一种智能变电站过程层网络断链故障解析装置的制作方法

1.本发明涉及一种网络断链故障定位技术领域，具体是一种智能变电站过程层网络断链故障解析装置。


背景技术：

2.智能变电站是指采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息釆集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站，近年来，我国在智能变电站的研究和建设已经有了很大的进步，智能变电站是智能电网的智能节点，在智能电网的研究和实施中处于基础性地位，全国各地已经完成上百座智能变电站的建设试点，从目前已经投入运行的智能变电站运行倩况看，智能变电站的故障和问题一般发生在智能变电站过程层，过程层网络是连接过程层设备和间隔层设备的网络，一般为光纤网络，智能变电站的数字化设备在过程层的联系是通过goose、sv网络搭建形成的数字化网络信息交互，而智能变电站一旦出现goose断链、sv断链告警，对于经验丰富的技术人员能够快速判断出故障点，但是对于普通技术人员在查找故障时无从下手，就目前发生sv或者goose链路中断都是采取直接抓取过程层报文进行人工分析，由于sv和goose报文流量巨大，依靠人工完成大量报文的排查，效率极低，准确性也无法保证，特别对于某些偶发性或者无规律性故障，人为截取故障信息更加困难，因此，为了使智能变电站过程层能安全可靠运行，对变电站过程层网络断链故障分析的研究显得十分的必要和迫切。
3.现有技术主要是基于网络报文分析仪来分析故障和异常的有无，但无法分析其发生原因和位置。可见，当前网络报文分析仪的功能仅限于对网络中的异常和故障进行告警，但最终故障的排查和原因的分析均要由运行人员来完成。可是系统展示的数据量本身就庞大且混杂，尤其是当发生设备端口或链路故障导致信息传输中断这一类严重故障时，系统展示的大量突发告警信息会让运行人员无从下手，使得故障诊断和分析过程过分依赖于厂家以及运行人员的现场经验，给智能变电站二次系统安全可靠运行带来了巨大挑战。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种智能变电站过程层网络断链故障解析装置，通过监测设备节点端判断过程层网络接口运行状态从而构建“点-链”网络分布图模型利用历史故障数据和在线实时数据对比分析可有效筛选出变电站网络断链故障的有效信息，能够有效缩短人工排查故障的时间，并且已发生的故障原因以及故障点进行统计编码根据有效编码信息提取出故障节点地址对故障点进行定位能直接有效的提高故障处理的效率可以有效解决背景技术中的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种智能变电站过程层网络断链故障解析装置，包括动态监测模块、静态分析模
块、预警显示模块，所述动态监测模块用于在设备节点接口端实时检测过程层网络端口运行状态是否处于异常，所述静态分析模块用于在接收端接收信息并且对数据信息做分析处理以此分析过程层网络故障原因以及定位故障点坐标，所述预警显示模块用于显示故障分析结果以及在所述静态分析模块的分析基础上预测下一次故障发生的概率以及提醒显示下一次故障点发生的坐标位置。
6.作为本发明再进一步的方案：所述动态监测模块包括控制器、光功率计、温度传感器、电压传感器，所述控制器用于控制其他监测设备的运行调度以及数据采集工作并且对各节点设备监测点进行编号将各监测点检测数据传输至所述静态分析模块，所述光功率计用于监测光纤网链的光功率值以此表征光纤网链的通讯传输的稳定性，所述温度传感器用于检测设备运行温度，防止设备运行过程中因运行温度过高导致设备过载运行致使设备损坏，所述电压传感器用于对节点设备运行电压值进行实时监测，通过测定电压值可判断设备接口的输入/出电流稳定性。
7.作为本发明再进一步的方案：所述静态分析模块基于“点-链”分层级定位模型对过程层网络故障点进行定位，包括“点”定位、“链”定位、模型分析，所述“点”定位基于所述动态监测模块的节点设备监测数据结合历史故障发生数据可筛选出异常运行设备节点编号，首先所述“点”定位会提取所述控制器中的光功率值，如果检测所得光功率值低于阈值则表明光纤网络中存在故障点，记节点设备编号为1,2,3，
……
