融合网络流量及电网业务数据的智能变电站信号发生装置

摘要

本发明公开了融合网络流量及电网业务数据的智能变电站信号发生装置，CPU模块，生成网络流量配置数据和控制命令并输出到网络流量生成模块，生成电网业务数据，控制开始或停止发送到数据融合模块。网络流量生成模块，根据网络流量配置数据并在控制命令的控制下输出网络流量数据到数据融合模块。数据融合模块，将电网业务数据和网络流量数据进行融合后输出到编码发送模块进行对外输出。本发明将电网业务数据与网络流量数据有机融合，可输出两类数据信号至智能变电站过程层、站控层网络系统，测试智能变电站网络系统及网络上设备在不同流量下的行为；解决了实际网络测试过程中采用网络测试设备和继电保护测试设备无法有效协调总网络流量的问题。

说明书

技术领域

本发明涉及智能变电站领域，具体涉及融合网络流量及电网业务数据的智能变电站信号发生装置。

背景技术

智能变电站采用三层两网的网络架构，继电保护装置、测控装置、计量装置等二次设备依赖二次网络工作，即使直采直跳的智能变电站，保护装置跨间隔联闭锁信号仍通过网络传输。目前，智能变电站网络交换设备采用网络测试仪测试，在网络负载能力测试中，可输出IP、UDP、ARP等通用网络流量数据。继电保护装置、测控装置、计量装置等二次设备功能测试一般采用继电保护测试仪测试，输出SV、GOOSE等电网业务数据，两种测试过程独立进行。

上述实际情况存在如下直接的安全隐患：(1)智能变电站二次设备的工作严重依赖于网络，网络负载能力测试中的IP、UDP、ARP等通用网络流量数据与智能变电站实际报文环境存在较大的差异，无法模拟电网运行中真实的二次设备网络报文环境。(2)网络负载能力测试与二次设备功能测试脱节，如何有效测试网络上的二次设备在不能网络负载下的动作行为，是智能变电站安全运行不能忽视的内容，上述网络测试仪与继电保护测试仪同时工作时，存在无法合理协调网络流量及电网业务数据流量的困难。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提供融合网络流量及电网业务数据的智能变电站信号发生装置，可实现智能变电站二次设备及过程层、站控层网络的网络负载能力测试，便于测试智能变电站二次设备及网络在不同网络流量下的动作行为。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

融合网络流量及电网业务数据的智能变电站信号发生装置，包括：

CPU模块，用于生成网络流量配置数据和控制命令，将网络流量配置数据和控制命令发送给网络流量生成模块，用于生成电网业务数据，控制电网业务数据开始或停止发送到数据融合模块；

网络流量生成模块，用于根据网络流量配置数据并在控制命令的控制下开始或停止输出网络流量数据到数据融合模块；

数据融合模块，用于将电网业务数据和网络流量数据进行融合后输出到编码发送模块；

编码发送模块，用于将从数据融合模块接收的数据进行以太网编码并对外发送。

如上所述的数据融合模块包括：

数据缓冲模块，用于接收来自CPU模块需要发送的电网业务数据并缓存至内部缓存区，数据缓冲模块的内部缓存区缓存有电网业务数据时，设置电网业务数据有效信号为1并传送到信号选择模块；若数据缓冲模块的内部缓存区没有电网业务数据，则设置电网业务数据有效信号为0并传送到信号选择模块；

信号传输通道，用于对外发送信号选择模块传送的电网业务数据或者网络流量数据，

信号传输通道传输网络流量数据时，信号传输通道设置网络流量数据完成信号为0并传输网络流量数据完成信号到信号选择模块，

信号传输通道传输电网业务数据时，信号传输通道设置电网业务数据完成信号为0并传输电网业务数据完成信号到信号选择模块，

信号传输通道传输网络流量数据完毕后，信号传输通道设置网络流量数据完成信号为1并传输网络流量数据完成信号到信号选择模块，

信号传输通道传输电网业务数据完毕后，信号传输通道设置电网业务数据完成信号为1并传输电网业务数据完成信号到信号选择模块；

信号选择模块，用于接收网络流量生成模块发送的网络流量数据，根据电网业务数据有效信号、电网业务数据完成信号、网络流量数据完成信号选择输出网络流量数据或者电网业务数据到信号传输通道，

记电网业务数据有效信号为Ae，电网业务数据完成信号为Af，网络流量数据完成信号为Bf，

((!Ae)&&Af)==ture成立时，信号选择模块选择输出网络流量数据到信号传输通道；

(Ae&&Af&&Bf)==ture成立时，信号选择模块选择输出电网业务数据到信号传输通道。

如上所述的CPU模块包括网络流量设置与控制模块、电网业务数据计算与控制模块、流量协调告警模块。

网络流量设置与控制模块，用于生成网络流量配置数据和控制命令，网络流量配置数据包括数据流数量、数据流报文类型、数据流报文参数、数据流流量大小；

电网业务数据计算与控制模块，用于生成电网业务数据，并控制开始或停止向数据融合模块传送电网业务数据；电网业务数据包括电网正常态数据、正常态持续时间、电网故障态数据，电网正常态数据、电网故障态数据均包含多通道电压电流数据、开关位置数据，所述多通道电压电流数据通过1个或多个SV报文输出，所述开关位置数据通过1个或多个GOOSE报文输出；

