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一種在線電力遠(yuǎn)動iec104傳輸異常檢測方法

文檔序號:7393451閱讀:751來源:國知局
一種在線電力遠(yuǎn)動iec104傳輸異常檢測方法
【專利摘要】一種在線電力遠(yuǎn)動IEC104傳輸異常檢測方法,涉及一種電力調(diào)度遠(yuǎn)動網(wǎng)絡(luò)傳輸異常檢測方法。目前,對于運行的IEC104遠(yuǎn)動通信,還沒有有效的在線監(jiān)視、分析、診斷方法。本發(fā)明包括以下步驟:1)報文偵聽俘獲;2)報文拼接;3)IEC104報文解析;4)廠站合并統(tǒng)計;5)多維特征指標(biāo)計算;6)異常診斷;異常診斷包括常規(guī)傳輸異常判別和控制傳輸異常判別。本技術(shù)方案減輕工作強度,并提高電力調(diào)度自動化運行維護水平;可以主動發(fā)現(xiàn)控制信息傳輸過程中的異常情況,保障電力調(diào)度控制系統(tǒng)正常運行;直觀明確的對傳輸故障進行檢測,并可以對隱形故障進行預(yù)警;對網(wǎng)絡(luò)故障或者廠站通信故障進行判定。
【專利說明】-種在線電力遠(yuǎn)動IEC104傳輸異常檢測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種電力調(diào)度遠(yuǎn)動網(wǎng)絡(luò)傳輸異常檢測方法,尤指一種在線電力遠(yuǎn)動 IEC104傳輸異常檢測方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)發(fā)展和自動化設(shè)備的日趨完善可靠,變電站"無人值守,少人值 守"運行模式的推進,調(diào)度自動化系統(tǒng)作為電網(wǎng)安全運行核屯、支撐作用越來越關(guān)鍵,自動化 系統(tǒng)日益成為保障電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、可靠、穩(wěn)定運行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。電力遠(yuǎn)動信息的安全可靠 傳輸是電力自動化系統(tǒng)正常運行的基礎(chǔ)前提條件,而在實際生產(chǎn)工作中,對于自動化遠(yuǎn)動 系統(tǒng)發(fā)生異常和故障判別,往往由電網(wǎng)應(yīng)用出現(xiàn)異常后才發(fā)現(xiàn),進而再由自動化運行人員 進行分析判別,常常延誤自動化的故障診斷與恢復(fù)。如何避免該種"被動型"運維,在自動 化遠(yuǎn)動傳輸層面上進行快速、及時、有效地監(jiān)測、判別遠(yuǎn)動傳輸故障,成為提高電力自動化 水平的重要研究課題。
[0003] 隨著調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的建設(shè),當(dāng)前調(diào)度主站與廠站之間越來越多采用IEC104通信協(xié) 議作為主用,自動化系統(tǒng)信息流均W報文方式承載于電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)。對于調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的 監(jiān)視,當(dāng)前一般使用網(wǎng)管系統(tǒng),其主要監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通信鏈路的中斷情況W及網(wǎng)絡(luò)層流量 信息,多數(shù)的文獻及專利也均基于網(wǎng)絡(luò)層報文流量進行異常判別,但該些方法無法有效針 對電力遠(yuǎn)動業(yè)務(wù)傳輸進行監(jiān)視判別。
[0004] 然而實際在電力遠(yuǎn)動IEC104運行中,傳輸故障不僅僅是底層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備故障,經(jīng)常 是網(wǎng)絡(luò)傳輸正常,但是業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸故障,存在類似"假在線"、"遙調(diào)不響應(yīng)"或者"遙控超 時"等。當(dāng)前已有的針對IEC104協(xié)議的監(jiān)視分析,主要是在對于通信雙方的點點報文協(xié)議 解析分析翻譯,或者是離線的規(guī)約分析。對于運行的IEC104遠(yuǎn)動通信,特別是實際運行中 的多廠站、大量通道傳輸?shù)谋O(jiān)視,目前還沒有有效的在線監(jiān)視、分析、診斷方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題和提出的技術(shù)任務(wù)是對現(xiàn)有技術(shù)方案進行完善與改進, 提供一種在線電力遠(yuǎn)動IEC104傳輸異常檢測方法,W達(dá)到有效的在線監(jiān)視、分析、診斷的 目的。為此,本發(fā)明采取W下技術(shù)方案。
[0006] 一種在線電力遠(yuǎn)動IEC104傳輸異常檢測方法,其特征在于包括W下步驟:
[0007] 1)報文偵聽俘獲;