，n，基于设备节点编号可迅速查找出光纤网络故障点所涉及的节点设备，然后进一步提取所述控制器中的设备运行温度以及运行电压对节点设备进行筛查，若提取的数据与上一次传输数据差异过大并且与历史故障数据相比存在相同数据趋势走向则表明该节点设备为故障节点设备。
8.作为本发明再进一步的方案：由于节点设备之间的相互连通致使某一节点设备存在多条光纤链路，在确定故障节点设备的基础上，所述“链”定位用于定位故障光纤链路的坐标，通过于接收过程层sv、goose数据，并对sv、goose故障报文进行筛选解析，提取出异常数据进行故障光纤链路定位，其中记光纤链路编号为l
n1
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，n为节点设备编号，若链路发生故障则涉及发送端与接收端之间的相互连接，所以在对sv、goose故障报文筛选分析的同时对所涉及的节点设备做相关性分析，若两故障节点设备存在相关性则表明故障发生在两个节点设备端口的光纤上，基于此可得到故障光纤网链定位坐标。
9.作为本发明再进一步的方案：基于智能变电站过程层网络处于动态运行状态且每条链路处于不同的负荷运行状态，所以设置有所述模型分析用于构建过程层光纤网链分布模型，以节点设备分布点为基础导入各节点之间的连接关系根据所述动态监测模块中的动态变化数据确定链路的负荷裕度，基于节点设备之间的传输距离设定网链运行阈值，将实时监测数据与设定阈值进行对比来确定网链运行裕度，根据其裕度可及时对网链进行断路保护及时对网链进行调控修理，防止因某一链路的运行故障而出现区域性网络崩溃。
10.作为本发明再进一步的方案：所述预警显示模块用于显示所述静态分析模块的故障定位结果同时预测其他链路的运行故障概率，包括显示器、概率预测、故障点预测。
11.作为本发明再进一步的方案：所述显示器用于将故障分析结果以及预测结果可视化，分别显示报警点与预警点，结果可视化在一定程度上对故障检修有导向作用避免了因检修人员对路线的不熟悉而增加检修时间，所述概率预测在所述模型分析中的网链模型的基础上对现有的网链故障进行故障概率预测，因为各网链之间存在着复杂的交互关系所以
在网链发生故障时对其他链路有着重要影响，利用各网链之间的逻辑关系对故障链路与其他链路进行相关性分析，相关性越高其链路发生故障的概率越高，所述概率预测按照相关性大小分为不同概率层级，故障概率发生可能性越高的链路具有优先保护级，也就是能够对其他未发生故障的链路进行优先保护抢修，由于光纤链路距离传输不同，其中链路上发生故障的概率依旧不同，所以设置有所述故障点预测用于对网链的故障点发生概率进行预测，主要是通过发送端与接收端的接口设置有计时装置，根据接收数据的时间变化以及所述光功率计所测得的链路光功率大小变化波动来判断光纤线路状态变化，并且对存在运输拐点的光纤线路设置拐点检测装置主要是传输路线的弯曲容易对传输信号速率造成影响，严重可导致光纤传输堵塞发生故障。
12.作为本发明再进一步的方案，一种智能变电站过程层网络断链故障解析装置，包括如下解析流程：步骤1：首先实时监测过程层网络链路接口运行数据，分别在各节点设备布设控制器、光功率计、温度传感器、电压传感器，所述控制器用于控制其他监测设备的运行调度以及数据采集工作并且对各节点设备监测点进行编号将各监测点检测数据传输至所述静态分析模块，所述光功率计用于监测光纤网链的光功率值以此表征光纤网链的通讯传输的稳定性，所述温度传感器用于检测设备运行温度，防止设备运行过程中因运行温度过高导致设备过载运行致使设备损坏，所述电压传感器用于对节点设备运行电压值进行实时监测，通过测定电压值可判断设备接口的输入/出电流稳定性。
13.步骤2：待动态监测模块中监测设备布置完成，综合节点-网链布设参数构建过程层网络模型，首先导入scd（变电站配置描述）文件用以解析sv、goose故障报文，其次以节点设备分布点为基础导入各节点之间的连接关系根据节点设备之间的传输距离以及节点设备的基础参数构建过程层光纤网链分布模型，对网络链路发生故障的位置做报警处理。
14.所述步骤2还包括：步骤2-1：基于所述动态监测模块的节点设备监测数据结合历史故障发生数据筛选出异常运行设备节点编号对故障发生区域进行“点”定位，首先所述“点”定位会提取所述控制器中的光功率值，如果检测所得光功率值低于阈值则表明光纤网络中存在故障点，记节点设备编号为1,2,3，
……
