CN106125678A - 一种用于集中式智能网关的自适应多控制源的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于集中式智能网关的自适应多控制源的方法，包括以下步骤：配置集中式智能网关中的通信通道，并激活或者关闭对应的通信端口；建立和维护集中式智能网关、厂站监控系统和远方通信主机之间的通信；集中式智能网关根据控制操作唯一性规则和控制权限校核规则完成远方通信主机与厂站监控系统之间的控制过程，并对远方通信主机发出的控制命令进行记录；定期对集中式智能网关、厂站监控系统和远方通信主机进行时标同步。本发明实现了在保证电力系统安全稳定运行的多主机控制、符合安全规则前提条件下，集中式智能网关装置将多个厂站系统中的每个厂站的单一通信通道扩展至适应多个控制中心的通信通道，适应能力强、实时性高。

Description

一种用于集中式智能网关的自适应多控制源的方法

技术领域

本发明属于智能网关的控制方法领域，具体涉及一种用于集中式智能网关的自适应多控制源的方法。

背景技术

为实现对用户变、电厂等非系统变厂站的运行监控，从而提高系统安全经验经济运行水平，需要为电力系统各级控制中心采集厂站端运行数据信息，并且还需实现厂站端按照电力系统控制安全约束条件响应控制中心对其运行状态进行的远程控制命令，但是传统的非系统变厂站监控系统一般只提供较少的通信接口用于远程通信，且一般不对多个控制中心的远程控制命令进行安全性约束。

电力系统中的非系统变厂站监控与远程控制中心之间的通信主要有以下方式：

一、以一个通信端口向一个控制中心传送信息和接受命令

对于只有一个控制中心管辖并且只有单一通道的厂站，以一个通信端口向控制中心传送信息，在同一端口接受控制中心命令是最常用、最普遍的通信方式。这种通信通常采用符合电力系统规范的通信协议和传输接口标准，包含了对信息容错和控制安全校核机制。这种通信方式只需要厂站监控系统提供一个通信端口，但不能满足多控制中心管辖或者通道冗余的场合。

二、以二个或多个通信端口向一个控制中心传送信息和接受命令

对于只有一个控制中心管辖并且冗余通道的厂站，以二或多个冗余通信端口向控制中心传送信息，从不同接口接受控制中心通过不同通道下达的控制命令。这种通信采用符合电力系统规范的通信协议和传输接口标准，包含了在一个通信通道中对信息容错和控制安全校核机制，并规定控制命令的传送过程仅在一个通道中完整传送时才被实际执行的约束。

非系统变厂站监控系统需要与多个控制中心及以冗余通道方式通信时，需要提供不少于各控制中心冗余通道总数的通信端口或者至少二个能同时向不同控制中心提供数据通信服务的网络型端口，并具备同时处理这些通信端口信息传送的能力。当前许多非系统变厂站监控系统由于受当时设计制造等因素限制不能满足发展中的数据信息多通道传输扩展需求，且对于来自不同控制中心的远方控制命令只接受其使用的通信协议限制，不考虑多控制中心同时发起操作时的安全性约束。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种用于集中式智能网关的自适应多控制源的方法，。

实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种用于集中式智能网关的自适应多控制源的方法，包括以下步骤：

(1)配置集中式智能网关中的通信通道，并激活或者关闭对应的通信端口；

(2)根据设定的通信协议建立和维护集中式智能网关、厂站监控系统和远方通信主机之间的通信；

(3)集中式智能网关根据控制操作唯一性规则和控制权限校核规则完成远方通信主机与厂站监控系统之间的控制过程，并对远方通信主机发出的控制命令进行记录；

(4)定期对集中式智能网关、厂站监控系统和远方通信主机进行时标同步。

进一步地，所述步骤(2)中，建立集中式智能网关、厂站监控系统和远方通信主机之间的通信，具体为：集中式智能网关根据配置的通信通道逐个与需要通信的厂站监控系统建立数据通信链路，采集厂站监控系统的数据信息，对通信报文进行识别后，以设定的通信端口组装报文向不同的远方通信主机传送；集中式智能网关还根据不同远方通信主机的召唤命令周期性采集各厂站数据，在安全规则约束下按预设的通信端口向不同远方通信主机传送数据以响应远方通信主机的数据召唤。

进一步地，所述步骤(2)中，远方通信主机与集中式智能网关建立的通信链路后，集中式智能网关将远方通信主机发送的数据召唤报文转发给其通信端口对应的厂站监控系统，厂站监控系统响应的召唤确认报文只转发给发送数据召唤命令的远方通信主机，厂站监控系统响应的召唤数据报文则按照不同远方通信主机预设的配置重组后向各远方通信主机传送

