CN112737878A - 站控层交换机测试系统及其混合通信能力、端口镜像承载力的测试方法 - Google Patents

站控层交换机测试系统及其混合通信能力、端口镜像承载力的测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种站控层交换机测试系统及其混合通信能力、端口镜像承载力的测试方法，通过对传统测试系统进行升级改造，设置抓取系统抓取正常运行的变电站站控层中心交换机中接收的报文，结合辅助测试装置全面反应出变电站真实报文及数据；端口镜像承载力的测试方法测试智能变电站中突发网络事件导致数据流量增加变化后镜像目的端口或待测站控层交换机能否保证正常工作；混合通信能力测试方法通过在各种不同的流量下进行流量测试和GOOSE延迟能力测试以达到变电站对MMS报文及GOOSE报文的传输能力；利用有效的运行报文和模拟的基础报文的结合进行测试，更加全面掌握智能变电站用站控层交换机性能，减少智能变电站出现运行异常情况。

Description

站控层交换机测试系统及其混合通信能力、端口镜像承载力 的测试方法
技术领域
本发明涉及智能变电站用自动化设备调试技术领域，具体涉及站控层交换机测试系统及其混合通信能力、端口镜像承载力的测试方法。
背景技术
站控层交换机作为智能变电站“三层三网”中重要的自动化设备，是站控层报文重要传输设备，是构建间隔层设备与站控层设备信息传递关键设备，成为智能变电站正常运行的关键。智能变电站系统站控层组网方式主要通过网线与各间隔层设备连接，间隔层设备将重要信息通过站控层交换机与后台及远方建立通信联系，并组成双向传输通道。站控层交换机可以传输MMS报文为主，在智能站中常常也运用站控层交换机形成组网回路，通过GOOSE报文，站控层交换机在智能变电站中，还发挥着网络对时功能，其传输SNTP报文。站控层交换机报文通常双向传输，连接就地和远方的核心部分。通常变电站设备运行情况通过就地站控层交换机传输数据至后台及远方，远方监控及远方操作数据也会通过站控层交换机下发至各装置完成命令。
站控层交换机可以分为间隔站控层交换机和站控层中心交换机，间隔站控层交换机汇集变电站各装置情况，通过间隔站控层交换机上送至站控层中心交换机。间隔层中心交换机连接自动化设备，网络报文分析装置、同步时钟装置，后台监控，远方调度系统，个别特殊保护跳闸等汇集至间隔层中心交换机，是变电站实时信息上传，远方实时信息控制双向传输的重要通道，站控层交换机辅以网络对时、组网形式GOOSE传输保护跳闸、站内GOOSE通信联锁等功能，是智能变电站正常运行核心设备。
在现有技术中，站控层交换机开展测试内容较少，未有效检测其设备在智能变电站中的使用情况。智能变电站运行过程中，突发情况较多，网络突发流量情况下，是否站控层交换机能否正常开展工作，此时对时功能，GOOSE跳闸功能，镜像端口情况均未进行有效验证其功能，所以需要更加准确的试验，才能达到站控层交换机运行安全的目的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：智能变电站中，站控层交换机突发情况较多，组网条件下的网络情况需要充分考虑，而现有站控层交换机在智能变电站中运行情况没有进行系统性能测试，在智能变电站投运前也未有效进行站控层交换机测试，仅在投运情况下能达到基本运行要求。本发明提供的站控层交换机测试系统及其混合通信能力、端口镜像承载力的测试方法可以完善站控层交换机测试，模拟出智能变电站可能突发情况，以及在此情况下的交换机性能测试。
为解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案实现：
本发明提供一种站控层交换机性能测试系统，包括辅助测试装置、抓包系统和网络报文分析装置；
所述抓包系统抓取正常运行的变电站站控层中心交换机中接收的运行报文，并将运行报文导入辅助测试装置；
所述辅助测试装置通过单个或多个端口输出运行报文至待测站控层中心交换机；
辅助测试装置模拟出交换机基础报文并将基础报文通过单个或多个端口输出至站控层中心交换机；
网络报文分析装置接收站控层中心交换机输出的所有报文以及辅助测试装置输出的部分报文，网络报文分析装置基于接收到的报文进行统计分析，