，n，基于设备节点编号可迅速查找出光纤网络故障点所涉及的节点设备，然后进一步提取所述控制器中的设备运行温度以及运行电压对节点设备进行筛查，若提取的数据与上一次传输数据差异过大并且与历史故障数据相比存在相同数据趋势走向则表明该节点设备为故障节点设备；步骤2-2：在确定故障节点设备的基础上对故障发生区域进行“链”定位，通过于接收过程层sv、goose数据，并对sv、goose故障报文进行筛选解析，提取出异常数据进行故障光纤链路定位，其中记光纤链路编号为l
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，n为节点设备编号，若链路发生故障则涉及发送端与接收端之间的相互连接，所以在对sv、goose故障报文筛选分析的同时对所涉及的节点设备做相关性分析，若两故障节点设备存在相关性则表明故障发生在两个节点设备端口的光纤上，基于此可得到故障光纤网链定位坐标。
15.步骤3：在对故障发生区域做故障解析定位的同时预测其他链路的运行故障概率以及在静态分析模块的分析基础上预测下一次故障发生的概率以及对下一次故障点发生的坐标位置做预警处理。
16.所述步骤3还包括：步骤3-1：在过程层光纤网链分布模型的基础上，根据动态监测模块中的动态变化数据确定链路的负荷裕度，基于节点设备之间的传输距离设定网链运行阈值，将实时监测数据与设定阈值进行对比来确定网链运行裕度，根据其裕度可及时对网链进行断路保护及时对网链进行调控修理，防止因某一链路的运行故障而出现区域性网络崩溃；步骤3-2：在网链模型的基础上对现有的网链故障进行故障概率预测，因为各网链之间存在着复杂的交互关系所以在网链发生故障时对其他链路有着重要影响，利用各网链之间的逻辑关系对故障链路与其他链路进行相关性分析，相关性越高其链路发生故障的概率越高，所述概率预测按照相关性大小分为不同概率层级，故障概率发生可能性越高的链路具有优先保护级，也就是能够对其他未发生故障的链路进行优先保护抢修；步骤3-2：由于光纤链路距离传输不同，其中链路上发生故障的概率依旧不同，所以设置有所述故障点预测用于对网链的故障点发生概率进行预测，主要是通过发送端与接收端的接口设置有计时装置，根据接收数据的时间变化以及所述光功率计所测得的链路光功率大小变化波动来判断光纤线路状态变化，并且对存在运输拐点的光纤线路设置拐点检测装置主要是传输路线的弯曲容易对传输信号速率造成影响，严重可导致光纤传输堵塞发生故障。
17.步骤4：显示器将故障分析结果以及预测结果可视化，分别显示报警点与预警点，结果可视化在一定程度上对故障检修有导向作用避免了因检修人员对路线的不熟悉而增加检修时间。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过监测设备节点端判断过程层网络接口运行状态从而构建“点-链”网络分布图模型利用历史故障数据和在线实时数据对比分析可有效筛选出变电站网络断链故障的有效信息，能够有效缩短人工排查故障的时间，并且已发生的故障原因以及故障点进行统计编码根据有效编码信息提取出故障节点地址对故障点进行定位能直接有效的提高故障处理的效率。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为一种智能变电站过程层网络断链故障解析装置的结构示意图。
21.图中：1、动态监测模块；2、静态分析模块；3、预警显示模块；11、控制器；12、光功率计；13、温度传感器；14、电压传感器；21、“点”定位；22、“链”定位；23、模型分析；31、显示器；32、概率预测；33、故障点预测。
具体实施方式
22.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅
用以解释本发明，并不用于限定本发明。
