基于IEC-61850协议网关的交换机集中网管实现设备

摘要

本发明公开了一种基于IEC-61850协议网关的交换机集中网管实现设备，包括SNMP服务器、SNMP客户端、IEC-61850客户端、IEC-61850服务器以及SNMP客户端与IEC-61850服务器之间的管理信息映射组成协议网关；其中SNMP服务器用以提供交换机的管理信息节点给SNMP客户端协议数据报文；SNMP客户端通过SNMP协议数据报文获取交换机SNMP管理信息库的管理信息；协议网关获取上述管理信息后，通过管理信息映射到IEC-61850服务器的IEC-61850管理信息模型上，作为IEC-61850服务器的数据源；IEC-61850客户端通过IEC-61850标准同IEC-61850服务器通信，从而控制和管理交换机。本发明具有统一建模、利于扩展，简化管理，集中化的特点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于IEC-61850协议网关的交换机集中网管实现设备。

背景技术

变电站正在向智能化变电站方向发展，IEC-61850标准是智能化变电站的控制和通信基础和标准；智能化变电站内的设备通信、管理和监控等都遵循IEC-61850标准。

工业以太网交换机为变电站各个IED设备提供通信媒介，其可管理特性，尤其是状态检视、告警上报等对于变电站设备管理的完整性和运行的可靠性至关重要；但是，目前交换机的集中网管方式还是基于SNMP（Simple Network Management Protocol,简单网络管理协议）的方式，这种方式不能满足智能变电站应用环境下的交换机集中管理；基于IEC-61850的管理方式是工业以太网交换机在变电站内集中网络管理的的发展方向。

实现交换机的IEC-61850管理，在交换机内实现IEC-61850服务器功能，建立基于IEC-61850的交换机管理模型；该方案的缺点是需要在不同厂家、不同产品植入IEC-61850 服务器功能，其工作量巨大，且需要开发的周期较长；另外，各个厂家、设备之间的信息模型的一致性较差，给后期实施的过程带来难度。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种满足IEC61850标准，通过IEC-61850协议网关（通过SNMP提供的交换机管理信息，且将管理信息映射为IEC-61850的信息模型）实现交换机的基于IEC-61850标准的管理设备。本发明具有统一建模、利于扩展，简化管理，集中化的特点。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种基于IEC-61850协议网关的交换机集中网管实现设备，包括SNMP服务器、SNMP客户端、IEC-61850 客户端、IEC-61850 服务器以及SNMP客户端与IEC-61850 服务器之间的管理信息映射组成协议网关；其中SNMP服务器用以提供交换机的管理信息节点给SNMP 客户端协议数据报文；SNMP 客户端通过SNMP协议数据报文获取交换机SNMP管理信息库的管理信息；协议网关获取上述管理信息后，通过管理信息映射到IEC-61850 服务器的IEC-61850管理信息模型上，作为IEC-61850 服务器的数据源；IEC-61850 客户端通过IEC-61850 标准同IEC-61850服务器通信，从而控制和管理交换机。

所述的协议网关从SNMP客户端通过Get Request、GetNextRequest、SetRequest、Get Response、Trap协议数据报文进行消息设置或获取交换机SNMP管理信息库的管理信息。

Get Request操作：从代理进程处提取一个或多个参数值；

GetNextRequest操作：从代理进程处提取紧跟当前参数值的下一个参数值；

SetRequest操作：设置代理进程的一个或多个参数值；

Get Response操作：返回的一个或多个参数值；这个操作是由代理进程发出的，它是前面三种操作的响应操作；

Trap操作：代理进程主动发出的报文，通知管理进程有某些事情发生。

所述的IEC-61850 服务器向IEC-61850 客户端提供逻辑设备、逻辑节点的目录读取、数据属性轮询、数据集上报、报告控制块设置信息服务。

所述的IEC-61850 服务器的信息模型包括由按照IEC-61850 标准定义的逻辑设备、逻辑节点、数据集、数据属性和报告控制块。

本发明的有益效果是：本发明提供一种满足IEC61850标准，通过协议网关（通过SNMP提供的交换机管理信息，且将管理信息映射为IEC-61850的信息模型）实现交换机的基于IEC-61850标准的管理设备，具有统一建模、利于扩展，简化管理，集中化等的优点。

附图说明

图1为本发明的工作原理图；

图2为本发明SNMP部分的工作原理图；

图3为本发明管理信息映射部分关系图；

图4为本发明多个物理设备到代理或者网关映射关系图；

图5为本发明逻辑节点建模方法示意图。

具体实施方式

实施例1

智能变电站正向全智能化、无人值守方向发展，其需要监控设备运行情况；设备告警，端口状态监视，通信质量等都是智能变电站真正关心的问题。

为了解决智能变电站内交换机的IEC-61850集中网络管理问题，现提出一种基于IEC-61850协议网关的交换机集中管理设备，通过IEC-61850客户端（CLIENT）软件实现对交换机实现监控和管理，从而在电力系统，尤其是智能变电站内的交换机统一管理。

