基于SNMP的智能變電站物理光纖通訊鏈路檢測方法

汪年斌++朱德亮++蘇建明++姚暉

摘 要本文主要研究基于簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議的智能變電站過程層通訊網(wǎng)絡(luò)的檢測方法。結(jié)合智能變電站交換機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)信息，設(shè)計(jì)了智能站過程層網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對過程層物理光纖通訊鏈路實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)的檢測，該系統(tǒng)能夠在提示組網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的變化，使變電站運(yùn)維人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除設(shè)備通訊故障，保障變電站的安全運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】SNMP協(xié)議 光纖鏈路 狀態(tài)檢測

SNMP（Simple Network Management Protocol，簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議）由一組網(wǎng)絡(luò)管理的標(biāo)準(zhǔn)組成，包含一個(gè)應(yīng)用層協(xié)議（application layer protocol）、數(shù)據(jù)庫模型（database schema）和一組資源對象。該協(xié)議能夠支持網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，用以監(jiān)測連接到網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備是否有任何引起管理上關(guān)注的情況。

通過SNMP協(xié)議，可以獲取交換機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)信息，在此基礎(chǔ)上由監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行分析判斷，可對交換機(jī)運(yùn)行狀態(tài)變化和交換機(jī)運(yùn)行故障進(jìn)行告警，以便變電站運(yùn)維人員及時(shí)對交換機(jī)進(jìn)行維護(hù)和檢修，保障變電站的生產(chǎn)安全。

通過SNMP可以獲取每臺交換機(jī)的鄰里信息表，根據(jù)交換機(jī)的鄰里信息表，可以分析出網(wǎng)絡(luò)上交換機(jī)與交換機(jī)之間、交換機(jī)與二次設(shè)備之間的連接關(guān)系，生成間隔網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，分析出交換機(jī)之間以及交換機(jī)與設(shè)備之間的鄰里關(guān)系是否發(fā)生了變化。根據(jù)變電站中網(wǎng)絡(luò)非環(huán)網(wǎng)的特性，可以設(shè)計(jì)出一種簡便的方法，以分析過程層間隔的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系。

1 過程層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)狀態(tài)監(jiān)測

智能變電站過程層網(wǎng)絡(luò)包括面向通用對象的變電站事件（GenericObjectOrientedSubstationEvent，GOOSE）網(wǎng)和采樣值（SampledValue，SV）網(wǎng)，2個(gè)網(wǎng)都為雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，即由GOOSEA網(wǎng)、GOOSEB網(wǎng)、SVA網(wǎng)、SVB網(wǎng)組成。

2 交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治?/p>

SNMP分析處理技術(shù)包括SNMP輪詢技術(shù)、SNMPTrap技術(shù)以及基于SNMP的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)技術(shù)。SNMP輪詢就是網(wǎng)絡(luò)管理工作站（Network Management Station，NMS）向代理Agent發(fā)出查詢SNMPMIB樹的指令，獲取各種網(wǎng)絡(luò)報(bào)文流量、通信鏈路狀態(tài)、系統(tǒng)資源使用率等有用信息。SNMPTrap技術(shù)則是管理工作站接受來自Agent以Trap方式主動上報(bào)的信息，如系統(tǒng)開機(jī)、系統(tǒng)重啟、通信鏈路失敗、通信鏈路恢復(fù)正常、端口流量等。

對于一些交換機(jī)，在交換機(jī)中存有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備鄰里信息（網(wǎng)口MAC地址），外界可通過SNMP獲取交換機(jī)的鄰里信息表，并進(jìn)行交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治?。對交換機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龅牡姆椒ㄓ泻芏啵疚脑O(shè)計(jì)了一種簡便方法，可以快速對交換機(jī)的拓?fù)潢P(guān)系進(jìn)行分析。

先觀察監(jiān)測系統(tǒng)和第三層“交換機(jī)3F”之間信息互動后的結(jié)果：當(dāng)監(jiān)測系統(tǒng)下行發(fā)送SNMP查詢命令時(shí)，在“交換機(jī)3F”的鄰里關(guān)系表中存儲了監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備的MAC地址信息；交換機(jī)3F上行回應(yīng)命令時(shí)，在“第二級交換機(jī)2F”鄰里信息表中將會存儲“交換機(jī)3F”的MAC地址信息；在“交換機(jī)1F”的鄰里信息表中也將會存儲“交換機(jī)3F”的MAC地址信息。

依次監(jiān)測系統(tǒng)對其他交換機(jī)進(jìn)行的信息互動，可以發(fā)現(xiàn)：

（1）最底層的交換機(jī)（無級聯(lián)其他交換機(jī)），鄰里關(guān)系表中只存儲了監(jiān)測系統(tǒng)的MAC地址信息。

（2）在次底層的交換機(jī)的鄰里關(guān)系表中，包含了其級聯(lián)交換機(jī)和監(jiān)測系統(tǒng)的MAC地址信息。

（3）以此進(jìn)行類推，最頂層交換機(jī)包括了其下級聯(lián)的所有交換機(jī)的MAC地址信息。

對變電站級聯(lián)交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龅姆椒ㄊ牵和ㄟ^SNMP獲取交換機(jī)中存儲的鄰里關(guān)系表；根據(jù)上述規(guī)律，找出最底層的交換機(jī)，該層交換機(jī)的鄰里關(guān)系表中只包括監(jiān)測系統(tǒng)的MAC地址信息；再進(jìn)一步找出次底層的交換機(jī)，該層交換機(jī)鄰里關(guān)系表中包括監(jiān)測系統(tǒng)和級聯(lián)交換機(jī)的MAC地址信息；依次，最終發(fā)現(xiàn)所有交換機(jī)之間的所有拓?fù)潢P(guān)系。

3 二次系統(tǒng)組網(wǎng)監(jiān)測

在變電站實(shí)際應(yīng)用時(shí)，由于交換機(jī)還連接了測控裝置、保護(hù)裝置等其他設(shè)備，因此在交換機(jī)的鄰里關(guān)系表中將會有這些設(shè)備的MAC信息，監(jiān)測系統(tǒng)記錄這些二次設(shè)備的MAC地址并進(jìn)行設(shè)備匹配，在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治鰰r(shí)同樣考慮這些連接設(shè)備的狀態(tài)，監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合報(bào)文分析模塊，通過對GOOSE、SMV報(bào)文進(jìn)行分析，結(jié)合報(bào)文錯序、報(bào)文丟幀、報(bào)文異常（飛點(diǎn)）、采樣均勻程度、采樣連續(xù)程度以及合并單元采樣同步程度進(jìn)行分析，結(jié)合通過SNMP獲取的交換機(jī)狀態(tài)信息，從而實(shí)現(xiàn)二次系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測、故障告警及定位。

4 結(jié)語

基于SNMP的智能變電站交換機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測，可以對智能變電站的過程層網(wǎng)絡(luò)的交換機(jī)運(yùn)行狀態(tài)以及二次網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)測，對組網(wǎng)拓?fù)潢P(guān)系進(jìn)行分析，能夠在線發(fā)現(xiàn)過程層運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生變化，能使變電站運(yùn)維人員及時(shí)消除設(shè)備故障，保障了變電站生產(chǎn)的安全。

作者簡介

汪年斌（1969-），男。大學(xué)本科學(xué)歷。現(xiàn)為國網(wǎng)銅陵供電公司高級工程師，從事智能變電站技術(shù)研究。

作者單位

國網(wǎng)銅陵供電公司 安徽省銅陵市 244000