一種sdn控制器上增加iec 61850配置接口的方法和裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電力技術領域，具體涉及一種SDN控制器上增加IEC 61850配置接口的方法和裝置。
【背景技術】
[0002]軟件定義網(wǎng)絡(Software Defined Network, SDN)是一種新型網(wǎng)絡創(chuàng)新架構(gòu)，通過其核心技術OpenFlow將網(wǎng)絡設備控制面與數(shù)據(jù)面分離開來，從而實現(xiàn)了網(wǎng)絡流量的靈活控制。
[0003]智能變電站采用先進、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡化、信息共享標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監(jiān)測等摹本功能；并且可根據(jù)實際需要，支持電網(wǎng)實時自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動等高級功能的變電站。它基于IEC61850標準，體現(xiàn)了集成一體化、信息標準化、協(xié)同互動化的特征。
[0004]將SDN控制器引入智能變電站中，使用SDN網(wǎng)絡替代傳統(tǒng)的以太網(wǎng)交換機組網(wǎng)方式，具有以下優(yōu)勢:(a)網(wǎng)絡協(xié)議集中處理，有利于提高復雜協(xié)議的運算效率和收斂速度，可解決變電站中的環(huán)網(wǎng)自愈問題；(b)控制的集中化有利于從更宏觀的角度調(diào)配傳輸帶寬等網(wǎng)絡資源，提高資源的利用效率；(c)簡化了運維管理的工作量，大幅節(jié)約運維費用；且提高了網(wǎng)絡的接入安全性。
[0005]然而目前的SDN控制器北向接口普遍采用REST API調(diào)用形態(tài)，且尚未形成統(tǒng)一標準。因此，如何在符合電力系統(tǒng)操作習慣的同時在后臺機上實現(xiàn)對交換機、保護和測控等設備共同進行監(jiān)控，成為有待解決的難題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]為了解決上述問題，本發(fā)明提出一種SDN控制器上增加IEC 61850配置接口的方法和裝置，解決了智能變電站監(jiān)控網(wǎng)內(nèi)同時出現(xiàn)兩種通信協(xié)議及兩套監(jiān)控系統(tǒng)的狀況，保證了全站通信協(xié)議的統(tǒng)一性。
[0007]本發(fā)明的目的是采用下述技術方案實現(xiàn)的:
[0008]一種SDN控制器上增加IEC 61850配置接口的方法，所述方法包括:
[0009](I)SDN控制器自檢，如出現(xiàn)異常自動發(fā)送告警信號；
[0010](2)搜索智能變電站中的交換機，建立網(wǎng)絡拓撲，并進行初始化；
[0011](3)根據(jù)IEC61850通信需求對SDN控制器進行功能映射；
[0012](4)制定SDN控制器的工作模式；
[0013](5)對SDN控制器北向接口建模。
[0014]優(yōu)選的，所述步驟(3)包括，將IEC61850規(guī)范中的總線和通信口，映射為SDN控制器北向連接的網(wǎng)絡和端口 ；并將智能變電站中的子總線映射為子網(wǎng)；
[0015]再將IEC 61850標準的三層兩網(wǎng)通信體系映射為兩個網(wǎng)絡和多個子網(wǎng)，并導入IED的節(jié)點連接信息；根據(jù)變電站通信業(yè)務要求，將所述IED的端口通信設定為SDN網(wǎng)絡中點對點的單播通道或者點對多點的組播通道；所述組播通道為二層或者三層交換。
[0016]優(yōu)選的，所述步驟(4)制定SDN控制器的工作模式，包括自動交換模式、手動配置模式和其他可選功能；其中，所述自動交換模式用于變電站的過程調(diào)試；所述手動配置模式用于完成調(diào)試后變電站的運行；所述其它可選功能包括高級功能和廣播風暴控制功能；
[0017]所述高級功能可以選擇性開啟；用于實現(xiàn)鏈路保護倒換和網(wǎng)絡流量的監(jiān)控。
[0018]進一步地，將SDN控制器任一區(qū)域數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)層的交換機配置為二層或三層自動轉(zhuǎn)發(fā)模式；開啟二層自動轉(zhuǎn)發(fā)后，交換機將openf low流表中未匹配成功的報文上報至SDN控制器，并由所述SDN控制器查找目的MAC地址；如果沒有命中，將報文廣播并記錄源地址端口，儲存至SDN控制器查找表；如果命中，則下發(fā)openf low流表轉(zhuǎn)發(fā)路徑至交換機；
[0019]開啟三層自動轉(zhuǎn)發(fā)后，所述SDN控制器通過ARP學習完成IP路由表的構(gòu)建與查詢，并轉(zhuǎn)換成openf low流表下發(fā)至交換機的轉(zhuǎn)發(fā)平面。
[0020]進一步地，所述手動配置模式包括:采用SDN控制器的北向接口調(diào)用REST API函數(shù)，開通單播、組播鏈路通道。
[0021]優(yōu)選的，所述步驟(5)建模的具體步驟包括:
[0022]步驟501:將SDN控制器的北向接口分解成若干邏輯節(jié)點，再將該邏輯節(jié)點合并成邏輯設備；
[0023]步驟502:采用SCL語言的Schema模式對所述邏輯設備進行描述，包括數(shù)據(jù)幀頭描述、變電站描述、IED能力描述和通信系統(tǒng)描述；
