本發明屬電工技術領域，具體涉及一種適用于調度自動化網絡分析的故障定位系統及方法。

背景技術：

隨著微機、通信及電力電子等技術的高速發展，電網調度自動化系統也有了長足的發展，集中監視、遠程控制、網絡分析等技術的應用極大的提高了變電站的自動化水平，減輕了變電站運維人員的工作負擔，無人值守型變電站得到了極大的推廣和應用。網絡分析儀的出現提高了變電站自動化數據傳送的正確性和可靠性，通過對網絡通道原始數據進行持續不斷的記錄和分析，可從源頭上查找發生錯誤數據的原因，確保維護人員迅速定位故障。

常規的網絡分析儀雖然能夠存儲足夠時間的全站報文并進行規約解釋等功能，在一定程度上方便了運維人員的日常工作，但是網絡分析儀存儲中并沒有與一次設備名稱對應的信息，導致網絡報文故障發生后事故原因無從查起、報文可讀性差、網絡報文展示不直觀且僅對間隔層報文進行監視存儲，導致網絡分析儀的分析和記錄存在很多的缺點和不足。

技術實現要素：

本發明的目的在于解決網絡分析在變電站中網絡分析儀故障定位的問題，變電站的調度數據網數據傳輸過程中經常存在的主站、子站不一致(主要體現在漏報、誤報、多報等)的情形，導致變電站調度自動化系統在對故障分析以及診斷定位中存在很大問題。基于上述目的，本發明提供了新的適用于調度自動化網絡分析的故障定位系統及故障分析方法

為了達到上述目的，本發明適用于調度自動化網絡分析的故障定位系統采用的技術方案是：

一種適用于調度自動化網絡分析的故障定位系統，包括網絡記錄儀、子站端網絡分析儀、主站端網絡分析儀；網絡記錄儀連接變電站站內數據網，并通過交換機鏡像口將變電站所有報文打上具體時標存儲下來；子站端報文分析儀和主站端網絡分析儀通過高速以太網讀取上述報文進行處理分析。

有益效果：本發明可靈活方便地滿足電力系統自動化測試中心對電網調度自動化系統中的主站系統、子站系統數據的專業化測試和分析要求，并能進行實時數據的處理、規約解析、保存通信報文、偵聽報文內容等功能的測試，為主站、子站系統功能和性能指標進行專業測試評估，可廣泛地應用在電力自動化系統或設備的工程安裝、系統驗收、日常維護、排查故障，有效保障電力自動化系統安全、可靠地運行。

使用上述故障定位系統的故障定位方法可采用如下技術方案：

1)、具備網絡報文的快速獲取與存儲

采用高性能嵌入式雙核構架的硬件平臺，將通訊、計算處理、存儲等等功能硬件化，確保裝置運行穩定、可靠，具有足夠的數據處理能力；采用串口硬盤，讀寫速度滿足無損記錄的要求；采用硬件壓縮存儲技術，提高數據存取的效率、延長了數據存儲的時間,實現對原始報文記錄存儲，網絡狀態監視及流量統計，具備異常報文記錄功能；

2)、將報文內容解析為運維人員可以簡單查看的內容

系統可以按幀和按信號分析網絡報文，展示給運維人員；運維人員在排查網絡問題時，只需要查看本系統展示出來的直觀報文內容即可；

網絡數據采集單元負責實時采集智能變電站的各種網絡通訊報文，并給采集的每一幀數據按同一時鐘源均打上精確時標，時標精度不大于1微秒，采集完成后將數據通過pcie總線傳輸至網絡記錄單元，同時與網絡記錄單元進行通信，完成系統的配置、對時；

3)、間隔層報文與過程層報文對比校驗

懷疑某個時刻報文存在問題時將這一時刻的間隔層和過程層報文自動校核，以對比的形式展示出來；

4)、將工程數據與報文內容的進行緊密結合

利用通訊規約實現配置數據與網絡報文的一一對應。

附圖說明

圖1為本發明適用于調度自動化網絡分析的故障定位系統的結構架構圖；

圖2為本發明中的硬件設計示意圖。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發明作進一步詳細說明。

本發明的調度自動化系統在線分析及故障診斷定位系統采用三層架構，包括網絡記錄儀、子站端網絡分析儀、主站端網絡分析儀。網絡記錄儀通過交換機鏡像口將變電站所有報文打上具體時標存儲下來。子站端報文分析儀和主站端網絡分析儀通過高速以太網讀取存儲報文進行處理分析，系統結構如圖1所示。

