CN104378439A - 基于共享内存实现变电站装置信息实时传输的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于共享内存实现变电站装置信息实时传输的系统及方法，其中包括变电站内装置数据采集模块，用以采集变电站内各装置的数据信息并在各装置的数据信息有变化时发送数据变更报文至主站管理模块；共享内存模块，用以按照厂站编号分类存储所述的变电站内装置数据采集模块采集到的各装置的数据信息；主站管理模块，用以根据数据变更报文中的厂站编号和数据块位置读取所述的共享内存模块中存储的对应位置的数据信息。采用该种结构的基于共享内存实现变电站装置信息实时传输的系统及方法，实现使站内装置运行量高效组织和整合，快速获取，整体传输，提升监控的实时性、传输可靠性和采集效率，具有更广泛的应用范围。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及变电站内装置信息实时传输技术领域，具体是指一种基于共享内存实现变电站装置信息实时传输的系统及方法。
背景技术
传统变电站内线路、变压器、电容器等一次设备众多，为防止设备故障影响其它正常设备的运行，变电站内配置了众多保护装置用于监测一次设备的运行状态并及时切除故障设备带来的影响，继电保护故障信息系统(以下简称保信系统)可通过与装置通信的方式获取装置内各种运行量(包括定值、电流、开关量等)，对保护装置起到监控的目的。
保信系统的采集系统通过网络接口直连保护装置，采用轮训的方式定时从装置中采集装置运行量，随后通过通信链路分条传输至保信系统主站供主站运维人员实时查看，该过程由于变电站内装置数量多、装置运行量条目众多、采集系统和主站通讯量压力较大，因此采集周期不宜太短，这就使得监控力度和实时性都大大降低。
本申请书所述方法是一种装置运行量信息新的组织和传输方案，使得站内装置运行量高效组织和整合、快速的获取、整体传输，提升了监控的实时性、传输可靠性、以及采集效率。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种能够实现使站内装置运行量高效组织和整合、快速获取、整体传输、提升监控的实时性、传输可靠性和采集效率、具有更广泛应用范围的基于共享内存实现变电站装置信息实时传输的系统及方法。
为了实现上述目的，本发明的基于共享内存实现变电站装置信息实时传输的系统及方法具有如下构成：
该基于共享内存实现变电站内装置信息实时传输的系统，其主要特点是，所述的系统包括：
变电站内装置数据采集模块，用以采集变电站内各装置的数据信息并在各装置的数据信息有变化时发送数据变更报文至主站管理模块；
共享内存模块，用以按照厂站编号分类存储所述的变电站内装置数据采集模块采集到的各装置的数据信息；
主站管理模块，用以根据数据变更报文中的厂站编号和数据块位置读取所述的共享内存模块中存储的对应位置的数据信息。
较佳地，所述的数据变更报文包括报文头和报文体，所述的报文体包括厂站编号、起始传输位置和块字节数和数据内容。
本发明还涉及一种通过所述的的系统基于共享内存实现变电站装置信息实时传输的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
(1)所述的变电站内装置数据采集模块采集变电站内各装置的数据信息；
(2)所述的共享内存模块按照厂站编号分类存储所述的变电站内装置数据采集模块采集到的各装置的数据信息；
(3)当各装置的数据信息有所变更时，所述的变电站内装置数据采集模块发送变更信息报文至所述的主站管理模块；
(4)所述的主站管理模块根据变更信息报文中的厂站编号和数据块位置读取所述的共享内存模块中存储的对应位置的数据信息。
较佳地，所述的变电站内装置数据采集模块采集变电站内各装置的数据信息，具体为：
所述的变电站内装置数据采集模块通过硬接线采集变电站内各装置的数据信息。
较佳地，所述的共享内存模块按照厂站编号分类存储所述的变电站内装置数据采集模块采集到的各装置的数据信息，包括以下步骤：
