[发明专利]环网节点通信状态监测方法、系统及测控装置和就地模块

说明书

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。

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。