一種智能變電站通信網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)、整定方法及監(jiān)控方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控領(lǐng)域，特別涉及一種智能變電站通信網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)、整定方 法及監(jiān)控方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 智能變電站是電網(wǎng)的重要組成部分，是電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。在智能電網(wǎng)發(fā) 展背景下，智能變電站是以信息共享為根本理念，以網(wǎng)絡(luò)化傳輸作為實(shí)現(xiàn)手段，自動(dòng)、有效、 可靠、快速地實(shí)現(xiàn)信息采集、測(cè)量、控制和保護(hù)等基本功能以及自動(dòng)控制和智能調(diào)節(jié)等高級(jí) 功能的變電站。
[0003] 設(shè)備連接網(wǎng)絡(luò)化是智能變電站區(qū)別于普通變電站的重要特征，也是智能變電站設(shè) 備信息共享和相互操作的基礎(chǔ)。因此，搭建符合設(shè)備通信需求的高可靠變電站通信網(wǎng)絡(luò)是 智能變電站各項(xiàng)功能有效實(shí)現(xiàn)的根本保障。然而，目前智能變電站通信網(wǎng)絡(luò)可依賴性存在 諸多不確定因素，主要體現(xiàn)在交換延時(shí)不確定、交換路徑不可控以及交換過程中不可避免 的信號(hào)誤碼、丟包、流量突發(fā)等問題，這些不確定性因素極大地限制了部分高級(jí)功能的應(yīng) 用，成為制約智能變電站發(fā)展的短板。
[0004] 為改善智能變電站通信網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，提高變電站運(yùn)行可靠性，一方面需從網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 研發(fā)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和通信技術(shù)升級(jí)等硬件方面進(jìn)行提升，另一方面則需要建立完善的變 電站通信網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，采用合理的網(wǎng)絡(luò)狀況研宄和流量整定方法，從網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視和保護(hù)控 制角度提升變電站通信網(wǎng)絡(luò)性能。
[0005] 然而，目前的智能變電站通信網(wǎng)絡(luò)還未形成統(tǒng)一完備的變電站通信網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控體 系。當(dāng)前大部分智能變電站通信網(wǎng)絡(luò)采用通信記錄和離線分析相結(jié)合的方式進(jìn)行通信網(wǎng) 絡(luò)監(jiān)測(cè)控制。具體來說，在智能變電站通信網(wǎng)絡(luò)接入信息監(jiān)測(cè)設(shè)備，捕獲、解碼、存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)報(bào) 文，線下調(diào)用記錄報(bào)文，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)異常故障的全面回憶。智能變電站通信記錄和離線分析相 結(jié)合的通信網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控方式一方面需要大量存儲(chǔ)設(shè)備記錄網(wǎng)絡(luò)信息，而網(wǎng)絡(luò)故障分析所調(diào)用 的分析記錄報(bào)文僅占全部記錄報(bào)文的0. 1 %，造成大量記錄報(bào)文浪費(fèi)，另一方面網(wǎng)絡(luò)通信記 錄和離線分析是一種事后分析的監(jiān)控方式，不具備在線監(jiān)控、即時(shí)保護(hù)的能力，故障恢復(fù)過 慢，難以滿足智能變電站可靠性要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述大量記錄報(bào)文浪費(fèi)、不具備 在線監(jiān)控、即時(shí)保護(hù)能力、故障恢復(fù)過慢、難以滿足智能變電站可靠性要求的缺陷，提供一 種不會(huì)造成記錄報(bào)文浪費(fèi)、具備在線監(jiān)控、即時(shí)保護(hù)能力、故障恢復(fù)較快、能滿足智能變電 站可靠性要求的智能變電站通信網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)、整定方法及監(jiān)控方法。
