本發(fā)明是關(guān)于一種變電站交換機(jī)GOOSE報(bào)文傳輸減少線頭阻塞的方法，涉及電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

為滿足智能化變電站的需求，未來變電站設(shè)備將逐步走向功能集成化和結(jié)構(gòu)一體化，一、二次設(shè)備的融合將更加緊密，界限也將更加模糊。實(shí)現(xiàn)綜合分析、自動(dòng)協(xié)同控制是變電站智能化的關(guān)鍵，設(shè)備信息數(shù)字化、功能集成化、結(jié)構(gòu)緊湊化、檢修自動(dòng)化是未來發(fā)展方向。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)是完善的關(guān)于變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的通信標(biāo)準(zhǔn)，是智能化變電站建構(gòu)最為重要的支撐技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對變電站自動(dòng)化系統(tǒng)和保護(hù)控制產(chǎn)品的設(shè)計(jì)產(chǎn)生著深刻的影響。

變電站內(nèi)通信信息網(wǎng)絡(luò)是用來承載保護(hù)、測控、計(jì)量、PMU(Phase Measurement Unit，同步相量測量裝置)、故障錄波等功能類業(yè)務(wù)的專用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)具體應(yīng)用的不同，站內(nèi)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息包括GOOSE(Generic object oriented substation event，通用面向?qū)ο蟮淖冸娬臼录?、SV(Sample Value，采樣值)、MMS(Manufacturing Message Specification，制造報(bào)文規(guī)范)和對時(shí)信息四類。IEC61850變電站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)主要涉及OSI七層參考模型的下三層，即物理層(Physical)、數(shù)據(jù)鏈路層(Data Link)和網(wǎng)絡(luò)層(Network)。網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)(Ethernet LAN switch)應(yīng)用于智能變電站，在數(shù)據(jù)鏈路層以MAC地址尋址來完成幀轉(zhuǎn)發(fā)、幀過濾的工業(yè)級(jí)二層以太網(wǎng)交換機(jī)。線頭阻塞(head-of-line blocking)，例如針對網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)輸出端口，盡管某個(gè)報(bào)文有最高的優(yōu)先級(jí)，但是它在已經(jīng)開始發(fā)送低優(yōu)先級(jí)的報(bào)文之后到達(dá)輸出端口，于是高優(yōu)先級(jí)的報(bào)文不得不等待直到其它的報(bào)文已經(jīng)完成發(fā)送，因等待而造成高優(yōu)先級(jí)報(bào)文的傳輸延時(shí)及傳輸延時(shí)變化，進(jìn)而劣化了高優(yōu)先級(jí)報(bào)文的傳輸性能，影響變電站的工作穩(wěn)定性和可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠改善IEC61850變電站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)性能，提高變電站的工作實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性、可靠性，并進(jìn)一步提升變電站智能化水平的變電站交換機(jī)GOOSE報(bào)文傳輸減少線頭阻塞的方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種變電站交換機(jī)GOOSE報(bào)文傳輸減少線頭阻塞的方法，包括以下內(nèi)容：1)確定網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)實(shí)施措施；2)設(shè)定網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的輸出端口排隊(duì)為先進(jìn)先出隊(duì)列；3)確定各類報(bào)文優(yōu)先級(jí)，并將傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)交換機(jī)端口處的GOOSE報(bào)文優(yōu)先級(jí)進(jìn)行比較，判斷是否為高優(yōu)先級(jí)，若是則進(jìn)入步驟7)，若否則進(jìn)入步驟4)；4)排隊(duì)等待并計(jì)算該GOOSE報(bào)文的存活時(shí)間；5)判斷GOOSE報(bào)文存活時(shí)間是否小于設(shè)定時(shí)間T_L，若是則進(jìn)入步驟2)，若否則進(jìn)入步驟6)；6)丟棄該GOOSE報(bào)文并發(fā)送報(bào)警信號(hào)，其中，報(bào)警信號(hào)為GOOSE報(bào)文傳輸鏈路中斷告警；7)丟棄占用輸出端口的低優(yōu)先級(jí)報(bào)文；8)在該端口輸出該報(bào)文。

