包括所述以太网数据包经过各数据链路层的时延和在所述实际信息流路径上的总时延。
本申请实施例提供的计算机设备的具体原理和实现方式均与前述实施例的智能变电站的信息流处理方法类似，此处不再赘述。
本申请实施例还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程序，所述计算机程序被处理器执行时使所述处理器实现上述实施例提供的智能变电站的信息流处理方法的步骤。
其中，所述计算机可读存储介质可以是前述任一实施例所述的计算机设备的内部存储单元，例如所述计算机设备的硬盘或内存。所述计算机可读存储介质也可以是所述计算机设备的外部存储设备，例如所述计算机设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(SmartMedia Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。
应当理解，在此本申请中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。
还应当理解，在本申请和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种智能变电站的信息流处理方法，其特征在于，包括：
获取智能变电站的网络拓扑模型，所述网络拓扑模型包括多个变电站元件和所述多个变电站元件之间的通信连接，所述变电站元件包括站控层设备、间隔层设备和过程层设备中的至少一种；
配置至少部分变电站元件的以太网数据包格式包括路径信息字段和时延信息字段；
配置所述至少部分变电站元件的数据链路层的进程层模型，使所述数据链路层能够将所述数据链路层的链路层标识和所述变电站元件的元件标识记录到所述路径信息字段中，以及能够将所述以太网数据包的时延信息记录到所述时延信息字段中；
所述网络拓扑模型仿真运行时，根据所述路径信息字段生成所述网络拓扑模型的实际信息流路径，及根据所述时延信息字段输出所述网络拓扑模型的时延信息参数；
其中，所述实际信息流路径包括所述以太网数据包传输时依序经过的数据链路层的链路层标识和所述数据链路层所属变电站元件的元件标识，所述时延信息参数包括所述以太网数据包经过各数据链路层的时延和在所述实际信息流路径上的总时延；
所述间隔层设备包括一个第一数据链路层和两个第二数据链路层，以及第一应用层和第二应用层，所述第一应用层为7层结构或4层结构中的应用层，所述第二应用层为3层结构中的应用层，所述第一数据链路层用于与所述第一应用层传输MMS报文，所述两个第二数据链路层中的一个用于与所述第二应用层传输SV报文，另一个用于与所述第二应用层传输GOOSE报文。
2.根据权利要求1所述的信息流处理方法，其特征在于，所述信息流处理方法用于OPNET仿真平台，所述配置至少部分变电站元件的以太网数据包格式包括路径信息字段和时延信息字段，包括：
在所述以太网数据包格式中增加路径信息包域和时延信息包域。
3.根据权利要求2所述的信息流处理方法，其特征在于，所述路径信息包域和所述时延信息包域的大小为0。
4.根据权利要求1所述的信息流处理方法，其特征在于，所述配置所述至少部分变电站元件的数据链路层的进程层模型，包括：
在所述进程层模型中配置第一功能单元，其中，所述第一功能单元用于：在将来自当前数据链路层的上层的数据处理为以太网数据包时，将所述当前数据链路层的链路层标识和所述变电站元件的元件标识记录到所述路径信息字段中；
所述第一功能单元还用于：若来自上层的数据由另一数据链路层发出的以太网数据包得到，将所述以太网数据包由所述另一数据链路层发出到所述当前数据链路层的时延信息记录到所述时延信息字段中。
5.根据权利要求4所述的信息流处理方法，其特征在于，所述配置所述至少部分变电站元件的数据链路层的进程层模型，包括：
在所述进程层模型中配置第二功能单元，其中，所述第二功能单元用于：在处理来自当前数据链路层的下层的以太网数据包时，将所述当前数据链路层的链路层标识和所述变电站元件的元件标识记录到所述路径信息字段中；
所述第二功能单元还用于：若所述以太网数据包由所述当前数据链路层最后接收，根据所述以太网数据包的路径信息字段生成所述网络拓扑模型的实际信息流路径，及根据所述以太网数据包的时延信息字段输出所述网络拓扑模型的时延信息参数。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的信息流处理方法，其特征在于，所述方法还包括：
将所述实际信息流路径与所述智能变电站的期望路径进行比较，确定所述网络拓扑模型的路径配置是否准确；和/或
根据所述时延信息参数，确定所述网络拓扑模型中的信息流延迟位置。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的信息流处理方法，其特征在于，所述变电站元件包括多个数据链路层和多个物理层，所述多个数据链路层和所述物理层一一对应连接，且所述多个数据链路层的链路层标识各不相同；
所述变电站元件还包括应用层和接口层，所述接口层用于将所述应用层的数据发送给所述多个数据链路层中的一个，或者将所述数据链路层的数据发送给所述应用层。
8.根据权利要求7所述的信息流处理方法，其特征在于，所述间隔层设备的第一应用层通过表示层、会话层、传输层、网络层中的至少一种连接所述接口层，所述第二应用层直接连接所述接口层；
所述接口层用于将所述第一应用层的数据发送给所述第一数据链路层，及将所述第一数据链路层的数据发送给所述第一应用层；和/或
所述接口层用于将所述第二应用层的数据发送给所述第二数据链路层，及将所述第二数据链路层的数据发送给所述第二应用层。
9.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器和处理器；
所述存储器用于存储计算机程序；
所述处理器，用于执行所述计算机程序并在执行所述计算机程序时，实现如权利要求1-8中任一项所述的智能变电站的信息流处理方法。
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程序，所述计算机程序被处理器执行时使所述处理器实现如权利要求1-8中任一项所述的智能变电站的信息流处理方法。
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