(2-1)所述的共享内存模块为各个厂站预先分配一预定大小的数据块；
(2-2)所述的共享内存模块按照二维矩阵横向和纵向方式对各装置的数据信息进行编码并存储。
较佳地，所述的数据变更报文包括报文头和报文体，所述的报文体包括厂站编号、起始传输位置和块字节数和数据内容。
较佳地，所述的主站管理模块根据变更信息报文中的厂站编号和数据块位置读取所述的共享内存模块中存储的对应位置的数据信息，包括以下步骤：
(4-1)所述的主站管理模块根据变更信息报文中的厂站编号快速检索到相应共享内存区域入口地址；
(4-2)所述的主站管理模块取出所述的变更信息报文中的二进制数据流和该数据块在整个数据块中的位置并读取所述的共享内存模块中存储的对应位置的数据信息。
采用了该发明中的基于共享内存实现变电站装置信息实时传输的系统及方法，具有如下有益效果：
(1)提升采集系统的效率，采集周期可缩短较为实时，采集后直接更新内存映射中的预定位置的值而不需再通过通信链路传输，相比传统采集后按点传输方式大大简化采集系统工作提升效率。
(2)通过内存格式化和直接访问技术，快速高效地获取整个变电站的信息一次传输给保信系统主站，大大简化了流程，提高了效率。
(3)保信主站系统接收到数据只需按照报文中标识的位置信息一次性更新到内存映射中的预定位置，也大大简化了处理流程，提高了更新效率。
(4)保信主站应用程序根据需要直接从内存中取得预定点的值，无需通过通信或其他的技术手段获取到装置状态点数据，实时性和访问效率都加快。
(5)相比传统从采集到传输的整个过程做了极大的简化，省去较多中间环节，杜绝了一些中间环节产生的数据丢失等影响，提升了系统的可靠性，具有更广泛的应用范围。
附图说明
图1为本发明的基于共享内存实现变电站内装置信息实时传输的系统的结构示意图。
图2为本发明的基于共享内存实现变电站装置信息实时传输的方法的流程图。
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
变电站内装置运行量监控是确保变电站内设备安全正常运行的一个重要措施，如何能尽可能的高效快速传输这些信息十分重要，本发明的基于共享内存实现变电站装置信息实时传输的系统及方法旨在介绍一种新的方式提升信息的传输效率。
如图1所示，本发明的基于共享内存实现变电站装置信息实时传输的系统包括：
变电站内装置数据采集模块，用以采集变电站内各装置的数据信息并在各装置的数据信息有变化时发送数据变更报文至主站管理模块；
共享内存模块，用以按照厂站编号分类存储所述的变电站内装置数据采集模块采集到的各装置的数据信息；
主站管理模块，用以根据数据变更报文中的厂站编号和数据块位置读取所述的共享内存模块中存储的对应位置的数据信息。
在一种较佳的实施方式中，所述的数据变更报文包括报文头和报文体，所述的报文体包括厂站编号、起始传输位置和块字节数和数据内容。
本发明的基于共享内存实现变电站装置信息实时传输的方法包括以下步骤：
(1)所述的变电站内装置数据采集模块采集变电站内各装置的数据信息；
(2)所述的共享内存模块按照厂站编号分类存储所述的变电站内装置数据采集模块采集到的各装置的数据信息；
(3)当各装置的数据信息有所变更时，所述的变电站内装置数据采集模块发送变更信息报文至所述的主站管理模块；
(4)所述的主站管理模块根据变更信息报文中的厂站编号和数据块位置读取所述的共享内存模块中存储的对应位置的数据信息。
在一种较佳的实施方式中，所述的变电站内装置数据采集模块采集变电站内各装置的数据信息，具体为：
所述的变电站内装置数据采集模块通过硬接线采集变电站内各装置的数据信息。
在一种较佳的实施方式中，所述的共享内存模块按照厂站编号分类存储所述的变电站内装置数据采集模块采集到的各装置的数据信息，包括以下步骤：
(2-1)所述的共享内存模块为各个厂站预先分配一预定大小的数据块；
(2-2)所述的共享内存模块按照二维矩阵横向和纵向方式对各装置的数据信息进行编码并存储。
在一种较佳的实施方式中，所述的数据变更报文包括报文头和报文体，所述的报文体包括厂站编号、起始传输位置和块字节数和数据内容。该数据变更报文还可包含其他用户需要添加使得主站管理模块了解的信息。