進(jìn)一步地，所述步驟1)確定網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)實(shí)施措施包括提高網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)端口的速率、提高網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的處理能力、工程設(shè)計(jì)階段使變電站內(nèi)的通信網(wǎng)絡(luò)保持輕載、變電站內(nèi)最多串聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)數(shù)量不超過三個(gè)、在端口數(shù)量不足的情況下改用更多端口的1臺(tái)交換機(jī)而禁止為擴(kuò)展端口數(shù)量而并聯(lián)多臺(tái)交換機(jī)。

進(jìn)一步地，提高網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)端口速率的具體方法是：依據(jù)10M/100M/1GE/10GE端口標(biāo)稱速率系列，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)階段的端口速率應(yīng)保持輕載，端口的設(shè)計(jì)計(jì)算預(yù)測速率應(yīng)不超過該端口標(biāo)稱速率的33％；否則，應(yīng)選擇更高的端口標(biāo)稱速率；提高網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)處理能力的具體方法是：在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)階段，應(yīng)保持網(wǎng)絡(luò)中每臺(tái)交換機(jī)的處理能力處于輕載狀態(tài)，即設(shè)計(jì)計(jì)算預(yù)測的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)處理能力，應(yīng)不超過該交換機(jī)產(chǎn)品選型的處理能力的50％；否則，應(yīng)選擇更高處理能力的交換機(jī)產(chǎn)品類型。

進(jìn)一步地，所述步驟3)確定各類報(bào)文優(yōu)先級(jí)由高到低依次為：快速GOOSE報(bào)文、普通GOOSE報(bào)文、SV報(bào)文、對時(shí)報(bào)文、心跳GOOSE報(bào)文和MMS報(bào)文，只有在高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中的數(shù)據(jù)報(bào)文發(fā)送完后才發(fā)送低優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中的數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，所述步驟4)排隊(duì)等待并計(jì)算該GOOSE報(bào)文的存活時(shí)間：通過解析該GOOSE報(bào)文生成源所添加的時(shí)間戳，對比網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘，兩者之差就是其存活時(shí)間。

進(jìn)一步地，T_L＝2T₀，其中，心跳時(shí)間T₀∈[1，5]秒。

進(jìn)一步地，所述步驟2)中的先進(jìn)先出隊(duì)列為循環(huán)隊(duì)列，先進(jìn)先出隊(duì)列的緩存大小為4096Bytes，為同步先進(jìn)先出隊(duì)列。

本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、本發(fā)明確定網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)實(shí)施措施包括提高網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)端口的速率、提高網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的處理能力、工程設(shè)計(jì)階段使變電站內(nèi)的通信網(wǎng)絡(luò)保持輕載、變電站內(nèi)最多串聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)數(shù)量最大值限定，在端口數(shù)量不足的情況下改用更多端口的1臺(tái)交換機(jī)而禁止為擴(kuò)展端口數(shù)量而并聯(lián)多臺(tái)交換機(jī)，因此在規(guī)劃設(shè)計(jì)和運(yùn)行維護(hù)過程中，本發(fā)明通過優(yōu)化與改善，提升變電站通信網(wǎng)絡(luò)性能，減少變電站通信網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)GOOSE報(bào)文傳輸?shù)木€頭阻塞，滿足變電站運(yùn)行管理自動(dòng)化、智能化的需求。2、本發(fā)明對報(bào)文優(yōu)先級(jí)進(jìn)行設(shè)定，優(yōu)先級(jí)由高到低依次為快速GOOSE報(bào)文、普通GOOSE報(bào)文、SV報(bào)文、對時(shí)報(bào)文、心跳GOOSE報(bào)文、MMS報(bào)文，只有在高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中的數(shù)據(jù)報(bào)文發(fā)送完后才發(fā)送低優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中的數(shù)據(jù)，針對不同實(shí)時(shí)性要求的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)報(bào)文共享物理資源的場景，通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)內(nèi)部嚴(yán)格的優(yōu)先級(jí)排隊(duì)策略，減少了變電站通信網(wǎng)絡(luò)中GOOSE報(bào)文傳輸?shù)木€頭阻塞，面向“三層設(shè)備一層網(wǎng)絡(luò)”及“兩層設(shè)備一層網(wǎng)絡(luò)”的應(yīng)用場景，適應(yīng)“一次設(shè)備智能化”向“智能化設(shè)備”發(fā)展的技術(shù)趨勢。3、本發(fā)明通過變電站通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)實(shí)施措施以及網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)內(nèi)部嚴(yán)格的優(yōu)先級(jí)排隊(duì)策略，減少了變電站通信網(wǎng)絡(luò)中GOOSE報(bào)文傳輸?shù)木€頭阻塞，進(jìn)而改善了GOOSE報(bào)文傳輸?shù)难訒r(shí)抖動(dòng)性能，保證了變電站內(nèi)跳閘、合閘、啟動(dòng)、閉鎖、允許等實(shí)時(shí)開關(guān)量信號(hào)傳輸?shù)臅r(shí)間確定性和實(shí)時(shí)性，提升了變電站的智能化水平。綜上，本發(fā)明通過減少變電站通信網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)GOOSE報(bào)文傳輸?shù)木€頭阻塞，減少了變電站通信網(wǎng)絡(luò)中GOOSE報(bào)文的傳輸延時(shí)以及傳輸延時(shí)變化，進(jìn)而改善了變電站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)GOOSE報(bào)文傳輸?shù)男阅?，提高了變電站的工作穩(wěn)定性和可靠性，支撐智能化變電站的正常工作，可以廣泛應(yīng)用于變電站網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)GOOSE報(bào)文傳輸中。