[000引通過交換機網(wǎng)絡(luò)設(shè)備端口鏡像,實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)流量的全鏡像采集;并依據(jù)監(jiān)視廠站與 調(diào)度主站的IP地址簇W及端口,俘獲所需監(jiān)視的IP報文;
[0009] 。報文拼接;
[0010] 在獲得俘獲的IP報文后,進行IP/TCP報文重組,對于超過窗口周期的IP進行丟 棄,完整的報文遞交下一步處理;
[0011] 扣IEC104報文解析;
[0012] 對于拼接重組好的TCP連接用戶數(shù)據(jù),依據(jù)IEC104協(xié)議,進行簡單報文解析,區(qū)分 報文的類型W及業(yè)務(wù)流量統(tǒng)計;對于非法報文,當(dāng)超過設(shè)定的闊值范圍后,進行直接異常判 定;
[0013] 4)廠站合并統(tǒng)計;
[0014] 依據(jù)廠站進行鏈路合并,W計算后續(xù)的多維特征量;
[0015] 5)多維特征指標(biāo)計算;
[0016] 在到達(dá)預(yù)先設(shè)定的計算監(jiān)測窗口周期時,針對監(jiān)視每個廠站,計算多維特征指標(biāo), 多維特征指標(biāo)包括業(yè)務(wù)流量特征指標(biāo)、上下行遙調(diào)報文數(shù)比、遙控報文應(yīng)答平均延遲時間、 TCP連接請求報文數(shù);
[0017] 6)異常診斷;
[0018] 對于每一個廠站,當(dāng)?shù)竭_(dá)計算監(jiān)測窗口時,依據(jù)特征指標(biāo)量分別進行常規(guī)傳輸異 常W及控制傳輸異常判別:
[0019] 常規(guī)傳輸異常判別包括:
[0020] 601)典型報文的業(yè)務(wù)流量頻域直流模比值判別
[0021] 當(dāng)直流模比值r流量大于正常傳輸?shù)拈熤祎流量時,判別正常,當(dāng)直流模比值r流量小于 正常傳輸?shù)拈熤禃r,判別異常;
[0022] 602)報文數(shù)頻域直流模比值判別
[002引當(dāng)傳輸?shù)膱笪臄?shù)頻域直流模比值大于正常傳輸?shù)拈熤禃r,判別正常, 當(dāng)傳輸?shù)膱笪臄?shù)頻域直流模比值小于正常傳輸?shù)拈熤禃r,判別異常;
[0024] 603) TCP連接請求報文數(shù)判別
[0025] 當(dāng)TCP連接請求報文數(shù)指標(biāo)數(shù)超過對應(yīng)設(shè)定的闊值時,判別傳輸異常;
[0026] 控制傳輸異常判別包括:
[0027] 611)遙調(diào)上下行報文數(shù)比r遙調(diào)判別
[002引當(dāng)遙調(diào)上下行報文數(shù)比小于對應(yīng)設(shè)定闊值,判別遙調(diào)命令傳輸出錯;
[0029] 6。)遙控報文應(yīng)答平均延遲時間t遙判別
[0030] 對于每個廠站遙控命令,當(dāng)遙控報文應(yīng)答平均延遲時間大于設(shè)定闊值時, 判別遙控命令傳輸出錯。
[0031] 作為對上述技術(shù)方案的進一步完善和補充,本發(fā)明還包括W下附加技術(shù)特征。
[0032] 業(yè)務(wù)流量特征指標(biāo)包括典型報文流量頻域直流模比值;
[0033] 典型報文流量頻域直流模比值計算方法為:
[0034] :〇計算業(yè)務(wù)流量fs,業(yè)務(wù)流量fs= E sLen (Pasdu)
[003引其中;S為采樣周期,取5秒-10秒;Len(PASDu)為采樣周期內(nèi)偵聽到的典型業(yè)務(wù)報 文中應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)單元(ASDU)字節(jié)數(shù),采用變化遙測上行報文為典型業(yè)務(wù)報文;
[0036] i。計算頻域分量模Mi,頻域分量模Mi = Jaf + bf
[0037] 其中;i = 0, 1,2,……,N-1,N為計算窗口包含的采用個數(shù),取16或32啡,bi分 別為計算窗口內(nèi)業(yè)務(wù)流量序列

【權(quán)利要求】
1. 一種在線電力遠(yuǎn)動IEC104傳輸異常檢測方法,其特征在于包括以下步驟: 1) 報文偵聽俘獲; 通過交換機網(wǎng)絡(luò)設(shè)備端口鏡像,實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)流量的全鏡像采集;并依據(jù)監(jiān)視廠站與調(diào)度 主站的IP地址簇以及端口,俘獲所需監(jiān)視的IP報文; 2) 報文拼接; 在獲得俘獲的IP報文后,進行IP/TCP報文重組,對于超過窗口周期的IP進行丟棄,完 整的報文遞交下一步處理; 3. IEC104報文解析; 對于拼接重組好的TCP連接用戶數(shù)據(jù),依據(jù)IEC104協(xié)議,進行簡單報文解析,區(qū)分報文 的類型以及業(yè)務(wù)流量統(tǒng)計;對于非法報文,當(dāng)超過設(shè)定的閾值范圍后,進行直接異常判定; 4) 廠站合并統(tǒng)計; 依據(jù)廠站進行鏈路合并,以計算后續(xù)的多維特征量; 5) 多維特征指標(biāo)計算; 在到達(dá)預(yù)先設(shè)定的計算監(jiān)測窗口周期時,針對監(jiān)視每個廠站,計算多維特征指標(biāo),多維 