[发明专利]基于MAC地址匹配的智能变电站网络设备拓扑动态识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于MAC地址匹配的智能变电站网络设备拓扑动态识别方法，属于电力自动化技术领域。

背景技术

基于IEC61850的智能变电站采用以太网作为变电站通信网络，其自动化系统在逻辑上分为站控层、间隔层和过程层三层体系架构，其中，间隔层设备包括继电保护和测控装置等智能电子设备（IED），过程层设备包括智能终端、合并单元等与一次设备接口的IED。智能变电站站控层与间隔层之间的网络通信遵循制造报文规范（MMS），间隔层与间隔层、间隔层与过程层设备之间使用面向通用对象变电站事件(GOOSE)协议传输开关量信号，通过IEC61850-9-2协议传输采样值(SV)。MMS基于TCP/IP的点对点传输协议；GOOSE和SV属于组播报文，采用“发布/订阅”机制。智能变电站采用二层工业交换机（以下简称交换机）组网，组网模式包括“三层两网”、“三层一网”等多种方案，“两网”指站控层网络和过程层网络，“一网”指三层统一组网，具体可以根据实际情况选用。

遵循IEC61850的IED之间的通信行为可以通过系统配置描述文件（SCD）进行配置。SCD文件是一种典型的嵌套定义结构的可扩展标记语言（XML）格式的文档，其中含有IED的名称、描述、IP地址或组播地址，但不包括IED以太网端口的物理MAC地址。

简单网络管理协议（SNMP）是一种基于管理工作站/代理模式的网络设备交互方法。管理信息库（MIB）是一个标准文档，它描述了代理能够为管理工作站提供的信息内容，以及管理工作站对这些信息的操作权限。对象标识符（OID）是SNMP代理提供的具有唯一标识的键值，MIB提供数字化OID到可读文本的映射。通过SNMP操作读取交换机OID值便可获得交换机网络拓扑识别所需的信息，但是由于智能变电站中的IED没有SNMP代理功能，也就无法直接通过SNMP来获取含IED的交换机网络及设备的完整拓扑信息。

智能变电站通信网络越来越重要，关系到变电站的安全可靠运行。而现有的交换机拓扑搜索方法或工具无法动态获取整个智能变电站网络及设备的拓扑关系，尤其是难以识别交换机和所连接IED间的拓扑关系。在智能变电站的新建、改扩建及运维检修过程中，网络拓扑结构时常发生变更，有必要能够实时掌握整个变电站网络系统的拓扑状态，但是目前缺乏有效的方法和工具来动态地反映变电站网络及设备拓扑结构的状态。因此，一种能动态识别智能变电站网络设备拓扑的方法和工具将有助于提升智能变电站网络设备运行管理水平。

发明内容

为了克服现有的网络拓扑识别方法无法动态获得变电站网络及设备拓扑的不足，本发明提供了一种基于MAC地址匹配的智能变电站网络设备拓扑动态识别方法，该方法能够实时地、直观地监测全站网络及设备的拓扑和状态。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：基于MAC地址匹配的智能变电站网络设备拓扑动态识别方法，包括以下步骤：

1）通过配置模块完成智能变电站网络拓扑动态识别的必要配置；

2）通过智能变电站网络设备拓扑识别模块完成交换机与所连接IED的拓扑识别，具体包括如下步骤：

2-1）通过解析智能变电站系统配置描述文件获得IED的IP地址和IED名称之间的对应关系表，或者IED的组播地址和IED名称之间的对应关系表，并存储到相应的数据结构中，并将IP地址字段和组播地址字段作为对应关系表的主键；

2-2）通过报文捕获分析实时解析断面报文，生成IED的以太网端口MAC地址和IED的IP地址之间的对应关系表，或者IED的以太网端口MAC地址和IED的组播地址之间的对应关系表；

2-3）通过简单网络管理协议从标准管理信息库MIB-II中用dot1dTpFdbTable表的OID值来获取交换机的MAC地址转发表信息，也就是IED的以太网端口MAC地址和交换机端口之间的对应关系表；

2-4）以IED的IP地址为外键匹配所述步骤2-2）生成的IED的以太网端口MAC地址和IED的IP地址之间的对应关系表，和所述步骤2-1）生成的IED的IP地址和IED名称之间的对应关系表，得到IED的以太网端口MAC地址和IED名称之间的对应关系表；以IED的组播地址为外键匹配所述步骤2-2）生成的IED的以太网端口MAC地址和IED的组播地址之间的对应关系表，和所述步骤2-1）生成的IED的组播地址和IED名称之间的对应关系表，得到IED的以太网端口MAC地址和IED名称之间的对应关系表；

将两种方式生成的IED的以太网端口MAC地址和IED名称之间的对应关系表合并成一个；