附圖說明

圖1為本發(fā)明變電站交換機(jī)GOOSE報(bào)文傳輸減少線頭阻塞的方法流程圖；

圖2為實(shí)施例一中某“三層設(shè)備一層網(wǎng)絡(luò)”3級(jí)交換機(jī)的通信網(wǎng)絡(luò)雙平面配置的220kV變電站網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)GOOSE報(bào)文傳輸減少線頭阻塞的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為實(shí)施例二中某“三層設(shè)備一層網(wǎng)絡(luò)”3級(jí)交換機(jī)的通信網(wǎng)絡(luò)單平面配置的110kV變電站網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)GOOSE報(bào)文傳輸減少線頭阻塞的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為實(shí)施例三中某“三層設(shè)備一層網(wǎng)絡(luò)”2級(jí)交換機(jī)的通信網(wǎng)絡(luò)雙平面配置的220kV變電站網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)GOOSE報(bào)文傳輸減少線頭阻塞的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為實(shí)施四中某“兩層設(shè)備一層網(wǎng)絡(luò)”2級(jí)交換機(jī)的通信網(wǎng)絡(luò)雙平面配置的220kV變電站網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)GOOSE報(bào)文傳輸減少線頭阻塞的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖來對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描繪。然而應(yīng)當(dāng)理解，附圖的提供僅為了更好地理解本發(fā)明，它們不應(yīng)該理解成對本發(fā)明的限制。

如圖1所示，本發(fā)明提供的變電站交換機(jī)GOOSE報(bào)文傳輸減少線頭阻塞的方法，包括以下步驟：

1)確定網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)實(shí)施措施，其中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)實(shí)施措施包括提高網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)端口的速率、提高網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的處理能力、工程設(shè)計(jì)階段使變電站內(nèi)的通信網(wǎng)絡(luò)保持輕載、變電站內(nèi)最多串聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)數(shù)量不超過三個(gè)、在端口數(shù)量不足的情況下改用更多端口的1臺(tái)交換機(jī)而禁止為擴(kuò)展端口數(shù)量而并聯(lián)多臺(tái)交換機(jī)。

其中，提高網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)端口速率的具體方法是：依據(jù)10M/100M/1GE/10GE端口標(biāo)稱速率系列，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)階段的端口速率應(yīng)保持輕載，端口的設(shè)計(jì)計(jì)算預(yù)測速率應(yīng)不超過該端口標(biāo)稱速率的33％；否則，應(yīng)選擇更高的端口標(biāo)稱速率。

提高網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)處理能力的具體方法是：在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)階段，應(yīng)保持網(wǎng)絡(luò)中每臺(tái)交換機(jī)的處理能力處于輕載狀態(tài)，即設(shè)計(jì)計(jì)算預(yù)測的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)處理能力，應(yīng)不超過該交換機(jī)產(chǎn)品選型的處理能力的50％；否則，應(yīng)選擇更高處理能力的交換機(jī)產(chǎn)品類型。

