CN104378796A - 冗余网络无缝切换方法与装置 - Google Patents

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蔺立
余高旺
杨凯
张艳超
李�杰
刘树猛
赵彪
马小燕
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XJ Electric Co Ltd
Xuchang XJ Software Technology Co Ltd
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XJ Electric Co Ltd
Xuchang XJ Software Technology Co Ltd
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04W36/00—Hand-off or reselection arrangements
    • H04W36/16—Performing reselection for specific purposes
    • H04W36/18—Performing reselection for specific purposes for allowing seamless reselection, e.g. soft reselection

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Abstract

本发明涉及冗余网络无缝切换方法与装置，本发明使冗余网络并列运行，并且规避了现有技术中一贯采用的通过网络故障进行判别的思路，而采用非常独特的思路，即转而选取判断数据的冗余性，从而使其可以保证任一网络故障时数据能保持完整，同时也满足了无缝切换的要求。

Description

冗余网络无缝切换方法与装置
技术领域
本发明涉及智能变电站领域，一种间隔层装置的冗余网络无缝切换方法。
背景技术
智能变电站IEC61850标准采用交换机组成的数字化过程层数据传输网络，不再依靠大量的电缆来传输过程层数据，以实现最大化数据共享，减少接线复杂程度。这不仅要求智能电子设备(IED)具有更好的通信性能和处理速度，对通信网络的可靠性也提出了更高的要求。由于继电保护本身的速动性和可靠性要求，过程层数据传输网的可靠性显得尤为重要。
智能变电站过程层通信网络常用的结构有单网运行、过程层设备冗余和过程层网络冗余。单网结构简单，如图1所示，设备少投资小，但是不具备自愈能力，一旦网络出现问题，保护装置就会失效，有可能造成严重的后果。
过程层设备冗余配置，如图2所示，使用双套过程层设备分别组成两个网络同时接入一个间隔层设备，这种结构可靠性非常高，不论是过程层某个网络出现故障或者装置出现故障都不会影响间隔层装置的正常运行，但是缺点也是显而易见的，过程层装置和网络交换机增加了一倍，成本大幅度增加。
过程层网络冗余配置，如图3所示，使用一个过程层装置跨接双网，两个网络同时接入间隔层装置，这种结构也具有双网的自愈能力，增加了系统的可靠性，并且一定程度上控制了成本。应用方式是使冗余部分按照主备用的模式运行，运行中的网络发生故障则切换到另外的备用网络上。
这种模式在网络发生故障时可以依靠切换自愈，但是切换存在时间，即存在自愈恢复时间。该时间的存在主要是由于判断出网络故障需要时间，主流判断网络故障的方法是在设定的时间内接收不到报文即判定网络故障，而设定的时间一般为发送端发送报文的最大周期。此种方法切换时必定存在真空期，如果此时有数据发送来则会有数据丢失的可能。
随着智能变电站的发展，系统对于过程层网络可靠性的要求不断提高，一般冗余配置的网络虽然具有自愈能力，但自愈恢复时间已经不能满足要求。本发明的目标是设计一种过程层网络切换的方法用以将过程层网络自愈时间降低为0，即没有自愈恢复时间的无缝切换。
发明内容
本发明的目的是提供一种冗余网络切换方法，用以解决现有网络切换方法无法保持数据完整的问题。
为实现上述目的，本发明的方案包括：
冗余网络无缝切换方法，冗余网络并列运行；对接收到的各冗余网络的数据，按照接收的时间顺序写入同一个缓存序列；逐一判断缓存的信息是否为冗余信息，若是为冗余则丢弃，若否则进行后续处理。
对于GOOSE信息的冗余网络，间隔层装置接收并处理，按照接收处理完成的时间顺序，写入所述同一个缓存序列。
判断信息是否为冗余信息的方式为：当缓存信息中的状态与上一次处理的信息状态一致时认为信息为冗余丢弃本条信息，如果不一致则对本次信息的状态进行后续处理并发送。
对于SV信息的冗余网络，间隔层装置接收并解析采样点信息，按照接收处理完成的时间顺序，写入所述同一个缓存序列。
判断信息是否为冗余信息的方式为：当采样序号与前一个采样点相比未发生变化时判断该采样点为冗余丢弃，当采样序号发生变化时则转存入采样缓存区供计算使用。
冗余网络无缝切换装置，同时接收各冗余网络的数据，按照接收的时间顺序写入同一个缓存序列的模块；逐一判断缓存的信息是否为冗余信息，若是为冗余则丢弃，若否则进行后续处理的模块。
其特征在于，对于GOOSE信息的冗余网络，间隔层装置接收并处理，按照接收处理完成的时间顺序，写入所述同一个缓存序列。
其特征在于，判断信息是否为冗余信息的方式为：当缓存信息中的状态与上一次处理的信息状态一致时认为信息为冗余丢弃本条信息，如果不一致则对本次信息的状态进行后续处理并发送。
对于SV信息的冗余网络，间隔层装置接收并解析采样点信息，按照接收处理完成的时间顺序，写入所述同一个缓存序列。
判断信息是否为冗余信息的方式为：当采样序号与前一个采样点相比未发生变化时判断该采样点为冗余丢弃，当采样序号发生变化时则转存入采样缓存区供计算使用。