23.实施例：请参阅图1，本发明实施例中，一种智能变电站过程层网络断链故障解析装置，包括动态监测模块（1）、静态分析模块（2）、预警显示模块（3），动态监测模块（1）用于在设备节点接口端实时检测过程层网络端口运行状态是否处于异常，包括控制器（11）、光功率计（12）、温度传感器（13）、电压传感器（14），控制器（11）用于控制其他监测设备的运行调度以及数据采集工作并且对各节点设备监测点进行编号将各监测点检测数据传输至静态分析模块（2），光功率计（12）用于监测光纤网链的光功率值以此表征光纤网链的通讯传输的稳定性，温度传感器（13）用于检测设备运行温度，防止设备运行过程中因运行温度过高导致设备过载运行致使设备损坏，电压传感器（14）用于对节点设备运行电压值进行实时监测，通过测定电压值可判断设备接口的输入/出电流稳定性，静态分析模块（2）用于在接收端接收信息并且对数据信息做分析处理以此分析过程层网络故障原因以及定位故障点坐标，基于“点-链”分层级定位模型对过程层网络故障点进行定位，包括“点”定位（21）、“链”定位（22）、模型分析（23），“点”定位（21）基于动态监测模块（1）的节点设备监测数据结合历史故障发生数据可筛选出异常运行设备节点编号，首先“点”定位（21）会提取控制器（11）中的光功率值，如果检测所得光功率值低于阈值则表明光纤网络中存在故障点，记节点设备编号为1,2,3，
……
，n，基于设备节点编号可迅速查找出光纤网络故障点所涉及的节点设备，然后进一步提取控制器（11）中的设备运行温度以及运行电压对节点设备进行筛查，若提取的数据与上一次传输数据差异过大并且与历史故障数据相比存在相同数据趋势走向则表明该节点设备为故障节点设备，由于节点设备之间的相互连通致使某一节点设备存在多条光纤链路，在确定故障节点设备的基础上，“链”定位（22）用于定位故障光纤链路的坐标，通过于接收过程层sv、goose数据，并对sv、goose故障报文进行筛选解析，提取出异常数据进行故障光纤链路定位，其中记光纤链路编号为l
n1
，l
n2
，l
n3
，
……
，l
nm
，n为节点设备编号，若链路发生故障则涉及发送端与接收端之间的相互连接，所以在对sv、goose故障报文筛选分析的同时对所涉及的节点设备做相关性分析，若两故障节点设备存在相关性则表明故障发生在两个节点设备端口的光纤上，基于此可得到故障光纤网链定位坐标，基于智能变电站过程层网络处于动态运行状态且每条链路处于不同的负荷运行状态，所以设置有模型分析（23）用于构建过程层光纤网链分布模型，以节点设备分布点为基础导入各节点之间的连接关系根据动态监测模块（1）中的动态变化数据确定链路的负荷裕度，基于节点设备之间的传输距离设定网链运行阈值，将实时监测数据与设定阈值进行对比来确定网链运行裕度，根据其裕度可及时对网链进行断路保护及时对网链进行调控修理，防止因某一链路的运行故障而出现区域性网络崩溃，预警显示模块（3）用于显示故障分析结果以及在静态分析模块（2）的分析基础上预测下一次故障发生的概率以及提醒显示下一次故障点发生的坐标位置，包括显示器（31）、概率预测（32）、故障点预测（33），显示器（31）用于将故障分析结果以及预测结果可视化，分别显示报警点与预警点，结果可视化在一定程度上对故障检修有导向作用避免了因检修人员对路线的不熟悉而增加检修时间，概率预测（32）在模型分析（23）中的网链模型的基础上对现有的网链故障进行故障概率预测，因为各网链之间存在着复杂的交互关系所以在网链发生故障时对其他链路有着重要影响，利用各网链之间的逻辑关系对故障链路与其他链路进行相关性分析，相关性越高其链路发生故障的概率越高，概率预测（32）
按照相关性大小分为不同概率层级，故障概率发生可能性越高的链路具有优先保护级，也就是能够对其他未发生故障的链路进行优先保护抢修，由于光纤链路距离传输不同，其中链路上发生故障的概率依旧不同，所以设置有故障点预测（33）用于对网链的故障点发生概率进行预测，主要是通过发送端与接收端的接口设置有计时装置，根据接收数据的时间变化以及光功率计（12）所测得的链路光功率大小变化波动来判断光纤线路状态变化，并且对存在运输拐点的光纤线路设置拐点检测装置主要是传输路线的弯曲容易对传输信号速率造成影响，严重可导致光纤传输堵塞发生故障本发明还提供一种智能变电站过程层网络断链故障解析装置的解析流程，所示具体步骤如下：步骤1：首先实时监测过程层网络链路接口运行数据，分别在各节点设备布设控制器、光功率计、温度传感器、电压传感器，所述控制器用于控制其他监测设备的运行调度以及数据采集工作并且对各节点设备监测点进行编号将各监测点检测数据传输至所述静态分析模块，所述光功率计用于监测光纤网链的光功率值以此表征光纤网链的通讯传输的稳定性，所述温度传感器用于检测设备运行温度，防止设备运行过程中因运行温度过高导致设备过载运行致使设备损坏，所述电压传感器用于对节点设备运行电压值进行实时监测，通过测定电压值可判断设备接口的输入/出电流稳定性。