2)設(shè)定網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的輸出端口排隊(duì)為先進(jìn)先出(First Input First Output，F(xiàn)IFO)隊(duì)列，其中，先進(jìn)先出隊(duì)列這是一種按序執(zhí)行/處理的方法，先進(jìn)入的指令/數(shù)據(jù)/報(bào)文先完成并引退，隨后才執(zhí)行/處理第二條指令/數(shù)據(jù)/報(bào)文，F(xiàn)IFO為循環(huán)隊(duì)列。

3)確定各類報(bào)文優(yōu)先級(jí)，并將傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)交換機(jī)端口處的GOOSE報(bào)文優(yōu)先級(jí)進(jìn)行比較，判斷是否為高優(yōu)先級(jí)，若是則進(jìn)入步驟7)，若否則進(jìn)入步驟4)，其中，本發(fā)明報(bào)文優(yōu)先級(jí)由高到低依次為快速GOOSE報(bào)文、普通GOOSE報(bào)文、SV報(bào)文、對時(shí)報(bào)文、心跳GOOSE報(bào)文、MMS報(bào)文，只有在高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中的數(shù)據(jù)報(bào)文發(fā)送完后才發(fā)送低優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中的數(shù)據(jù)。

4)排隊(duì)等待并計(jì)算該GOOSE報(bào)文的存活時(shí)間，具體計(jì)算方法為：通過解析該GOOSE報(bào)文生成源所添加的時(shí)間戳，對比網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘，兩者之差就是其存活時(shí)間。

5)判斷GOOSE報(bào)文存活時(shí)間是否小于設(shè)定時(shí)間T_L，若是則進(jìn)入步驟2)，若否則進(jìn)入步驟6)，其中，T_L＝2T₀，其中，心跳時(shí)間T₀∈[1，5]秒。

6)丟棄該GOOSE報(bào)文并發(fā)送報(bào)警信號(hào)，其中，報(bào)警信號(hào)為GOOSE報(bào)文傳輸鏈路中斷告警。

7)丟棄占用輸出端口的低優(yōu)先級(jí)報(bào)文；

8)在該端口輸出該報(bào)文。

下面通過具體實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的變電站交換機(jī)GOOSE報(bào)文傳輸減少線頭阻塞的方法的實(shí)現(xiàn)過程。

實(shí)施例一：以某“三層設(shè)備一層網(wǎng)絡(luò)”3級(jí)交換機(jī)的通信網(wǎng)絡(luò)雙平面配置的220kV變電站交換機(jī)GOOSE報(bào)文傳輸減少線頭阻塞的方法為例進(jìn)行說明。

如圖2所示，本實(shí)施例的基于智能化設(shè)備的IEC61850變電站采用開放式分層分布結(jié)構(gòu)，由“三層設(shè)備、一層網(wǎng)絡(luò)”組成，“三層設(shè)備”是指過程層設(shè)備(合并單元、智能終端集成)、間隔層設(shè)備(保護(hù)、測控、計(jì)量裝置全部或部分集成)和站控層設(shè)備；“一層網(wǎng)絡(luò)”是指層與層、層內(nèi)設(shè)備間信息交換的一體化信息平臺(tái)。在“一層網(wǎng)絡(luò)”上，GOOSE、SV、MMS和IEEE1588(即IEC61588)網(wǎng)絡(luò)對時(shí)(簡稱對時(shí)信息)等通信業(yè)務(wù)共網(wǎng)傳輸(“四網(wǎng)合一”)，變電站網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)簡稱為交換機(jī)。220kV變電站通信網(wǎng)絡(luò)雙平面配置是由A通信網(wǎng)絡(luò)平面和B通信網(wǎng)絡(luò)平面組成，雙平面互為備份，增強(qiáng)變電站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性。在A(或B)通信網(wǎng)絡(luò)平面內(nèi)，變電站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)由星形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞?級(jí)交換機(jī)構(gòu)成，這3級(jí)交換機(jī)之間通過收發(fā)兩根單模或多模光纖連接。變電站過程層設(shè)備(例如智能終端、合并單元等)通過光纖或電纜連接至第3級(jí)交換機(jī)，變電站間隔層設(shè)備(例如保護(hù)測控、故障錄波、電能計(jì)量、其它智能設(shè)備等)通過光纖或電纜連接至第2級(jí)交換機(jī)，變電站站控層設(shè)備(例如保護(hù)及故障信息子站、遠(yuǎn)動(dòng)服務(wù)器、操作員站、系統(tǒng)服務(wù)器等)通過光纖或電纜連接至第1級(jí)交換機(jī)。