在一种较佳的实施方式中，所述的主站管理模块根据变更信息报文中的厂站编号和数据块位置读取所述的共享内存模块中存储的对应位置的数据信息，包括以下步骤：
(4-1)所述的主站管理模块根据变更信息报文中的厂站编号快速检索到相应共享内存区域入口地址；
(4-2)所述的主站管理模块取出所述的变更信息报文中的二进制数据流和该数据块在整个数据块中的位置并读取所述的共享内存模块中存储的对应位置的数据信息。
下面以一具体实施例来进一步介绍本发明的技术方案。
本实施例的方法关键分为四个部分，子站数据采集、装置定义数据(点表)预编码、装置运行数据传输、主站数据存储。
1、子站数据采集
为满足快速数据采集的要求，对于变电站内存装置运行量数据采用直采的方式，直接通过硬接线采集装置的信息，通过点位变化侦测装置状态变化快速准确，同时为了方便采集到数据存储，我们按照采集系统的特点设计了内存存储结构如下表所示：
其中，
SeriesNum：1byte共享内存数据有效标志
SMADDRESS：4byte共享内存起始地址，用来作地址指针同步
BAOHUNUM：4byte保护数目
BAOHU01～BAOHU0N：保护1～保护N的结构空间地址分配
BHU1DZ1～BH1OSCANALOGN：保护1的定值空间地址分配～保护1的OSC模拟量结构空间地址分配
BHU2DZ1～BH2OSCANALOGN：保护2的定值空间地址分配～保护2的OSC模拟量结构空间地址分配
BHN-1：保护N-1的定值空间地址分配～保护N-1的OSC模拟量结构空间地址分配
BHN：保护N的定值空间地址分配～保护N的OSC模拟量结构空间地址分配
存放次序：DZ/SB/ANALOG/DI/CG/ALARM/ACTION/CHARACTER/EVENT/OSCDIGIT/OSCANALOG
2、装置定义数据预编码
数据采集后需要传输给主站，但主站业务关注点与采集系统不同，因此需要将装置定义数据(点表)进行预编码，编码规则按照二维矩阵横向和纵向方式编码，预先将需要传输的装置运行量点表按照矩阵的横向和纵向编码方式设定在数据库的表格中，编码完毕后将该部分编码数据同步到主站数据库中，其编码表格式如下表所示：
3、装置运行数据传输
采集系统收到装置状态数据变化通知后立即更新机器内存中相应的区域的值，子站的通讯模块定时在机器内存中取得一个时刻的装置状态值数据(断面数据)，进行序列化处理，填入XJSTTP格式报文中相应的报文位置，并在报文中标识该厂站的编号、该数据块在整个数据块中的位置，随后将该报文上送给故障信息系统主站，由于整个数据块较大可能需要分帧传输，为了快速的更新实时数据内存、应用程序解析报文，在报文中增加厂站编号、起始传输位置、后续位标志用于标识一次传输的开始和结束，其中报文分文报文头和报文体，通讯报文格式如下表所示：
为满足传输数据高效传输和快速解析的需要，我们设计了一个数据传输的数据结构，子站快速填充该数据结构，主站通讯服务器收到通讯报文后快速转换为对应的数据结构即可，通过获取厂站ID信息快速检索到相应内存区域入口地址，随后取出报文中的二进制数据流以及该数据块在整个数据块中的位置，快速更新一段连续内存空间，达到更新该时间段装置状态量值的目的，数据结构如下：
4、主站数据存储
在各个子站装置定义数据编码并同步到主站完毕后，主站系统启动并读取该编码信息，将相关信息按照数据表中设定的大小映射到机器内存中，数据在机器内存中按厂站隔离存放，考虑到每个厂站的装置数目以及装置点表不一致，所设定的矩阵尺寸不一样，且可能会变化。为避免数据在内存中存储结构变化引起各进程访问不一致，各厂站按固定大小进行内存初始化，该大小可配置且整个系统统一配置，数据存储结构如下表所示：
在收到子站通讯模块通过通讯协议发送过来的通讯报文后，获取厂站ID信息检索到相应内存区域入口地址，随后取出报文中的二进制数据流以及该数据块在整个数据块中的位置，快速更新一段连续内存空间，达到更新该时间段装置状态量值的目的。
采用了该发明中的基于共享内存实现变电站装置信息实时传输的系统及方法，具有如下有益效果：