本發明可靈活方便地滿足電力系統自動化測試中心對電網調度自動化系統中的主站系統、子站系統數據的專業化測試和分析要求，并能進行實時數據的處理、規約解析、保存通信報文、偵聽報文內容等功能的測試，為主站、子站系統功能和性能指標進行專業測試評估，可廣泛地應用在電力自動化系統或設備的工程安裝、系統驗收、日常維護、排查故障，有效保障電力自動化系統安全、可靠地運行。

本發明中障定位方法的程如下：

一、網絡報文的快速獲取與可靠存儲

高速持續的網絡報文存儲是網絡分析應用的基礎。丟幀現象是普通網絡分析的常見問題。本發明采用高性能嵌入式雙核構架的硬件平臺，將通訊、計算處理、存儲等等功能硬件化，確保裝置運行穩定、可靠，具有足夠的數據處理能力；采用大容量串口硬盤，讀寫速度可滿足無損記錄的要求；采用硬件壓縮存儲技術，可以極大的提高了海量數據存取的效率、延長了數據存儲的時間,實現對原始報文記錄存儲，網絡狀態監視及流量統計，具備異常報文記錄功能。

二、將報文內容解析為運維人員可以簡單查看的內容

系統可以按幀和按信號分析網絡報文，通過合理的方式展示給運維人員。運維人員在排查網絡問題時，不必查看晦澀難懂的原始報文，只需要查看本系統展示出來的直觀報文內容即可。

網絡數據采集單元負責實時采集智能變電站的各種網絡通訊報文，包括站控層網絡通訊報文、間隔層goose報文以及過程層采樣值報文等,裝置給采集的每一幀數據均打上精確時標，時標精度不大于1微秒，采集完成后將數據通過pcie總線傳輸至網絡記錄單元，同時與網絡記錄單元進行通信，完成系統的配置、對時等功能。

三、間隔層報文與過程層報文對比校驗

間隔層和過程層報文不對應是變電站內經常發生的網絡故障。報文對比校驗功能可在在懷疑某個時刻報文存在問題時將這一時刻的間隔層和過程層報文自動校核，以對比的形式展示出來。這樣可以非常直觀的排查網絡報文故障，減少無目的的排查工作時間。

四、將工程數據與報文內容的進行緊密結合

本系統可利用通訊規約實現配置數據與網絡報文的一一對應。提高了網絡分析儀的易用性，提高了變電站運維人員排查網絡故障時的效率。

本發明在技術上通過采用cpu+fpga全嵌入式設計、多cpu協調互動、通過上位機顯示、全站統一對時采集、高速存儲與管理的手段實驗，如圖2所示：

具體實現如下

1.cpu+fpga全嵌入式設計

網絡數據采集模塊采用了cpu+fpga新型集成電路，保證強數據處理能力，運行穩定可靠性和抗干擾能力；數據收集處理系統采用全嵌入式設計方法，采用源碼開放的linux嵌入式實時操作系統，多cpu協調運算處理系統，極大提高了監測記錄單元的數據的吞吐能力、處理實時性動態響應特性。

2.多cpu協調互動

保證網絡數據的高速動態捕捉及海量存儲，裝置采用總線結構，按功能需求配置相應板件，多cpu通過總線進行數據交互，協調調度，采集數據就地存儲，存儲采用專門的硬件壓縮芯片完成，保證網絡數據的高速動態捕捉及海量存儲。

3.后臺分析顯示軟件完全基于java語言和j2ee平臺等高級語言開發，信息交換使用xml格式，軟件系統靈活，易于跨平臺移植和擴展；

4.網絡報文采集單元采用全站統一對時系統進行對時，采集口與交換機鏡像口相連，能實現鏡像口線速流量不丟包記錄，裝置對接收的每一幀以太網鏈路數據幀均打上精確的時標，時標精度優于1微秒。裝置具備流量統計、流量突變告警等功能。裝置能按端口、幀類型等進行實時記錄。記錄的數據格式為pcap格式，單臺裝置不少于4個100m記錄口，連續記錄時間不少于3個月。裝置支持按起止時間、端口序號等條件進行網絡查詢；

5.信息存儲系統采用全球最先進的存儲管理平臺及海量存儲設備；

6.除圖形化的管理、配置界面外，所有軟件模塊均預留擴展和開發接口，接口以類庫和腳本語言方式提供，系統管理和開發人員可利用這些接口完成系統優化、或附加功能開發等工作。

本發明在軟硬件上同步進行設計，對調度自動化網絡分析中的故障記錄進行高效存儲、正確分析、迅速定位、直觀顯示，提高調度自動系統的安全性、可靠性、快速反應故障的能力，同時降低了調度系統工作人員的工作強度且進一步提高了系統的自動化程度。