辅助测试装置的每个端口可同时输出单个报文或多个报文，且辅助测试装置的一个端口同时输出多个报文时，报文相同或不同。
本发明工作原理：本方案主要是提供解决智能变电站中站控层交换机的测试系统，由抓包系统抓取正常运行的变电站站控层中心交换机中接收的运行报文，结合辅助测试装置用于真实模拟站控层交换机可能面临的运行状况，通过辅助测试装置对站控层交换机施加相应流量，利用有效的运行报文和模拟的基础报文的结合进行测试，更加全面掌握智能变电站用站控层交换机性能，减少智能变电站出现运行异常情况。
进一步优化方案为，所述抓包系统包括：光电转化器和PC端，光电转化器通过光口抓取正常运行的变电站站控层中心交换机接收的运行报文，光电转化器再将运行报文传输至PC 端，由PC端并将运行报文导入辅助测试装置。
将在正常运行的变电站中抓取的运行报文(主要是MMS报文)导入网络测试仪，作为背景流量用以注入站控层交换机。
进一步优化方案为，所述辅助测试装置包括网络测试仪和数字式继电保护测试仪；
网络测试仪接收抓包系统导入的运行报文，并通过单个或多个端口输出运行报文至待测站控层中心交换机；
数字式继电保护测试仪模拟出交换机基础报文并将基础报文通过单个或多个端口输出至站控层中心交换机。
进一步优化方案为，所述运行报文为MMS报文，基础报文为GOOSE报文。
进一步优化方案为，网络测试仪接收运行报文的SourceIP均不同。
基于上述站控层交换机性能测试系统，本发明提供一种站控层交换机各端口镜像承载力测试方法，包括：
抓包系统抓取正常运行的变电站站控层中心交换机中接收的MMS报文，并将MMS报文导入单个或多个网络测试仪；
设置待测站控层交换机的镜像源端口和镜像目的端口，
网络测试仪的第一端口向待测站控层交换机的第一镜像源端口输入MMS报文，观察网络报文分析装置检测的镜像目的端口输出数据流量；
当网络报文分析装置检测的镜像目的端口输出数据流量满足阈值并持续5分钟无丢帧情况，则网络测试仪的第二端口也向待测站控层交换机的第二镜像源端口输入MMS报文，观察网络报文分析装置检测的镜像目的端口输出数据流量；
当网络报文分析装置检测的镜像目的端口输出数据流量满足阈值并持续5分钟无丢帧情况，则增加网络测试仪端口向下一镜像源端口进行MMS报文输入，直至所有的镜像源端口都有MMS报文输入，观察网络报文分析装置检测的镜像目的端口输出总数据流量。
进一步优化方案为，输入镜像源端口的MMS报文的SourceIP均不相同。
站控层交换机各端口镜像承载力测试方法用于是测试智能变电站中突发网络事件导致网络流量增加，发生数据流量增加变化后，镜像目的端口能否保证正常工作，即站控层交换机同样能否正常运行。
站控层交换机各端口镜像承载力测试方法还能实时侦测数据流量变化情况并上送至网络报文分析装置，以此达到网络监控功能。
基于上述站控层交换机性能测试系统，本发明提供一种站控层交换机多种报文混合通信能力测试方法，包括步骤：
T1.抓包系统抓取正常运行的变电站站控层中心交换机中接收的MMS报文，并将MMS报文导入网络测试仪；
T2.设置一个MMS报文的流量值；
T3.触发网络测试仪的所有端口向待测站控层交换机同时输出T2中流量值的MMS报文，同时触发数字式继电保护测试仪向待测站控层交换机和网络报文分析装置输出模拟GOOSE报文，记录特征数据；
T4.改变网络测试仪输出MMS报文的流量，获得多组特征数据与阈值进行比较。
进一步优化方案为，数字式继电保护测试仪向站控层交换机和网络报文分析装置输出模拟GOOSE报文具体为：
数字式继电保护测试仪通过端口1向待测站控层交换机输出GOOSE1数据，用于模拟GOOSE1 变位信息；
数字式继电保护测试仪通过端口2向待测站控层交换机输出多个GOOSE数据集，用于模拟变电站中真实GOOSE报文；
数字式继电保护测试仪通过端口3向网络报文分析装置同时输出GOOSE1数据和多个 GOOSE数据集。
进一步优化方案为，所述特征数据包括：GOOSE报文的延时能力和网络报文分析装置中的MMS报文流量、GOOSE报文流量。
网络报文分析装置接收数字式继电保护测试仪与接收站控层交换机GOOSE变位信息时刻进行差绝对值，形成GOOSE数据延时能力，并完成检测MMS报文在GOOSE混合报文中是否存在丢帧情况。