特征指標(biāo)包括業(yè)務(wù)流量特征指標(biāo)、上下行遙調(diào)報文數(shù)比、遙控報文應(yīng)答平均延遲時間、TCP 連接請求報文數(shù); 6) 異常診斷; 對于每一個廠站,當(dāng)?shù)竭_(dá)計算監(jiān)測窗口時,依據(jù)特征指標(biāo)量分別進行常規(guī)傳輸異常以 及控制傳輸異常判別: 常規(guī)傳輸異常判別包括: 601) 典型報文的業(yè)務(wù)流量頻域直流模比值判別 當(dāng)直流模比值大于正常傳輸?shù)拈撝祎顏時,判別正常,當(dāng)直流模比值小于正常 傳輸?shù)拈撝禃r,判別異常; 602) 報文數(shù)頻域直流模比值判別 當(dāng)傳輸?shù)膱笪臄?shù)頻域直流模比值大于正常傳輸?shù)拈撝禃r,判別正常,當(dāng)傳 輸?shù)膱笪臄?shù)頻域直流模比值小于正常傳輸?shù)拈撝禃r,判別異常; 603. TCP連接請求報文數(shù)判別 當(dāng)TCP連接請求報文數(shù)指標(biāo)數(shù)超過對應(yīng)設(shè)定的閾值時,判別傳輸異常; 控制傳輸異常判別包括: 611) 遙調(diào)上下行報文數(shù)比判別 當(dāng)遙調(diào)上下行報文數(shù)比raiJS小于對應(yīng)設(shè)定閾值,判別遙調(diào)命令傳輸出錯; 612) 遙控報文應(yīng)答平均延遲時間判別 對于每個廠站遙控命令,當(dāng)遙控報文應(yīng)答平均延遲時間〖"§5^大于設(shè)定閾值時,判別 遙控命令傳輸出錯。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在線電力遠(yuǎn)動IEC104傳輸異常檢測方法,其特征在于: 業(yè)務(wù)流量特征指標(biāo)包括典型報文流量頻域直流模比值; 典型報文流量頻域直流模比值計算方法為: i)計算業(yè)務(wù)流量fs,業(yè)務(wù)流量fs=E5Len(PASDU) 其中:S為采樣周期,取5秒-10秒;Len(PASDU)為采樣周期內(nèi)偵聽到的典型業(yè)務(wù)報文中 應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)單元(ASDU)字節(jié)數(shù),采用變化遙測上行報文為典型業(yè)務(wù)報文; ii) 計算頻域分量模Mi,頻域分量模
其中:i= 0, 1,2,……,N-1,N為計算窗口包含的采用個數(shù),取16或32 ;ai,h分別為 計算窗口內(nèi)業(yè)務(wù)流量序列
的離散傅里葉變換(DFT)第i分量的實部、 虛部的系數(shù); iii) 計算典型報文流量頻域直流模比值,典型報文流量頻域直流模比值值M。/maXimiMi,即頻域的直流分量模與非直流分量模最大值的比。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種在線電力遠(yuǎn)動IEC104傳輸異常檢測方法,其特征在于: 業(yè)務(wù)流量特征指標(biāo)還包括典型報文數(shù)頻域直流模比值;典型報文數(shù)頻域直流模比值 的計算方法為: i)計算業(yè)務(wù)報文數(shù)Cs 其中:S為采樣周期,取值5秒-10秒;(;為采樣周期內(nèi)偵聽到的完整典型業(yè)務(wù)報文個 數(shù);
實部、虛部的系數(shù); iii)計算典型報文數(shù)頻域直流模比值,典型報文數(shù)頻域直流模比值=Md/maXi=Mp即頻域的直流分量模與非直流分量模最大值的比。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在線電力遠(yuǎn)動IEC104傳輸異常檢測方法,其特征在于: 上下行遙調(diào)報文數(shù)比1"遙丨周=C命令=C響應(yīng),其中,C命令,C響應(yīng)為計算窗口期間內(nèi)主站發(fā)出的遙 調(diào)命令報文數(shù)及相應(yīng)廠站上行的遙調(diào)應(yīng)答報文數(shù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在線電力遠(yuǎn)動IEC104傳輸異常檢測方法,其特征在于: 遙控報文應(yīng)答平均延遲時間taesig =EN(t_應(yīng)-tn)/N,其中為計算窗口期間內(nèi) 遙控命令時間及相應(yīng)上行應(yīng)答報文時間,N為窗口期間發(fā)送的命令個數(shù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在線電力遠(yuǎn)動IEC104傳輸異常檢測方法,其特征在于: TCP連接請求報文數(shù)CrcP為計算窗口期間主站發(fā)出的TCP連接報文數(shù)。
【文檔編號】H02J13/00GK104486101SQ201410713633
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】陳利躍, 方興其, 馬國梁, 章立宗, 盧冰, 陶濤, 何星 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)浙江省電力公司, 上海交通大學(xué)
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