工业以太网交换机延用商用以太网的管理方式、即基于SNMP的集中网络管理方式，支持标准的管理信息库（Management Information Base，简称MIB），并且扩展了在工业应用领域中要求提供管理信息；因此，可以利用现有的SNMP的管理方式，获取交换机的SNMP MIB（Management Information Base：管理信息库）节点的管理信息。 

  如图1所示的一种基于IEC-61850协议网关的交换机集中网管实现设备，包括SNMP服务器1、SNMP客户端2、IEC-61850 客户端3、IEC-61850 服务器4以及SNMP客户端2与IEC-61850 服务器4之间的管理信息映射组成协议网关5；其中SNMP服务器1用以提供交换机的管理信息节点给SNMP 客户端2协议数据报文；SNMP 客户端2通过SNMP协议数据报文获取交换机SNMP管理信息库的管理信息；

所述SNMP部分的工作原理如图2所示，图2中右上侧方框内为工业以太网交换机的实现模型，其实现SNMP 服务器1功能，提供交换机的管理信息节点（MIB库）；图2中左上侧方框内为协议网关5的SNMP实现模型，其实现SNMP 客户端2的功能，通过Get Request、GetNextRequest、SetRequest、Get Response、Trap操作进行消息设置或得到交换机侧的MIB中的管理信息。交换机管理信息的采集采用轮询和TRAP的方式，并需要将管理信息结果存入本地数据库。

Get Request操作：从代理进程处提取一个或多个参数值；

GetNextRequest操作：从代理进程处提取紧跟当前参数值的下一个参数值；

SetRequest操作：设置代理进程的一个或多个参数值；

Get Response操作：返回的一个或多个参数值；这个操作是由代理进程发出的，它是前面三种操作的响应操作；

Trap操作：代理进程主动发出的报文，通知管理进程有某些事情发生。

协议网关5获取上述管理信息后，通过管理信息映射到IEC-61850 服务器4的IEC-61850管理信息模型上（IEC-61850 服务器4的管理信息是由按照IEC-61850 标准定义的逻辑设备、逻辑节点、数据集和数据属性；这些信息来自于MIB映射或用户配置（通过SCL/ICD文件，或来自于IEC-61850客户端配置），作为IEC-61850 服务器4的数据源；IEC-61850 客户端3通过IEC-61850 标准同IEC-61850服务器4通信，从而控制和管理交换机。

所述的IEC-61850 服务器4向IEC-61850 客户端3提供逻辑设备、逻辑节点的目录读取、数据属性轮询、数据集上报、报告控制块设置信息服务。所述的IEC-61850 服务器4的信息模型包括由按照IEC-61850 标准定义的逻辑设备、逻辑节点、数据集、数据属性和报告控制块。

如图3所示，管理信息映射组成协议网关5将SNMP的MIB库映射为IEC-61850的信息模型。当MIB库中的数据出现变化时，将更新的数据更新到IEC-61850的信息模型的数据集中。

IEC-61850并未对针对交换机建立管理信息模型，但其给出了的建模原则和通用方法。

下面针对信息模型建立做以简要说明。

首先，确定网关逻辑设备模型。

如图4 所示，图4显示了多个物理设备如何映射到proxy （代理）或者gateway（网关）。逻辑设备LD1 复制到proxy/gateway，在proxy/gateway 中LD1 的LPHD 代表物理设备PHD“A”；LD2 的LPHD 代表物理设备PHD“B”。

在每个起代理 或网关作用的逻辑设备中，由逻辑设备LD0 表示代理 或网关本身的信息 。这个逻辑设备LD0 的LLN0、LPHD 代表proxy 或gateway 设备的信息。如果物理设备不提供反映其它物理设备的逻辑设备，则这个物理设备不需要提供逻辑设备LD0。不能反映其它物理设备逻辑设备的这些逻辑设备将提供代表它们常驻在物理设备上的LPHD。这些逻辑设备将LPHD 的LPHD. Proxy.stVal 设置为FALSE。能反映其它物理设备逻辑设备的这些逻辑设备将提供LPHD，它代表远方物理设备，原来的LD 常驻在这个远方物理设备上（例如LD1）。这些逻辑设备将LPHD 的LPHD. Proxy.stVal 设置为TRUE。

逻辑设备、逻辑节点建模设备如下，其中ZSWI为新定义的交换机管理逻辑节点，其通过RFC1213数据映射，如图5为逻辑节点建模方法示意图。

本发明的设备依据IEC-61850标准，通过协议网关（通过SNMP提供的交换机管理信息，且将管理信息映射为IEC-61850的信息模型）实现基于IEC-61850标准的交换机网络管理的设备，数据集的轮询和配置，交换机的告警数据上报等完成对交换机的监控和管理。