本发明的冗余网络切换方法，是运行于间隔层装置、过程层冗余网络的切换方法。本发明使冗余网络并列运行，并且规避了现有技术中一贯采用的通过网络故障进行判别的思路，而采用非常独特的思路，即转而选取判断数据的冗余性，从而使其可以保证任一网络故障时数据能保持完整，同时也满足了无缝切换的要求。
附图说明
图1是单网模式结构图；
图2是过程层设备冗余结构图；
图3是过程层网络冗余结构图；
图4是双网GOOSE处理机制示意图；
图5是双网SV处理机制示意图；
图6是双网GOOSE信息切换流程图；
图7是双网SV信息切换流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
本发明的基本方案在于：冗余网络并列运行，对接收到的各冗余网络的数据，按照接收的时间顺序写入同一个缓存序列；逐一判断缓存的信息是否为冗余信息，若是为冗余则丢弃，若否则进行后续处理。
该基本方案能够实现智能抛弃故障通道，选择正常工作通道的数据，形成最终的可用数据。
对于冗余网络，可以是两个甚至是两个以上的网络，下文以双网为例进行说明。
对于GOOSE双网：
如图4、6所示，间隔层装置同时实时扫描双网，同时分别处理双网得到的报文，解析报文得到双份信息，按照接收处理完成的时间顺序，写入同一个缓存序列(等同于按时间排序)，软件按这个缓存序列的顺序逐一判断信息是否为冗余信息，当缓存信息中的状态与上一次处理的信息状态一致时认为信息为冗余丢弃本条信息，如果不一致则对本次信息的状态进行后续处理并发送。
对于SV双网：
如图5、7所示，间隔层装置同时接收双网上内容一致的SV报文，并同时分别解析报文得到双份采样点信息，按照接收处理完成的时间顺序，写入同一个缓存序列，软件按这个缓存序列的顺序逐一判断采样信息是否为冗余，当采样序号与前一个采样点相比未发生变化时认为该采样点为冗余丢弃，当采样序号发生变化时则转存入采样缓存区供计算使用。
由于现有技术中，双网主备运行，而本发明采用双网并列运行，对双网数据同时进行处理后智能的筛选并汇总成一套数据。该方法在间隔层装置收到过程层双网数据后，同时处理双网得到的报文，将解析得到的信息内容按照接收处理完成的时间顺序排列缓存，然后逐条判断是否为冗余信息，如果该条信息为冗余信息则丢弃，如果不是冗余信息则进行之后的正常处理。该方法规避了网络故障的判别这一难点，转而判断数据的冗余性使其可以保证任一网络故障时数据能保持完整。
下面举例对比传统方法和本专利网络异常切换时对数据完整性的影响。
假设当前双网正常运行，主备模式系统工作于B网上，A/B网冗余配置传输相同的信息。此时B网通道发生故障，且同时一次设备发生状态变化信号，B网通道上此时无法接收到数据，按照下面流程图处理后，间隔层装置会将A网得到的状态变位作为遥信上送，并且会将A网的采样点继续按照连续的采样序号放入测量缓冲区以供计算使用，按照此方法，在单一网络故障发生时如有一次状态变位信息不会有遗漏，且采样点也不会因为此故障而有丢失，满足要求。如果采用传统方法，当B网发生故障，间隔层装置至少要等待一个生存周期(设置的通道正常时报文间等待的最大间隔)才能判断出故障切换到A网，而此时一次设备发生的状态变化信号已经错过，对于采样信息更为明显，一定会丢掉至少1个采样点，存在问题。
以上给出了一种具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.冗余网络无缝切换方法，其特征在于，冗余网络并列运行；对接收到的各冗余网络的数据，按照接收的时间顺序写入同一个缓存序列；逐一判断缓存的信息是否为冗余信息，若是为冗余则丢弃，若否则进行后续处理。
2.根据权利要求1所述的冗余网络无缝切换方法，其特征在于，对于GOOSE信息的冗余网络，间隔层装置接收并处理，按照接收处理完成的时间顺序，写入所述同一个缓存序列。
3.根据权利要求2所述的冗余网络无缝切换方法，其特征在于，判断信息是否为冗余信息的方式为：当缓存信息中的状态与上一次处理的信息状态一致时认为信息为冗余丢弃本条信息，如果不一致则对本次信息的状态进行后续处理并发送。
4.根据权利要求1所述的冗余网络无缝切换方法，其特征在于，对于SV信息的冗余网络，间隔层装置接收并解析采样点信息，按照接收处理完成的时间顺序，写入所述同一个缓存序列。
5.根据权利要求4所述的冗余网络无缝切换方法，其特征在于，判断信息是否为冗余信息的方式为：当采样序号与前一个采样点相比未发生变化时判断该采样点为冗余丢弃，当采样序号发生变化时则转存入采样缓存区供计算使用。
6.冗余网络无缝切换装置，其特征在于，同时接收各冗余网络的数据，按照接收的时间顺序写入同一个缓存序列的模块；逐一判断缓存的信息是否为冗余信息，若是为冗余则丢弃，若否则进行后续处理的模块。
7.根据权利要求6所述的冗余网络无缝切换装置，其特征在于，对于GOOSE信息的冗余网络，间隔层装置接收并处理，按照接收处理完成的时间顺序，写入所述同一个缓存序列。
8.根据权利要求7所述的冗余网络无缝切换装置，其特征在于，判断信息是否为冗余信息的方式为：当缓存信息中的状态与上一次处理的信息状态一致时认为信息为冗余丢弃本条信息，如果不一致则对本次信息的状态进行后续处理并发送。
9.根据权利要求6所述的冗余网络无缝切换装置，其特征在于，对于SV信息的冗余网络，间隔层装置接收并解析采样点信息，按照接收处理完成的时间顺序，写入所述同一个缓存序列。
10.根据权利要求9所述的冗余网络无缝切换装置，其特征在于，判断信息是否为冗余信息的方式为：当采样序号与前一个采样点相比未发生变化时判断该采样点为冗余丢弃，当采样序号发生变化时则转存入采样缓存区供计算使用。
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