站控层交换机多种报文混合通信能力测试方法主要是针对站控层交换机MMS报文与 GOOSE报文混合通信能力的测试，模拟出变电站真实交换机转发数据，站控层交换机通常混合多种报文，这样通过在各种不同的流量下进行流量测试和GOOSE延迟能力测试以达到变电站对MMS报文及GOOSE报文的传输能力。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明提供的站控层交换机测试系统及其混合通信能力、端口镜像承载力的测试方法，通过对传统测试进行升级改造，设置抓取系统抓取正常运行的变电站站控层中心交换机中接收的报文，结合辅助测试装置全面反应出变电站真实报文及数据；混合通信能力测试方法中，在模拟变电站的突发网络事件情况下，仍然能正常运行并实时传输GOOSE报文用以各间隔层设备闭锁回路及特殊情况下GOOSE跳闸，本发明利用有效的运行报文和模拟的基础报文的结合进行站控层交换机性能的测试，为更加全面掌握智能变电站用站控层交换机性能奠定基础，减少智能变电站出现运行异常情况。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。
在附图中：
图1为站控层交换机突变流量各端口镜像承载力测试原理图。
图2为站控层交换机多报文混合通信能力测试原理图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
一种站控层交换机性能测试系统，包括辅助测试装置、抓包系统和网络报文分析装置；
所述抓包系统抓取正常运行的变电站站控层中心交换机中接收的运行报文，并将运行报文导入辅助测试装置；
所述辅助测试装置通过单个或多个端口输出运行报文至待测站控层中心交换机；
辅助测试装置模拟出交换机基础报文并将基础报文通过单个或多个端口输出至站控层中心交换机；
网络报文分析装置接收站控层中心交换机输出的所有报文以及辅助测试装置输出的部分报文，网络报文分析装置基于接收到的报文进行统计分析。
辅助测试装置的每个端口可同时输出单个报文或多个报文，且辅助测试装置的一个端口同时输出多个报文时，报文相同或不同。
抓包系统包括：光电转化器和PC端，光电转化器通过光口抓取正常运行的变电站站控层中心交换机接收的运行报文，光电转化器再将运行报文传输至PC端，由PC端并将运行报文导入辅助测试装置。
辅助测试装置包括网络测试仪和数字式继电保护测试仪；
网络测试仪接收抓包系统导入的运行报文，并通过单个或多个端口输出运行报文至待测站控层中心交换机；
数字式继电保护测试仪模拟出交换机基础报文并将基础报文通过单个或多个端口输出至站控层中心交换机。
运行报文为MMS报文，基础报文为GOOSE报文。
网络测试仪接收运行报文的SourceIP均不同
实施例2
根据实施例1，先建立光电转换器抓包系统，通过光电转换器光口与变电站站控层中心交换机连接，抓包系统抓取正常运行变电站站控层中心交换机中接收的报文，其报文主要形式为MMS站控层报文。
如图1所示，抓包系统与交换机各端口镜像承载力测试接线原理图，当对待测站控层交换机各端口镜像承载力测试时，测试步骤具体包括：
S1、配置网络测试仪A、网络测试仪B，将电脑中的MMS报文导入网络测试仪A、网络测试仪B，导入MMS报文的SourceIP应不同。配置如下表所示。
Figure BDA0002860389940000051
Figure BDA0002860389940000061
S2、配置待测站控层交换机端口，将待测站控层交换机的端口1、端口2、端口3、端口 4、端口5、端口6、端口7和端口8设置为镜像源端口；将待测站控层交换机的端口9设置为镜像目的端口，即所有镜像源端口配置至镜像端口输出。
S3、将网络测试仪A的端口1、端口2、端口3和端口4分别与待测站控层交换机的端口 1、端口2、端口3、端口4连接；将网络测试仪B的端口1、端口2、端口3和端口4分别与待测站控层交换机的端口5、端口6、端口7和端口8连接。
S4、设置网络报文分析装置，将网络报文分析装置IP地址配置为192.168.1.1，并将站控层交换机镜像端口通过网线接入网络报文分析装置。