[0024]步驟503:依照抽象通信服務接口，通過客戶/服務器模型的方式構(gòu)建SDN控制器信息模型；
[0025]步驟504:依照特殊通信服務映射，采用麗S映射方法將SDN控制器信息模型的信息轉(zhuǎn)換為MMS協(xié)議棧，映射到具體的網(wǎng)絡協(xié)議上。
[0026]進一步地，所述SDN控制器信息模型包括客戶模型和服務器模型；所述客戶模型用于偵聽來自IEC 61850配置客戶端的服務請求；所述服務器模型，用于通用變電站事件交換服務，即一個IED和多個遠程IED之間的系統(tǒng)事件分發(fā)以及采樣測量值傳輸。
[0027]一種SDN控制器上增加IEC 61850配置接口的裝置，包括:
[0028]功能執(zhí)行模塊，用于SDN控制器的網(wǎng)絡管理；
[0029]功能映射模塊，用于根據(jù)IEC61850通信需求對功能執(zhí)行模塊進行功能映射；
[0030]麗S網(wǎng)絡接口模塊，用于將功能映射模塊轉(zhuǎn)換為麗S協(xié)議棧，映射到具體網(wǎng)絡協(xié)議上。
[0031]優(yōu)選的，所述功能執(zhí)行模塊，包括交換機管理單元、終端管理單元、流表管理單元、路由轉(zhuǎn)發(fā)管理單元和統(tǒng)計單元；
[0032]其中，所述交換機管理單元用于管理交換機的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平面；
[0033]所述終端管理單元用于管理SDN網(wǎng)絡中接入的主機和測控裝置；
[0034]所述流表管理單元的北向接口支持open flow協(xié)議，用于對外提供REST API接P ;
[0035]所述路由轉(zhuǎn)發(fā)管理單元用于轉(zhuǎn)發(fā)路徑的建立和維護；
[0036]所述統(tǒng)計單元用于統(tǒng)計與分析轉(zhuǎn)發(fā)路徑上的報文。
[0037]優(yōu)選的，所述功能映射模塊，包括模型信息單元、內(nèi)存單元、訪問單元和索引單元;
[0038]其中，所述模型信息單元用于SDN控制器信息模型的建立；
[0039]所述內(nèi)存單元用于存取SDN控制器信息模型的數(shù)據(jù)；
[0040]所述訪問單元用于訪問所述內(nèi)存單元的狀態(tài)；
[0041]所述索引單元用于調(diào)用函數(shù)指針搜索目的MAC地址。
[0042]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明達到的有益效果是:
[0043]1.將SDN組網(wǎng)技術引入智能變電站，克服了傳統(tǒng)以太網(wǎng)交換機在可管可控上的不足；由SDN控制器對轉(zhuǎn)發(fā)平面交換機進行集中控制，提高了變電站網(wǎng)絡的可靠性、可維護性及安全性。
[0044]2.通過對SDN控制器的北向接口重新建模，實現(xiàn)了智能變電站的所有IED設備統(tǒng)一管控。簡化了通信系統(tǒng)及后臺操作流程。
[0045]3.控制器采用“自動”和“手動”等多配置模式及可選的基本/高級功能，適用于各種層次的變電站網(wǎng)絡，并可以針對不同場景進行靈活啟用。其中，“自動”模式可以在變電站裝置調(diào)試階段使用，保證網(wǎng)絡的貫通，易于驗證IED裝置互聯(lián)；調(diào)試完畢后，可以切換為“手動”模式，導入IED互聯(lián)數(shù)據(jù)，對變電站網(wǎng)絡通道進行鎖定，提高了安全性。
【附圖說明】
[0046]圖1為智能變電站中的SDN控制器配置方法流程圖；
[0047]圖2為IEC61850信息模型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0048]圖3為SDN控制器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0049]圖4為基于SDN的智能變電站網(wǎng)絡架構(gòu)圖；
【具體實施方式】
[0050]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做進一步的詳細說明:
[0051]如圖1所示，一種SDN控制器上增加IEC 61850配置接口的方法，所述方法包括:
[0052](I)SDN控制器自檢，如出現(xiàn)異常自動發(fā)送告警信號；
[0053](2)搜索智能變電站中的交換機，建立網(wǎng)絡拓撲，并進行初始化；
[0054](3)根據(jù)IEC61850通信需求對SDN控制器進行功能映射(如圖2所示)；其包括:將IEC61850規(guī)范中的總線和通信口，映射為SDN控制器北向連接的網(wǎng)絡(Network)和端口(Port);并將智能變電站中的子總線映射為子網(wǎng)(Subnet)；
[0055]再將IEC 61850標準的三層兩網(wǎng)通信體系映射為兩個網(wǎng)絡和多個子網(wǎng)，并導入IED的節(jié)點連接信息；根據(jù)變電站通信業(yè)務要求，將所述IED的端口通信設定為SDN網(wǎng)絡中點對點的單播通道或者點對多點的組播通道；所述組播通道為二層(L2)或者三層(L3)交換。其中，IEC61850-8-1采用基于IP的單播通信方式，IEC61850-9-1和IEC61850-9-2的G00SE/SV采用基于MAC的多播傳輸。
[0056](4)制定SDN控制器的工作模式；所述步驟(4)制定SDN控制器的工作模式，包括自動交換模式、手動