為了便于交換機(jī)維護(hù)，型號(hào)規(guī)格統(tǒng)一配置為S5100-50C-EI，具體為48端口千兆(即GE或1000Mbps)及6端口萬兆(即10GE)配置、8個(gè)硬件隊(duì)列、SP/WRR/HQ+WRR隊(duì)列調(diào)度、4K VLAN、64K帶寬粒度。工程設(shè)計(jì)階段使變電站內(nèi)的通信網(wǎng)絡(luò)保持輕載，即工程設(shè)計(jì)階段保證交換機(jī)的端口負(fù)載不超過端口標(biāo)稱速率的33％。變電站內(nèi)最多串聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)數(shù)量不超過3、禁止為擴(kuò)展端口數(shù)量而并聯(lián)多臺(tái)交換機(jī)。交換機(jī)輸出端口排隊(duì)策略為先進(jìn)先出(FIFO)隊(duì)列，F(xiàn)IFO緩存大小為4096Bytes，是同步FIFO。報(bào)文優(yōu)先級(jí)約定為，由高到低依次為快速GOOSE報(bào)文、普通GOOSE報(bào)文、SV報(bào)文、對時(shí)報(bào)文、心跳GOOSE報(bào)文、MMS報(bào)文，只有在高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中的數(shù)據(jù)報(bào)文發(fā)送完后才發(fā)送低優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中的數(shù)據(jù)。計(jì)算該GOOSE報(bào)文的存活時(shí)間，是通過解析該GOOSE報(bào)文生成源所添加的時(shí)間戳，對比網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘，兩者之差就是其存活時(shí)間。GOOSE報(bào)文存活時(shí)間T_L＝2T₀，心跳時(shí)間T₀＝5秒，即GOOSE報(bào)文存活時(shí)間T_L為10秒。若GOOSE報(bào)文存活時(shí)間超過10秒，則丟棄該報(bào)文并發(fā)送報(bào)警信號(hào)，報(bào)警信號(hào)為GOOSE報(bào)文傳輸鏈路中斷告警。

本發(fā)明針對不同實(shí)時(shí)性要求的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)報(bào)文共享物理資源的場景，通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)內(nèi)部嚴(yán)格的優(yōu)先級(jí)排隊(duì)策略，減少了變電站通信網(wǎng)絡(luò)中GOOSE報(bào)文傳輸?shù)木€頭阻塞，面向“三層設(shè)備一層網(wǎng)絡(luò)”的應(yīng)用場景，適應(yīng)“一次設(shè)備智能化”向“智能化設(shè)備”發(fā)展的技術(shù)趨勢。

實(shí)施例二：以某“三層設(shè)備一層網(wǎng)絡(luò)”3級(jí)交換機(jī)的通信網(wǎng)絡(luò)單平面配置的110kV變電站交換機(jī)GOOSE報(bào)文傳輸減少線頭阻塞的方法為例進(jìn)行說明。

如圖3所示，本實(shí)施例的基于智能化設(shè)備的IEC61850變電站與實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)基本相同，不同的是本實(shí)施例是110kV變電站通信網(wǎng)絡(luò)單平面配置。在單通信網(wǎng)絡(luò)平面內(nèi)，變電站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)由星形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞?級(jí)交換機(jī)構(gòu)成，這3級(jí)交換機(jī)之間通過收發(fā)兩根單?；蚨嗄９饫w連接。變電站過程層設(shè)備(例如智能終端、合并單元等)通過光纖或電纜連接至第3級(jí)交換機(jī)，變電站間隔層設(shè)備(例如保護(hù)測控、故障錄波、電能計(jì)量、其它智能設(shè)備等)通過光纖或電纜連接至第2級(jí)交換機(jī)，變電站站控層設(shè)備(例如保護(hù)及故障信息子站、遠(yuǎn)動(dòng)服務(wù)器、操作員站、系統(tǒng)服務(wù)器等)通過光纖或電纜連接至第1級(jí)交換機(jī)。