[0007] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種智能變電站通信網(wǎng)絡(luò)監(jiān) 控系統(tǒng)，包括整定區(qū)域、監(jiān)測(cè)區(qū)域和判定區(qū)域，所述整定區(qū)域通過學(xué)習(xí)通信網(wǎng)絡(luò)物理結(jié)構(gòu)信 息、結(jié)合IEC61850規(guī)定的各類報(bào)文發(fā)包規(guī)律和設(shè)定的網(wǎng)絡(luò)流量計(jì)算方法、整定計(jì)算通信網(wǎng) 絡(luò)流量故障動(dòng)作閥值；所述監(jiān)測(cè)區(qū)域與所述整定區(qū)域連接、用于實(shí)時(shí)將所有交換機(jī)各端口 交換報(bào)文鏡像至所述智能變電站通信網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)報(bào)文進(jìn)行解析并將解析內(nèi)容傳 送到所述判定區(qū)域，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各端口流量并將所得信息輸入到所述判定區(qū)域，所述判定區(qū) 域分別與所述整定區(qū)域和監(jiān)測(cè)區(qū)域連接、用于通過監(jiān)測(cè)報(bào)文時(shí)序和報(bào)文編碼的合理性進(jìn)行 初步故障判定、并通過將所述網(wǎng)絡(luò)實(shí)測(cè)流量和網(wǎng)絡(luò)流量故障動(dòng)作閥值進(jìn)行對(duì)比，以進(jìn)行網(wǎng) 絡(luò)故障的定位、控制和恢復(fù)；所述整定區(qū)域包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⑤斎肽K、網(wǎng)絡(luò)流量分布計(jì)算 模塊、網(wǎng)絡(luò)流量整定模塊、網(wǎng)絡(luò)延時(shí)分布計(jì)算模塊和網(wǎng)絡(luò)延時(shí)整定模塊，所述網(wǎng)絡(luò)流量分布 計(jì)算模塊和網(wǎng)絡(luò)延時(shí)分布計(jì)算模塊均與所述網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⑤斎肽K連接，所述網(wǎng)絡(luò)流量整 定模塊與所述網(wǎng)絡(luò)流量分布計(jì)算模塊連接，所述網(wǎng)絡(luò)延時(shí)整定模塊分別與所述網(wǎng)絡(luò)延時(shí)分 布計(jì)算模塊和網(wǎng)絡(luò)流量整定模塊連接。
[0008] 在本發(fā)明所述的智能變電站通信網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)中，所述監(jiān)測(cè)區(qū)域包括網(wǎng)絡(luò)報(bào)文鏡 像模塊、流量延時(shí)統(tǒng)計(jì)模塊和報(bào)文解析模塊，所述網(wǎng)絡(luò)報(bào)文鏡像模塊用于實(shí)時(shí)將所有交換 機(jī)各端口交換報(bào)文鏡像至所述智能變電站通信網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，所述流量延時(shí)統(tǒng)計(jì)模塊與所 述網(wǎng)絡(luò)報(bào)文鏡像模塊連接、用于實(shí)時(shí)對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備端口的流量和報(bào)文延時(shí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，所 述報(bào)文解析模塊與所述流量延時(shí)統(tǒng)計(jì)模塊連接、用于對(duì)報(bào)文進(jìn)行解析并將解析內(nèi)容傳送到 所述判定區(qū)域。
[0009] 在本發(fā)明所述的智能變電站通信網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)中，所述判定區(qū)域包括報(bào)文合理性 判定模塊、網(wǎng)絡(luò)狀況判定模塊和保護(hù)控制模塊，所述報(bào)文合理性判定模塊與所述報(bào)文解析 模塊連接、用于根據(jù)所述解析內(nèi)容通過監(jiān)測(cè)報(bào)文時(shí)序和報(bào)文編碼進(jìn)行報(bào)文合理性檢查；所 述網(wǎng)絡(luò)狀況判定模塊分別與所述流量延時(shí)統(tǒng)計(jì)模塊、報(bào)文合理性判定模塊和網(wǎng)絡(luò)延時(shí)整定 模塊連接、用于對(duì)網(wǎng)絡(luò)狀況進(jìn)行判定；所述保護(hù)控制模塊分別與所述報(bào)文合理性判定模塊 和網(wǎng)絡(luò)狀況判定模塊連接、用于在通信網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)異常時(shí)進(jìn)行保護(hù)控制。
[0010] 在本發(fā)明所述的智能變電站通信網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)中，所述解析內(nèi)容包括報(bào)文APPID、 狀態(tài)號(hào)StNum和序列號(hào)SqNum。
[0011] 本發(fā)明還涉及一種智能變電站通信網(wǎng)絡(luò)整定方法，包括如下步驟：