(1)提升采集系统的效率，采集周期可缩短较为实时，采集后直接更新内存映射中的预定位置的值而不需再通过通信链路传输，相比传统采集后按点传输方式大大简化采集系统工作提升效率。
(2)通过内存格式化和直接访问技术，快速高效地获取整个变电站的信息一次传输给保信系统主站，大大简化了流程，提高了效率。
(3)保信主站系统接收到数据只需按照报文中标识的位置信息一次性更新到内存映射中的预定位置，也大大简化了处理流程，提高了更新效率。
(4)保信主站应用程序根据需要直接从内存中取得预定点的值，无需通过通信或其他的技术手段获取到装置状态点数据，实时性和访问效率都加快。
(5)相比传统从采集到传输的整个过程做了极大的简化，省去较多中间环节，杜绝了一些中间环节产生的数据丢失等影响，提升了系统的可靠性，具有更广泛的应用范围。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
Claims (7)
1.一种基于共享内存实现变电站内装置信息实时传输的系统，其特征在于，所述的系统包括：
变电站内装置数据采集模块，用以采集变电站内各装置的数据信息并在各装置的数据信息有变化时发送数据变更报文至主站管理模块；
共享内存模块，用以按照厂站编号分类存储所述的变电站内装置数据采集模块采集到的各装置的数据信息；
主站管理模块，用以根据数据变更报文中的厂站编号和数据块位置读取所述的共享内存模块中存储的对应位置的数据信息。
2.一种基于共享内存实现变电站内装置信息实时传输的系统，其特征在于，所述的数据变更报文包括报文头和报文体，所述的报文体包括厂站编号、起始传输位置和块字节数和数据内容。
3.一种通过权利要求1或2所述的系统基于共享内存实现变电站装置信息实时传输的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
(1)所述的变电站内装置数据采集模块采集变电站内各装置的数据信息；
(2)所述的共享内存模块按照厂站编号分类存储所述的变电站内装置数据采集模块采集到的各装置的数据信息；
(3)当各装置的数据信息有所变更时，所述的变电站内装置数据采集模块发送变更信息报文至所述的主站管理模块；
(4)所述的主站管理模块根据变更信息报文中的厂站编号和数据块位置读取所述的共享内存模块中存储的对应位置的数据信息。
4.根据权利要求3所述的基于共享内存实现变电站装置信息实时传输的方法，其特征在于，所述的变电站内装置数据采集模块采集变电站内各装置的数据信息，具体为：
所述的变电站内装置数据采集模块通过硬接线采集变电站内各装置的数据信息。
5.根据权利要求3所述的基于共享内存实现变电站装置信息实时传输的方法，其特征在于，所述的共享内存模块按照厂站编号分类存储所述的变电站内装置数据采集模块采集到的各装置的数据信息，包括以下步骤：
(2-1)所述的共享内存模块为各个厂站预先分配一预定大小的数据块；
(2-2)所述的共享内存模块按照二维矩阵横向和纵向方式对各装置的数据信息进行编码并存储。
6.根据权利要求3所述的基于共享内存实现变电站装置信息实时传输的方法，其特征在于，所述的数据变更报文包括报文头和报文体，所述的报文体包括厂站编号、起始传输位置和块字节数和数据内容。
7.根据权利要求3所述的基于共享内存实现变电站装置信息实时传输的方法，其特征在于，所述的主站管理模块根据变更信息报文中的厂站编号和数据块位置读取所述的共享内存模块中存储的对应位置的数据信息，包括以下步骤：
(4-1)所述的主站管理模块根据变更信息报文中的厂站编号快速检索到相应共享内存区域入口地址；
(4-2)所述的主站管理模块取出所述的变更信息报文中的二进制数据流和该数据块在整个数据块中的位置并读取所述的共享内存模块中存储的对应位置的数据信息。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150225 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |