一種在線電力遠(yuǎn)動(dòng)iec104傳輸異常檢測方法
【專利摘要】一種在線電力遠(yuǎn)動(dòng)IEC104傳輸異常檢測方法，涉及一種電力調(diào)度遠(yuǎn)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)傳輸異常檢測方法。目前，對(duì)于運(yùn)行的IEC104遠(yuǎn)動(dòng)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(bào)文偵聽俘獲；2)報(bào)文拼接；3)IEC104報(bào)文解析；4)廠站合并統(tǒng)計(jì)；5)多維特征指標(biāo)計(jì)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(qiáng)度，并提高電力調(diào)度自動(dòng)化運(yùn)行維護(hù)水平；可以主動(dòng)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(yùn)行；直觀明確的對(duì)傳輸故障進(jìn)行檢測，并可以對(duì)隱形故障進(jìn)行預(yù)警；對(duì)網(wǎng)絡(luò)故障或者廠站通信故障進(jìn)行判定。
【專利說明】-種在線電力遠(yuǎn)動(dòng)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(dòng)網(wǎng)絡(luò)傳輸異常檢測方法，尤指一種在線電力遠(yuǎn)動(dòng) 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(dòng)化設(shè)備的日趨完善可靠，變電站"無人值守，少人值 守"運(yùn)行模式的推進(jìn)，調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)作為電網(wǎng)安全運(yùn)行核屯、支撐作用越來越關(guān)鍵，自動(dòng)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(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。電力遠(yuǎn)動(dòng)信息的安全可靠 傳輸是電力自動(dòng)化系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)前提條件，而在實(shí)際生產(chǎn)工作中，對(duì)于自動(dòng)化遠(yuǎn)動(dòng) 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(jìn)而再由自動(dòng)化運(yùn)行人員 進(jìn)行分析判別，常常延誤自動(dòng)化的故障診斷與恢復(fù)。如何避免該種"被動(dòng)型"運(yùn)維，在自動(dòng) 化遠(yuǎn)動(dòng)傳輸層面上進(jìn)行快速、及時(shí)、有效地監(jiān)測、判別遠(yuǎn)動(dòng)傳輸故障，成為提高電力自動(dòng)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(dòng)化系統(tǒng)信息流均W報(bào)文方式承載于電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)。對(duì)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(xiàn)及專利也均基于網(wǎng)絡(luò)層報(bào)文流量進(jìn)行異常判別，但該些方法無法有效針 對(duì)電力遠(yuǎn)動(dòng)業(yè)務(wù)傳輸進(jìn)行監(jiān)視判別。
[0004] 然而實(shí)際在電力遠(yuǎn)動(dòng)IEC104運(yùn)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(shí)"等。當(dāng)前已有的針對(duì)IEC104協(xié)議的監(jiān)視分析，主要是在對(duì)于通信雙方的點(diǎn)點(diǎn)報(bào)文協(xié)議 解析分析翻譯，或者是離線的規(guī)約分析。對(duì)于運(yùn)行的IEC104遠(yuǎn)動(dòng)通信，特別是實(shí)際運(yùn)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(duì)現(xiàn)有技術(shù)方案進(jìn)行完善與改進(jìn)， 提供一種在線電力遠(yuǎn)動(dòng)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(dòng)IEC104傳輸異常檢測方法，其特征在于包括W下步驟：
[0007] 1)報(bào)文偵聽俘獲；
[000引通過交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備端口鏡像，實(shí)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(bào)文；
[0009] 。報(bào)文拼接；
[0010] 在獲得俘獲的IP報(bào)文后，進(jìn)行IP/TCP報(bào)文重組，對(duì)于超過窗口周期的IP進(jìn)行丟 棄，完整的報(bào)文遞交下一步處理；
[0011] 扣IEC104報(bào)文解析；
[0012] 對(duì)于拼接重組好的TCP連接用戶數(shù)據(jù)，依據(jù)IEC104協(xié)議，進(jìn)行簡單報(bào)文解析，區(qū)分 報(bào)文的類型W及業(yè)務(wù)流量統(tǒng)計(jì)；對(duì)于非法報(bào)文，當(dāng)超過設(shè)定的闊值范圍后，進(jìn)行直接異常判 定；
[0013] 4)廠站合并統(tǒng)計(jì)；
[0014] 依據(jù)廠站進(jìn)行鏈路合并，W計(jì)算后續(xù)的多維特征量；
[0015] 5)多維特征指標(biāo)計(jì)算；
[0016] 在到達(dá)預(yù)先設(shè)定的計(jì)算監(jiān)測窗口周期時(shí)，針對(duì)監(jiān)視每個(gè)廠站，計(jì)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(bào)文數(shù)比、遙控報(bào)文應(yīng)答平均延遲時(shí)間、 TCP連接請(qǐng)求報(bào)文數(shù)；
[0017] 6)異常診斷；
[0018] 對(duì)于每一個(gè)廠站，當(dāng)?shù)竭_(dá)計(jì)算監(jiān)測窗口時(shí)，依據(jù)特征指標(biāo)量分別進(jìn)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(bào)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(shí)，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(shí)，判別異常；
[0022] 602)報(bào)文數(shù)頻域直流模比值判別
[002引當(dāng)傳輸?shù)膱?bào)文數(shù)頻域直流模比值大于正常傳輸?shù)拈熤禃r(shí)，判別正常， 當(dāng)傳輸?shù)膱?bào)文數(shù)頻域直流模比值小于正常傳輸?shù)拈熤禃r(shí)，判別異常；
[0024] 603) TCP連接請(qǐng)求報(bào)文數(shù)判別
[0025] 當(dāng)TCP連接請(qǐng)求報(bào)文數(shù)指標(biāo)數(shù)超過對(duì)應(yīng)設(shè)定的闊值時(shí)，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(bào)文數(shù)比r遙調(diào)判別
[002引當(dāng)遙調(diào)上下行報(bào)文數(shù)比小于對(duì)應(yīng)設(shè)定闊值，判別遙調(diào)命令傳輸出錯(cuò)；
[0029] 6。）遙控報(bào)文應(yīng)答平均延遲時(shí)間t遙判別
[0030] 對(duì)于每個(gè)廠站遙控命令，當(dāng)遙控報(bào)文應(yīng)答平均延遲時(shí)間大于設(shè)定闊值時(shí)， 判別遙控命令傳輸出錯(cuò)。
[0031] 作為對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步完善和補(bǔ)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(bào)文流量頻域直流模比值；
[0033] 典型報(bào)文流量頻域直流模比值計(jì)算方法為：
[0034] :〇計(jì)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(bào) 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(bào)文為典型業(yè)務(wù)報(bào)文；
[0036] i。計(jì)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(jì)算窗口包含的采用個(gè)數(shù)，取16或32啡，bi分 別為計(jì)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(dòng)IEC104傳輸異常檢測方法，其特征在于包括以下步驟： 1) 報(bào)文偵聽俘獲； 通過交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備端口鏡像，實(shí)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(bào)文； 2) 報(bào)文拼接； 在獲得俘獲的IP報(bào)文后，進(jìn)行IP/TCP報(bào)文重組，對(duì)于超過窗口周期的IP進(jìn)行丟棄，完 整的報(bào)文遞交下一步處理； 3. IEC104報(bào)文解析； 對(duì)于拼接重組好的TCP連接用戶數(shù)據(jù)，依據(jù)IEC104協(xié)議，進(jìn)行簡單報(bào)文解析，區(qū)分報(bào)文 的類型以及業(yè)務(wù)流量統(tǒng)計(jì)；對(duì)于非法報(bào)文，當(dāng)超過設(shè)定的閾值范圍后，進(jìn)行直接異常判定； 4) 廠站合并統(tǒng)計(jì)； 依據(jù)廠站進(jìn)行鏈路合并，以計(jì)算后續(xù)的多維特征量； 5) 多維特征指標(biāo)計(jì)算； 在到達(dá)預(yù)先設(shè)定的計(jì)算監(jiān)測窗口周期時(shí)，針對(duì)監(jiān)視每個(gè)廠站，計(jì)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(bào)文數(shù)比、遙控報(bào)文應(yīng)答平均延遲時(shí)間、TCP 連接請(qǐng)求報(bào)文數(shù)； 6) 異常診斷； 對(duì)于每一個(gè)廠站，當(dāng)?shù)竭_(dá)計(jì)算監(jiān)測窗口時(shí)，依據(jù)特征指標(biāo)量分別進(jìn)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(bào)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(shí)，判別正常，當(dāng)直流模比值小于正常 傳輸?shù)拈撝禃r(shí)，判別異常； 602) 報(bào)文數(shù)頻域直流模比值判別 當(dāng)傳輸?shù)膱?bào)文數(shù)頻域直流模比值大于正常傳輸?shù)拈撝禃r(shí)，判別正常，當(dāng)傳 輸?shù)膱?bào)文數(shù)頻域直流模比值小于正常傳輸?shù)拈撝禃r(shí)，判別異常； 603. TCP連接請(qǐng)求報(bào)文數(shù)判別 當(dāng)TCP連接請(qǐng)求報(bào)文數(shù)指標(biāo)數(shù)超過對(duì)應(yīng)設(shè)定的閾值時(shí)，判別傳輸異常； 控制傳輸異常判別包括： 611) 遙調(diào)上下行報(bào)文數(shù)比判別 當(dāng)遙調(diào)上下行報(bào)文數(shù)比raiJS小于對(duì)應(yīng)設(shè)定閾值，判別遙調(diào)命令傳輸出錯(cuò)； 612) 遙控報(bào)文應(yīng)答平均延遲時(shí)間判別 對(duì)于每個(gè)廠站遙控命令，當(dāng)遙控報(bào)文應(yīng)答平均延遲時(shí)間〖"§5^大于設(shè)定閾值時(shí)，判別 遙控命令傳輸出錯(cuò)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在線電力遠(yuǎn)動(dòng)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(bào)文流量頻域直流模比值； 典型報(bào)文流量頻域直流模比值計(jì)算方法為： i)計(jì)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(bào)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(bào)文為典型業(yè)務(wù)報(bào)文； ii) 計(jì)算頻域分量模Mi，頻域分量模
其中：i= 0, 1，2,……，N-1，N為計(jì)算窗口包含的采用個(gè)數(shù)，取16或32 ;ai，h分別為 計(jì)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(shí)部、 虛部的系數(shù)； iii) 計(jì)算典型報(bào)文流量頻域直流模比值，典型報(bào)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(dòng)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(bào)文數(shù)頻域直流模比值；典型報(bào)文數(shù)頻域直流模比值 的計(jì)算方法為： i)計(jì)算業(yè)務(wù)報(bào)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(bào)文個(gè) 數(shù)；
實(shí)部、虛部的系數(shù)； iii)計(jì)算典型報(bào)文數(shù)頻域直流模比值，典型報(bào)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(dòng)IEC104傳輸異常檢測方法，其特征在于： 上下行遙調(diào)報(bào)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(jì)算窗口期間內(nèi)主站發(fā)出的遙 調(diào)命令報(bào)文數(shù)及相應(yīng)廠站上行的遙調(diào)應(yīng)答報(bào)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(dòng)IEC104傳輸異常檢測方法，其特征在于： 遙控報(bào)文應(yīng)答平均延遲時(shí)間taesig =EN(t_應(yīng)-tn)/N，其中為計(jì)算窗口期間內(nèi) 遙控命令時(shí)間及相應(yīng)上行應(yīng)答報(bào)文時(shí)間，N為窗口期間發(fā)送的命令個(gè)數(shù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在線電力遠(yuǎn)動(dòng)IEC104傳輸異常檢測方法，其特征在于： TCP連接請(qǐng)求報(bào)文數(shù)CrcP為計(jì)算窗口期間主站發(fā)出的TCP連接報(bào)文數(shù)。
【文檔編號(hào)】H02J13/00GK104486101SQ201410713633
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)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(qǐng)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)