[发明专利]基于报文精确识别的变电站通信网络确定性路径交换方法

说明书

技术领域

本发明涉及变电站通信网络报文传输的技术领域，尤其是指一种基于报文精确识别的变电站通信网络确定性路径交换方法。

背景技术

报文传输的实时可靠性是评价变电站自动化系统通信网络性能的重要指标。在报文交换过程中实现信息传输过程可控以及错误报文识别是提升通信网络实时可靠性的有效手段。变电站通信网络中传输的主要报文有GOOSE，SV以及MMS报文三类，其中GOOSE和SV报文采用广播的方式在网络中传输。由于目前变电站通信网络采用的交换技术不能有效识别信息流类型以及控制信息流传输路径，导致部分设备接收到不需要的GOOSE和SV报文，在给通信网络带来不必要流量负载的同时，也在网络中产生了报文传输的寄生回路，给继电保护设备带来因接收未订阅报文而发生误动的隐患。

如图6所示，为目前变电站通信网络交换技术构架，其工作原理为：当数据包到达交换机端口时，首先由接收机将整段报文接收；接着，由数据报解析模块对数据内容进行解析，在此过程中交换机仅能获得数据MAC地址、优先级别等基本属性，然后，对应MAC地址表，数据包由缓存映射进入队列相应位置排队，当数据包到达队头时，由数据报封装模块对其封装并经由发送机发送离开交换机。目前变电站通信网络采用的交换方案通过形成MAC地址表并按照该表进行报文的转发，这种转发方式并不适用于GOOSE及SV报文。主要是因为标准中规定GOOSE及SV报文转发采用组播的传输方式，这种组播的方式会导致网络的冲突增加，某些不应该收到报文的设备收到了报文，给网络带来不必要的流量负担，尽管目前变电站通信网络交换技术采用VLAN技术划分广播域，一定程度上减少组播带来的流量负担，但依旧无法彻底避免问题。为解决这一问题，最根本的是改变这种查询MAC地址表的方式来转发报文。

此外，目前也有研究提出了一种通过SCD文件解析获得报文APPID转发表的交换方式。通过获得报文APPID查找接收该报文的IED设备，实现报文的确定路径转发，从而解决上述变电站通信网络交换技术中由于组播报文带来的流量负担以及部分IED设备接收不必要报文误操作等问题。APPID转发表形成依赖于解析SCD文件，SCD文件是IEC61850定义的用于智能变电站配置的文件，涵盖了描述智能变电站全部智能电子设备（IED）、通信配置和变电站拓扑结构等段落内容。通过SCD文件的解析能够获得包括全部IED电子设备名称、端口名称、端口所涉及的各路GOOSE/SV报文、APPID与端口的对应关系等全方位信息。通过SCD文件解析，可获得设备连接拓扑及报文订阅/发布与设备端口对应关系，进一步通过交换机报文解析及端口学习功能，整合报文APPID与报文订阅设备端口对应关系以及MAC地址表中相关内容获得APPID转发表。基于APPID转发表的变电站通信网络交换技术的基本工作流程为：首先通过SCD文件解析及交换机端口学习形成APPID转发表；其次，交换机接收报文时，通过报文解析模块获得报文APPID；然后，查找APPID转发表，如果有与该报文相符的信息，报文直接去往转发表中对应的端口，否则丢弃该报文；最后，由数据包封装模块封装报文并通过发送机将报文送至下一节点，交换机继续接收报文。虽然，采用单纯的APPID识别GOOSE/SV报文技术，原理上可以实现GOOSE/SV报文辨别。但在实际应用中，可能会出现由于错误配置，热备用以及测试装置接入等原因导致不同GOOSE或SV报文具有相同的APPID的情况，造成GOOSE/SV报文辨别或转发错误。

因此，终上所述，改进目前变电站通信网络交换技术中SV报文、GOOSE报文的交换方案，采用一种能够精确识别报文并实现报文确定路径转发的交换方案，可以很大程度提高变电站通信网络的实时可靠性。

发明内容

本发明的目的在于解决目前变电站通信网络交换技术中信息广播带来的流量负载及设备误操作，以及利用APPID为主键识别GOOSE/SV流技术中出现的APPID冲突问题，提供一种基于报文精确识别的变电站通信网络确定性路径交换方法，利用APPID/SRCMAC/HASH(GOOSEID ref/smvID)形成的ASH组合键实现GOOSE、SV报文精确识别，并实现报文在采用组播地址情况下仍然能够将报文传到应该接收该报文的设备，而不应该接受该报文的设备不会接收到该报文，即实现符合报文订阅关系的确定链路的信息传输。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：基于报文精确识别的变电站通信网络确定性路径交换方法，包括以下步骤：