為了便于交換機(jī)維護(hù)，型號(hào)規(guī)格統(tǒng)一配置為S5100-50C-R-EI-DC，具體為48端口千兆及6端口萬兆配置、8個(gè)硬件隊(duì)列、SP/WRR/HQ+WRR隊(duì)列調(diào)度、4K VLAN、64K帶寬粒度，無單點(diǎn)故障設(shè)計(jì)，支持無源背板設(shè)計(jì)、主控1+1冗余與負(fù)載分擔(dān)、所有組件支持熱插拔、電源1+1冗余、業(yè)務(wù)的分布式轉(zhuǎn)發(fā)，電源供電采用采用110kV變電站100V DC的站用一體化電源系統(tǒng)供電。工程設(shè)計(jì)階段使變電站內(nèi)的通信網(wǎng)絡(luò)保持輕載，即工程設(shè)計(jì)階段保證交換機(jī)的端口負(fù)載不超過端口標(biāo)稱速率的33％。變電站內(nèi)最多串聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)數(shù)量不超過3、禁止為擴(kuò)展端口數(shù)量而并聯(lián)多臺(tái)交換機(jī)。交換機(jī)輸出端口排隊(duì)策略為先進(jìn)先出(FIFO)隊(duì)列，F(xiàn)IFO緩存大小為4096Bytes，是同步FIFO。報(bào)文優(yōu)先級(jí)約定為，由高到低依次為快速GOOSE報(bào)文、普通GOOSE報(bào)文、SV報(bào)文、對時(shí)報(bào)文、心跳GOOSE報(bào)文、MMS報(bào)文，只有在高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中的數(shù)據(jù)報(bào)文發(fā)送完后才發(fā)送低優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中的數(shù)據(jù)。計(jì)算該GOOSE報(bào)文的存活時(shí)間，是通過解析該GOOSE報(bào)文生成源所添加的時(shí)間戳，對比網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘，兩者之差就是其存活時(shí)間。GOOSE報(bào)文存活時(shí)間T_L＝2T₀，其中心跳時(shí)間T₀＝1秒，即GOOSE報(bào)文存活時(shí)間T_L為2秒。若GOOSE報(bào)文存活時(shí)間超過2秒，則丟棄該報(bào)文并發(fā)送報(bào)警信號(hào)，報(bào)警信號(hào)為GOOSE報(bào)文傳輸鏈路中斷告警。

本發(fā)明針對不同實(shí)時(shí)性要求的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)報(bào)文共享物理資源的場景，通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)內(nèi)部嚴(yán)格的優(yōu)先級(jí)排隊(duì)策略，減少了變電站通信網(wǎng)絡(luò)中GOOSE報(bào)文傳輸?shù)木€頭阻塞，面向“三層設(shè)備一層網(wǎng)絡(luò)”的應(yīng)用場景，適應(yīng)“一次設(shè)備智能化”向“智能化設(shè)備”發(fā)展的技術(shù)趨勢。

實(shí)施例三：以某“三層設(shè)備一層網(wǎng)絡(luò)”2級(jí)交換機(jī)的通信網(wǎng)絡(luò)雙平面配置的220kV變電站交換機(jī)GOOSE報(bào)文傳輸減少線頭阻塞的方法為例進(jìn)行說明。

如圖4所示，本實(shí)施例的基于智能化設(shè)備的IEC61850變電站的機(jī)構(gòu)與實(shí)施例1基本相同，不同的是220kV變電站通信網(wǎng)絡(luò)雙平面配置是由A通信網(wǎng)絡(luò)平面和B通信網(wǎng)絡(luò)平面組成，雙平面互為備份，增強(qiáng)變電站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性。在A(或B)通信網(wǎng)絡(luò)平面內(nèi)，變電站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)由星形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞?級(jí)交換機(jī)構(gòu)成，這2級(jí)交換機(jī)之間通過收發(fā)兩根單?；蚨嗄９饫w連接。變電站過程層設(shè)備(例如智能終端、合并單元等)和變電站間隔層設(shè)備(例如保護(hù)測控、故障錄波、電能計(jì)量、其它智能設(shè)備等)通過光纖或電纜連接至第2級(jí)交換機(jī)，變電站站控層設(shè)備(例如保護(hù)及故障信息子站、遠(yuǎn)動(dòng)服務(wù)器、操作員站、系統(tǒng)服務(wù)器等)通過光纖或電纜連接至第1級(jí)交換機(jī)。