S5、布置完成后，通过网络测试仪A、网络测试仪B，对输出端口进行控制，开始测试时网络测试仪A仅通过端口1输出MMS数据，并通过镜像目的端口传输至网络报文分析装置，网络报文分析装置检测到输出流量为12.5M。
S7、观察网络报文分析装置，检测镜像口输出数据流量，网络报文分析装置所侦听流量为12.5M并持续5分钟无丢帧情况即可继续加入网络测试仪A端口2的输出，同样的当侦听流量达到25M后，并持续5分钟并未产生丢帧情况，即可加入网络测试仪A端口3输出。其按照顺序分别从网络测试仪A端口1、2、3、4及网络测试仪B端口1、2、3、4输出，每间隔五分钟增加一个端口输出。
S8、网络报文分析装置端口持续侦听MMS报文，每增加一个端口输出记录镜像端口流量，并对报文进行统计，直至在网络测试仪B将最后端口4输出，记录总流量。
记录如下表格：
Figure BDA0002860389940000062
Figure BDA0002860389940000071
经过分析，当测试达到镜像端口流量为100％，并不发生丢帧情况下，满足要求。
实施例3
根据实施例1，站控层交换机MMS报文与GOOSE报文混合通信能力测试是通过网络测试仪与站控层交换机通过网线连接，数字式继电保护测试仪通过光纤与站控层交换机连接，站控层交换机配置全部口可收发数据。通过站控层交换机输出口与网络报文分析装置连接。
图2为站控层交换机MMS报文与GOOSE报文混合通信能力测试原理接线图，在进行站控层交换机MMS报文与GOOSE报文混合通信能力测试测试步骤具体包括：
S1、将在变电站中获取的MMS报文导入网络测试仪，作为背景流量，用以注入站控层交换机。
S2、配置数字式继电保护测试仪，导入不同间隔GOOSE报文。网络测试仪、数字式继电保护测试仪配置如下表所示。
Figure BDA0002860389940000072
S3、配置站控层交换机端口。站控层交换机设置所有端口不受流量限制，均可以通过各类型报文流量。
S4、将网络测试仪的端口1、端口2、端口3和端口4与待测站控层交换机的端口1、端口2、端口3和端口4连接。将数字式继电保护测试仪的端口1和端口2与待测站控层交换机的端口5和端口6连接，站控层交换机的端口7与网络报文分析装置的端口1相连。将数字式继电保护测试仪的端口3与网络报文分析装置的端口2相连。
S5、设置网络报文分析装置，用于接收所有报文并进行统计分析。
S6、布置完成后网络测试仪对输出端口进行控制，端口1至端口4均同时输出，并起始流量可设置为5M。
S6、数字式继电保护测试仪输出GOOSE数据，数字式继电保护测试仪的端口1输出GOOSE1 数据用于模拟GOOSE1变位信息，端口2输出多个GOOSE数据集，用于模拟变电站中真实GOOSE 数据报文；端口3同时输出多个GOOSE数据集及GOOSE1数据用于对比经站控层交换机后GOOSE 数据集及GOOSE1数据。
S7、设置触发报文，网络测试仪第一次触发5M，在5M流量下数字式继电保护测试仪触发一次GOOSE1变位信息，并在此时记录网络报文分析装置端口1的MMS流量及GOOSE流量。网络报文分析装置端口1接收的GOOSE1变位信息时刻为T1，网络报文分析装置端口2接收GOOSE1变位信息时刻为T2，记录出交换机GOOSE在各流量下通过时间T＝|T1-T2|，得到GOOSE报文的延时能力。填入下表中。
Figure BDA0002860389940000081
S8、通过上述表格可以分析，在各MMS报文流量下，GOOSE数据延时能力，及MMS报文在GOOSE混合报文是否存在丢帧情况。
当加入25M报文流量时，通过交换机7号端口流量可达100M，GOOSE数据和MMS报文能正常工作，即可通过测试。
本发明主要目的获取真实智能变电站站控层MMS报文，通过模拟智能变电站真实数据，将两种数据都加注至待测站控层交换机，利用各种数据流量变化，测试出其站控层交换机端口镜像端口处理数据能力。利用获取的真实MMS数据报文，通过基础流量并逐步放大方式，辅以数字式继电保护测试仪加注过程层GOOSE数据，用以测试MMS报文与GOOSE报文混合通信能力测试，从而验证站控层交换机在智能变电站中的性能，为更加全面掌握智能变电站用站控层交换机性能奠定基础，减少智能变电站出现运行异常情况。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种站控层交换机性能测试系统，其特征在于，包括辅助测试装置、抓包系统和网络报文分析装置；