[0012] A)初始化物理連接矩陣、VLAN劃分矩陣、PVID劃分矩陣和信息源節(jié)點(diǎn)矩陣；
[0013] B)建立邏輯連接矩陣；
[0014]C)建立第0信息源節(jié)點(diǎn)矩陣；
[0015] D)設(shè)定中間變量k并賦初值k=1 ;
[0016] E)建立第3k_2信息源節(jié)點(diǎn)矩陣，執(zhí)行步驟F)或/和步驟F');
[0017] F)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)流量故障整定流程；
[0018] F')進(jìn)入智能變電站網(wǎng)絡(luò)延時(shí)分布計(jì)算流程。
[0019] 在本發(fā)明所述的智能變電站通信網(wǎng)絡(luò)整定方法中，所述步驟F)進(jìn)一步包括： [0020]Fl)建立第3k_l信息源節(jié)點(diǎn)矩陣；
[0021] F2)將所述第3k_l信息源節(jié)點(diǎn)矩陣中與設(shè)備端口相關(guān)的元素置零，獲得第3k信息 源節(jié)點(diǎn)矩陣；
[0022] F3)判斷所述第3k信息源節(jié)點(diǎn)矩陣中是否有非零元素，如是，令k=k+1，返回步 驟E);否則，執(zhí)行步驟F4);
[0023] F4)令n=k，并由所述第0信息源節(jié)點(diǎn)矩陣、第3k_2信息源節(jié)點(diǎn)矩陣和第3k_l 信息源節(jié)點(diǎn)矩陣獲得報(bào)文分布矩陣；
[0024] F5)由報(bào)文發(fā)包速率矩陣和所述報(bào)文分布矩陣得到通信網(wǎng)絡(luò)流量分布矩陣；
[0025] F6)由所述通信網(wǎng)絡(luò)流量分布矩陣獲得網(wǎng)絡(luò)流量故障動(dòng)作閥值；所述網(wǎng)絡(luò)流量故 障動(dòng)作閥值包括最大流量分布矩陣和最小流量分布矩陣。
[0026] 在本發(fā)明所述的智能變電站通信網(wǎng)絡(luò)整定方法中，所述步驟F')進(jìn)一步包括：
[0027] Fl')取得第3k_2信息源節(jié)點(diǎn)矩陣中表示信息流j經(jīng)過交換端口i時(shí)的元素；
[0028] F2 ')取得第3k_2發(fā)送曲線矩陣中表示信息流j經(jīng)過交換端口i時(shí)的元素；
[0029] F3 ')由所述第3k_2發(fā)送曲線矩陣和物理連接矩陣取得第3k_l信息源節(jié)點(diǎn)矩 陣；
[0030] F4')如果i端口是目的端口，將所述第3k-l信息源節(jié)點(diǎn)矩陣中表示信息流j經(jīng) 過交換端口i時(shí)的元素置零，獲得第3k信息源節(jié)點(diǎn)矩陣；
[0031] F5 ')判斷所述第3k信息源節(jié)點(diǎn)矩陣中是否存在零元素，如是，令k=k+l，返回 步驟E);否則，執(zhí)行步驟F6 ');
[0032] F6 ^ )令n=k，獲取報(bào)文分布矩陣；
[0033] F7 ')由第3k-2信息源節(jié)點(diǎn)矩陣取得到達(dá)曲線矩陣，由第3k-2服務(wù)曲線矩陣取 得服務(wù)曲線矩陣；
[0034] F8 ')取得所述服務(wù)曲線矩陣中的第3k-2服務(wù)曲線矩陣，取得所述第3k-2服務(wù) 曲線矩陣中表示信息流j經(jīng)過交換端口i時(shí)的元素，取得到達(dá)曲線矩陣中的第3k-2到達(dá)曲 線矩陣，取得所述3k-2到達(dá)曲線矩陣中表示信息流j經(jīng)過交換端口i時(shí)的元素，獲得智能 變電站通信網(wǎng)絡(luò)中交換機(jī)傳輸?shù)淖畲笱訒r(shí)。
[0035] 本發(fā)明還涉及一種智能變電站通信網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控方法，包括如下步驟：
[0036]A")初始化智能變電站通信網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)；
[0037]B")輸入通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⒓敖粨Q報(bào)文信息；
[0038] C")使用獲得的網(wǎng)絡(luò)信息矩陣進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)流量故障整定；
[0039] D")將網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)分布式監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)輸入判定區(qū)域，由報(bào)文合理性判定模塊判斷輸入 的報(bào)文是否存在異常情況，如是，將出現(xiàn)異常的判定結(jié)果輸入到保護(hù)控制模塊，執(zhí)行步驟F ");否則，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)狀況判定，執(zhí)行步驟E");
[0040] E")檢驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)流量和報(bào)文時(shí)延是否符合穩(wěn)定運(yùn)行要求，如是，執(zhí)行步驟F");否則， 判定出現(xiàn)故障并將故障信息輸入到