為了便于交換機(jī)維護(hù)，型號(hào)規(guī)格統(tǒng)一配置為S5100-50C-EI和S7100-120C-EI，具體為8個(gè)硬件隊(duì)列、SP/WRR/HQ+WRR隊(duì)列調(diào)度、4K VLAN、64K帶寬粒度，第2級(jí)交換機(jī)采用S5100-50C-EI為48端口千兆及6端口萬兆配置，第1級(jí)交換機(jī)采用S7100-120C-EI為120端口千兆及6端口萬兆配置。工程設(shè)計(jì)階段使變電站內(nèi)的通信網(wǎng)絡(luò)保持輕載，即工程設(shè)計(jì)階段保證交換機(jī)的端口負(fù)載不超過端口標(biāo)稱速率的33％。變電站內(nèi)最多串聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)數(shù)量不超過3、禁止為擴(kuò)展端口數(shù)量而并聯(lián)多臺(tái)交換機(jī)。交換機(jī)輸出端口排隊(duì)策略為先進(jìn)先出(FIFO)隊(duì)列，F(xiàn)IFO緩存大小為4096Bytes，是同步FIFO。報(bào)文優(yōu)先級(jí)約定為，由高到低依次為快速GOOSE報(bào)文、普通GOOSE報(bào)文、SV報(bào)文、對時(shí)報(bào)文、心跳GOOSE報(bào)文、MMS報(bào)文，只有在高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中的數(shù)據(jù)報(bào)文發(fā)送完后才發(fā)送低優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中的數(shù)據(jù)。計(jì)算該GOOSE報(bào)文的存活時(shí)間，是通過解析該GOOSE報(bào)文生成源所添加的時(shí)間戳，對比網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘，兩者之差就是其存活時(shí)間。GOOSE報(bào)文存活時(shí)間T_L＝2T₀，其中心跳時(shí)間T₀＝5秒，即GOOSE報(bào)文存活時(shí)間T_L為10秒。若GOOSE報(bào)文存活時(shí)間超過10秒，則丟棄該報(bào)文并發(fā)送報(bào)警信號(hào)，報(bào)警信號(hào)為GOOSE報(bào)文傳輸鏈路中斷告警。

本發(fā)明針對不同實(shí)時(shí)性要求的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)報(bào)文共享物理資源的場景，通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)內(nèi)部嚴(yán)格的優(yōu)先級(jí)排隊(duì)策略，減少了變電站通信網(wǎng)絡(luò)中GOOSE報(bào)文傳輸?shù)木€頭阻塞，面向“三層設(shè)備一層網(wǎng)絡(luò)”的應(yīng)用場景，適應(yīng)“一次設(shè)備智能化”向“智能化設(shè)備”發(fā)展的技術(shù)趨勢。

實(shí)施例四：以某“兩層設(shè)備一層網(wǎng)絡(luò)”2級(jí)交換機(jī)的通信網(wǎng)絡(luò)雙平面配置的220kV變電站交換機(jī)GOOSE報(bào)文傳輸減少線頭阻塞的方法為例進(jìn)行說明。