24.步骤2：待动态监测模块中监测设备布置完成，综合节点-网链布设参数构建过程层网络模型，首先导入scd（变电站配置描述）文件用以解析sv、goose故障报文，其次以节点设备分布点为基础导入各节点之间的连接关系根据节点设备之间的传输距离以及节点设备的基础参数构建过程层光纤网链分布模型，对网络链路发生故障的位置做报警处理。
25.所述步骤2还包括：步骤2-1：基于所述动态监测模块的节点设备监测数据结合历史故障发生数据筛选出异常运行设备节点编号对故障发生区域进行“点”定位，首先所述“点”定位会提取所述控制器中的光功率值，如果检测所得光功率值低于阈值则表明光纤网络中存在故障点，记节点设备编号为1,2,3，
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，n，基于设备节点编号可迅速查找出光纤网络故障点所涉及的节点设备，然后进一步提取所述控制器中的设备运行温度以及运行电压对节点设备进行筛查，若提取的数据与上一次传输数据差异过大并且与历史故障数据相比存在相同数据趋势走向则表明该节点设备为故障节点设备；步骤2-2：在确定故障节点设备的基础上对故障发生区域进行“链”定位，通过于接收过程层sv、goose数据，并对sv、goose故障报文进行筛选解析，提取出异常数据进行故障光纤链路定位，其中记光纤链路编号为l
n1
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n2
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n3
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，n为节点设备编号，若链路发生故障则涉及发送端与接收端之间的相互连接，所以在对sv、goose故障报文筛选分析的同时对所涉及的节点设备做相关性分析，若两故障节点设备存在相关性则表明故障发生在两个节点设备端口的光纤上，基于此可得到故障光纤网链定位坐标。
26.步骤3：在对故障发生区域做故障解析定位的同时预测其他链路的运行故障概率以及在静态分析模块的分析基础上预测下一次故障发生的概率以及对下一次故障点发生的坐标位置做预警处理。
27.所述步骤3还包括：步骤3-1：在过程层光纤网链分布模型的基础上，根据动态监测模块中的动态变化
数据确定链路的负荷裕度，基于节点设备之间的传输距离设定网链运行阈值，将实时监测数据与设定阈值进行对比来确定网链运行裕度，根据其裕度可及时对网链进行断路保护及时对网链进行调控修理，防止因某一链路的运行故障而出现区域性网络崩溃；步骤3-2：在网链模型的基础上对现有的网链故障进行故障概率预测，因为各网链之间存在着复杂的交互关系所以在网链发生故障时对其他链路有着重要影响，利用各网链之间的逻辑关系对故障链路与其他链路进行相关性分析，相关性越高其链路发生故障的概率越高，所述概率预测按照相关性大小分为不同概率层级，故障概率发生可能性越高的链路具有优先保护级，也就是能够对其他未发生故障的链路进行优先保护抢修；步骤3-2：由于光纤链路距离传输不同，其中链路上发生故障的概率依旧不同，所以设置有所述故障点预测用于对网链的故障点发生概率进行预测，主要是通过发送端与接收端的接口设置有计时装置，根据接收数据的时间变化以及所述光功率计所测得的链路光功率大小变化波动来判断光纤线路状态变化，并且对存在运输拐点的光纤线路设置拐点检测装置主要是传输路线的弯曲容易对传输信号速率造成影响，严重可导致光纤传输堵塞发生故障。
28.步骤4：显示器将故障分析结果以及预测结果可视化，分别显示报警点与预警点，结果可视化在一定程度上对故障检修有导向作用避免了因检修人员对路线的不熟悉而增加检修时间。
29.本发明的工作原理是：通过监测设备节点端判断过程层网络接口运行状态从而构建“点-链”网络分布图模型利用历史故障数据和在线实时数据对比分析可有效筛选出变电站网络断链故障的有效信息，能够有效缩短人工排查故障的时间，并且已发生的故障原因以及故障点进行统计编码根据有效编码信息提取出故障节点地址对故障点进行定位能直接有效的提高故障处理的效率。
30.以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。