流量协调告警模块，用于根据网络流量配置数据的数据流数量、数据流流量大小以及电网业务数据的SV报文数量，SV报文大小，GOOSE报文数量，GOOSE报文大小进行总流量计算与告警。

本发明相对于现有技术具有以下有益效果：

1、将电网业务数据与网络流量数据有机融合，可输出两类数据信号至智能变电站过程层、站控层网络系统，用于测试智能变电站网络系统及网络上设备在不同流量下的行为；

2、解决了实际网络测试过程中采用网络测试设备和继电保护测试设备无法有效协调总网络流量的问题。

附图说明

图1为本发明内部模块结构示意图；

图2为本发明CPU模块结构示意图；

图3为本发明数据融合模块结构示意图；

图4为本发明信号选择模块示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案进一步详细说明：

本发明提供一种融合网络流量数据及电网业务数据的智能变电站信号发生装置，如图1～图4所示，包括CPU模块、网络流量生成模块、数据融合模块、编码发送模块，其中：

CPU模块根据人机交互指令生成网络流量配置数据发送给网络流量生成模块、生成电网业务数据发送给数据融合模块以及生成控制命令发送给网络流量生成模块，控制命令控制网络流量数据的开始和停止，CPU模块控制电网业务数据的开始和停止发送电网业务数据给数据融合模块。

网络流量生成模块根据CPU模块发送的网络流量配置数据和控制命令开始或停止输出网络流量数据到数据融合模块；

数据融合模块接收来自CPU模块的电网业务数据，并和来自网络流量生成模块的网络流量数据进行混合，输出到编码发送模块；

编码发送模块将需要发送的数据进行以太网编码，并转串向外发送。

在本实施例中，CPU模块如图2所示，包括网络流量设置与控制模块、电网业务数据计算与控制模块、流量协调告警模块。

1)网络流量设置与控制模块生成网络流量配置数据，网络流量配置数据包括数据流数量、数据流报文类型、数据流报文参数、数据流流量大小，网络流量设置与控制模块还生成开始或停止网络流量生成模块输出网络流量数据的控制命令，将上述网络流量配置数据及控制命令传输至网络流量生成模块。本实施例中，所述网络流量数据的报文类型可选择TCP、UDP、ARP、LLDP、GARP、智能变电站SV报文、GOOSE报文、MMS报文等。

2)电网业务数据计算与控制模块根据输入的人机交互指令的电网故障模型计算需要输出的电网业务数据，并根据人机交互指令中的开始或停止的信息将电网业务数据输出至数据融合模块，所述电网业务数据包括电网正常态数据、正常态持续时间、电网故障态数据，所述电网正常态数据、电网故障态数据包含多通道电压电流数据、开关位置数据。所述多通道电压电流数据通过1个或多个SV报文输出，所述开关位置数据通过1个或多个GOOSE报文输出。

3)流量协调告警模块根据网络流量设置与控制模块输出的网络流量配置数据的数据流数量、数据流流量大小以及电网业务数据计算与控制模块的电网业务数据的SV报文数量，SV报文大小，GOOSE报文数量，GOOSE报文大小进行总流量计算与告警。

本实施例中，数据融合模块包括数据缓冲模块、信号选择模块、信号传输通道，如图3所示。数据缓冲模块接收来自CPU模块需要发送的电网业务数据并将电网业务数据缓存至内部缓存区，数据缓冲模块的内部缓存区缓存有电网业务数据时，设置电网业务数据有效信号为1并传送到信号选择模块，若数据缓冲模块的内部缓存区没有电网业务数据则设置电网业务数据有效信号为0并传送到信号选择模块。

信号传输通道传输网络流量数据时，信号传输通道设置网络流量数据完成信号为0并传输网络流量数据完成信号到信号选择模块。

信号传输通道传输电网业务数据时，信号传输通道设置电网业务数据完成信号为0并传输电网业务数据完成信号到信号选择模块。

网络流量数据通过信号传输通道传输完毕后，信号传输通道设置网络流量数据完成信号为1并传输网络流量数据完成信号到信号选择模块。

电网业务数据通过信号传输通道传输完毕后，信号传输通道设置电网业务数据完成信号为1并传输电网业务数据完成信号到信号选择模块。

记电网业务数据有效信号为Ae，电网业务数据完成信号为Af，网络流量数据完成信号为Bf。

信号选择模块根据“电网业务数据有效信号”、“电网业务数据完成信号”、“网络流量数据完成信号”选择输出网络流量数据或者电网业务数据。

本实施例中，信号选择模块逻辑如图4所示，如同一个单刀双掷开关，信号选择模块具体按如下逻辑执行：

((!Ae)&&Af)==ture成立时，信号选择模块选择输出网络流量数据到信号传输通道；

(Ae&&Af&&Bf)==ture成立时，信号选择模块选择输出电网业务数据到信号传输通道。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。