如圖5所示，本實(shí)施例的基于智能化設(shè)備的IEC61850變電站采用開放式分層分布結(jié)構(gòu)，由“兩層設(shè)備、一層網(wǎng)絡(luò)”組成：設(shè)備裝置根據(jù)實(shí)現(xiàn)功能不同分為就地層、變電站層“兩層”，層與層、層內(nèi)設(shè)備間信息交換通過“一層網(wǎng)絡(luò)”(一體化信息平臺(tái))實(shí)現(xiàn)。在“一層網(wǎng)絡(luò)”上，GOOSE、SV、MMS和IEEE1588(即IEC61588)網(wǎng)絡(luò)對時(shí)等通信業(yè)務(wù)共網(wǎng)傳輸(“四網(wǎng)合一”)。變電站網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)簡稱為交換機(jī)。220kV變電站通信網(wǎng)絡(luò)雙平面配置是由A通信網(wǎng)絡(luò)平面和B通信網(wǎng)絡(luò)平面組成，雙平面互為備份，增強(qiáng)變電站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性。在A(或B)通信網(wǎng)絡(luò)平面內(nèi)，變電站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)由星形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞?級(jí)交換機(jī)構(gòu)成，這2級(jí)交換機(jī)之間通過收發(fā)兩根單?；蚨嗄９饫w連接。變電站過程層/間隔層設(shè)備(例如智能變壓器1、智能開關(guān)間隔11、智能開關(guān)間隔1n、……、智能變壓器m、智能開關(guān)間隔m1、智能開關(guān)間隔mn等，m＝5，n＝7)通過光纖或電纜連接至第2級(jí)交換機(jī)，變電站站控層設(shè)備(例如數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)、數(shù)據(jù)/綜合應(yīng)用服務(wù)器、監(jiān)控主機(jī)/操作員工作站、北斗/GPS時(shí)鐘源等)通過光纖或電纜連接至第1級(jí)交換機(jī)。

交換機(jī)為了便于維護(hù)，型號(hào)規(guī)格統(tǒng)一配置為S5100-50C-EI和S7100-120C-EI，具體為8個(gè)硬件隊(duì)列、SP/WRR/HQ+WRR隊(duì)列調(diào)度、4K VLAN、64K帶寬粒度，第2級(jí)交換機(jī)采用S5100-50C-EI為48端口千兆及6端口萬兆配置，第1級(jí)交換機(jī)采用S7100-120C-EI為120端口千兆及6端口萬兆配置。工程設(shè)計(jì)階段使變電站內(nèi)的通信網(wǎng)絡(luò)保持輕載，即工程設(shè)計(jì)階段保證交換機(jī)的端口負(fù)載不超過端口標(biāo)稱速率的33％。變電站內(nèi)最多串聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)數(shù)量不超過2、禁止為擴(kuò)展端口數(shù)量而并聯(lián)多臺(tái)交換機(jī)。交換機(jī)輸出端口排隊(duì)策略為先進(jìn)先出(FIFO)隊(duì)列，F(xiàn)IFO緩存大小為4096Bytes，是同步FIFO。報(bào)文優(yōu)先級(jí)約定為，由高到低依次為快速GOOSE報(bào)文、普通GOOSE報(bào)文、SV報(bào)文、對時(shí)報(bào)文、心跳GOOSE報(bào)文、MMS報(bào)文，只有在高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中的數(shù)據(jù)報(bào)文發(fā)送完后才發(fā)送低優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中的數(shù)據(jù)。計(jì)算該GOOSE報(bào)文的存活時(shí)間，是通過解析該GOOSE報(bào)文生成源所添加的時(shí)間戳，對比網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘，兩者之差就是其存活時(shí)間。GOOSE報(bào)文存活時(shí)間T_L＝2T₀，其中心跳時(shí)間T₀＝5秒，即GOOSE報(bào)文存活時(shí)間T_L為10秒。若GOOSE報(bào)文存活時(shí)間超過10秒，則丟棄該報(bào)文并發(fā)送報(bào)警信號(hào)，報(bào)警信號(hào)為GOOSE報(bào)文傳輸鏈路中斷告警。

本發(fā)明針對不同實(shí)時(shí)性要求的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)報(bào)文共享物理資源的場景，通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)內(nèi)部嚴(yán)格的優(yōu)先級(jí)排隊(duì)策略，減少了變電站通信網(wǎng)絡(luò)中GOOSE報(bào)文傳輸?shù)木€頭阻塞，面向“兩層設(shè)備一層網(wǎng)絡(luò)”的應(yīng)用場景，適應(yīng)“一次設(shè)備智能化”向“智能化設(shè)備”發(fā)展的技術(shù)趨勢。

上述各實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，其中方法的各實(shí)施步驟都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。