所述抓包系统抓取正常运行的变电站站控层中心交换机中接收的运行报文，并将运行报文导入辅助测试装置；
所述辅助测试装置通过单个或多个端口输出运行报文至待测站控层中心交换机；
辅助测试装置模拟出交换机基础报文并将基础报文通过单个或多个端口输出至站控层中心交换机；
网络报文分析装置接收站控层中心交换机输出的所有报文并进行统计分析；
辅助测试装置的每个端口可同时输出单个报文或多个报文，且辅助测试装置的一个端口同时输出多个报文时，报文相同或不同。
2.根据权利要求1所述的一种站控层交换机性能测试系统，其特征在于，所述抓包系统包括：光电转化器和PC端，光电转化器通过光口抓取正常运行的变电站站控层中心交换机接收的运行报文，光电转化器再将运行报文传输至PC端，由PC端并将运行报文导入辅助测试装置。
3.根据权利要求1所述的一种站控层交换机性能测试系统，其特征在于，所述辅助测试装置包括网络测试仪和数字式继电保护测试仪；
网络测试仪接收抓包系统导入的运行报文，并通过单个或多个端口输出运行报文至待测站控层中心交换机；
数字式继电保护测试仪模拟出交换机基础报文并将基础报文通过单个或多个端口输出至站控层中心交换机。
4.根据权利要求3所述的一种站控层交换机性能测试系统，其特征在于，所述运行报文为MMS报文，基础报文为GOOSE报文。
5.根据权利要求4所述的一种站控层交换机性能测试系统，其特征在于，网络测试仪接收运行报文的SourceIP均不同。
6.一种站控层交换机各端口镜像承载力测试方法，使用权利要求4或5任意一种站控层交换机性能测试系统，其特征在于，包括：
抓包系统抓取正常运行的变电站站控层中心交换机中接收的MMS报文，并将MMS报文导入单个或多个网络测试仪；
设置待测站控层交换机的镜像源端口和镜像目的端口，
网络测试仪的第一端口向待测站控层交换机的第一镜像源端口输入MMS报文，观察网络报文分析装置检测的镜像目的端口输出数据流量；
当网络报文分析装置检测的镜像目的端口输出数据流量满足阈值并持续5分钟无丢帧情况，则网络测试仪的第二端口也向待测站控层交换机的第二镜像源端口输入MMS报文，观察网络报文分析装置检测的镜像目的端口输出数据流量；
当网络报文分析装置检测的镜像目的端口输出数据流量满足阈值并持续5分钟无丢帧情况，则增加网络测试仪端口向下一镜像源端口进行MMS报文输入，直至所有的镜像源端口都有MMS报文输入，观察网络报文分析装置检测的镜像目的端口输出总数据流量。
7.根据权利要求6所述的一种站控层交换机各端口镜像承载力测试方法，其特征在于，输入镜像源端口的MMS报文的SourceIP均不相同。
8.一种站控层交换机多种报文混合通信能力测试方法，使用权利要求4或5任意一种站控层交换机性能测试系统，其特征在于，包括：
T1.抓包系统抓取正常运行的变电站站控层中心交换机中接收的MMS报文，并将MMS报文导入网络测试仪；
T2.设置一个MMS报文的流量值；
T3.触发网络测试仪的所有端口向站控层交换机同时输出T2中流量值的MMS报文，同时触发数字式继电保护测试仪向站控层交换机和网络报文分析装置输出模拟GOOSE报文，记录特征数据；
T4.改变网络测试仪输出MMS报文的流量，获得多组特征数据与阈值进行比较。
9.根据权利要求8所述的一种站控层交换机多种报文混合通信能力测试方法，其特征在于，数字式继电保护测试仪向站控层交换机和网络报文分析装置输出模拟GOOSE报文具体为：数字式继电保护测试仪通过端口1向站控层交换机输出GOOSE1数据，用于模拟GOOSE1变位信息；
数字式继电保护测试仪通过端口2向站控层交换机输出多个GOOSE数据集，用于模拟变电站中真实GOOSE报文；
数字式继电保护测试仪通过端口3向网络报文分析装置同时输出GOOSE1数据和多个GOOSE数据集。
10.根据权利要求9所述的一种站控层交换机多种报文混合通信能力测试方法，其特征在于，所述特征数据包括：GOOSE报文的延时能力和网络报文分析装置中的MMS报文流量、GOOSE报文流量。
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