进一步地，所述步骤(2)中，所述维护集中式智能网关、厂站监控系统和远方通信主机之间的通信，具体为：当通信链路中断时，按照通信协议规范重建链路，并向已经建立通信的远方通信主机上报。

进一步地，所述步骤(3)中，所述的集中式智能网关根据控制操作唯一性规则和控制权限校核规则完成远方通信主机与厂站监控系统之间的控制过程，具体为：当主站集中式智能网关的任意通道接收到远方通信主机发出的对某一厂站的控制命令报文时，集中式智能网关先检查其余通道有无收到对该厂站的控制命令和当前该厂站有无正在执行中的控制命令，若有，集中式智能网关根据控制操作唯一性规则以接收命令报文的同一通道回复拒绝控制命令信息给执行命令的远方通信主机；否则，集中式智能网关从接收命令报文中提取命令信息，对照预设配置的控制权限校核规则校核控制权限，若不符合，则以接收命令报文的同一通道回复拒绝命令信息；若符合，记录控制命令通道，并按照与厂站监控系统通信时采用的规范格式向厂站监控系统传达命令，待厂站监控系统响应控制命令返校时，将返校信息从记录的下达控制命令的通道回复给远程主机，完成远方控制命令交互过程的实施。

进一步地，所述步骤(3)中，所述对控制命令进行记录具体为：集中式智能网关记录全部收发的控制命令，包括时间，发送、接收通道，控制对象和属性，确认传送或拒绝原因，控制命令记录不得修改或编辑，当存储区满时以先进先出方式。

进一步地，所述步骤(4)中，对集中式智能网关、厂站监控系统和远方通信主机进行时标同步，具体为：远方通信主机向集中式智能网关发送时间同步报文，集中式智能网关的预设的时间同步信息源通道接收到时间同步报文后，首先进行集中式智能网关的时间同步校准操作，实现集中式智能网关与远方通信主机之间的时间同步，然后集中式智能网关分别向各个厂站监控系统传送时间标准数据，维护无全域时间同步系统支持的厂站监控系统时间标准；集中式智能网关自动屏蔽未指定作为时间同步信息源通道的时间同步报文，但当预设的时钟同步信息源通信断开超过预设的时间后，集中式智能网关自动选择第一个来进行时间同步的时间同步报文作为后续时间同步标准源，一旦预设的时间同步信息源恢复，集中式智能网关自动切换到预设的时钟源作为系统主时钟源。

本发明的有益效果：

本发明的用于集中式智能网关的自适应多控制源的方法，实现了对非系统厂站监控系统与多个远方通信主机通信能力的扩展，不论原厂站监控系统具有网络接口或者串行接口，均可将其扩展到网络通信模式与远方通信主机(即多个控制中心)通信；不论原厂站监控系统对多通道多控制源的控制命令有无安全机制，均可按照现行标准实施远程监控安全管理；应用本发明的主站集中式智能网关装置，在正确预置后无需任何人工干预，扩展通信和管理远程监控安全，具有自适应强、实时性较好的特点。

本发明的用于集中式智能网关的自适应多控制源的方法，实现了在保证电力系统安全稳定运行的多主机控制、符合安全规则前提条件下，集中式智能网关装置将多个厂站系统中的每个厂站的单一通信通道扩展至适应多个控制中心的通信通道，适应能力强、实时性高。

附图说明

图1为本发明一种实施例的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

一种用于集中式智能网关的自适应多控制源的方法，包括以下步骤：

(1)配置集中式智能网关中的通信通道，并激活或者关闭对应的通信端口；

(2)根据设定的通信协议建立和维护集中式智能网关、厂站监控系统和远方通信主机之间的通信；

(3)集中式智能网关根据控制操作唯一性规则和控制权限校核规则完成远方通信主机与厂站监控系统之间的控制过程，并对远方通信主机发出的控制命令进行记录；

(4)定期对集中式智能网关、厂站监控系统和远方通信主机进行时标同步。

进一步地，所述步骤(2)中，建立集中式智能网关、厂站监控系统和远方通信主机之间的通信，具体为：集中式智能网关根据配置的通信通道逐个与需要通信的厂站监控系统建立数据通信链路，采集厂站监控系统的数据信息，对通信报文(通信报文包含了数据信息，还包含其他信息，如数据类型，数据属性等，设备之间通信通常以报文形式存在的)进行识别后，以设定的通信端口按照规范格式组装报文向不同的远方通信主机传送；集中式智能网关还根据不同远方通信主机的召唤命令周期性采集各厂站数据，在安全规则约束下按预设的通信端口向不同远方通信主机传送数据以响应远方通信主机的数据召唤。在本发明中，所述的安全规则约束指的是远方通信主机的召唤确认报文只转发给下发了召唤命令的远方通信主机，其他远方通信主机则不转发。优选地，集中式智能网关还根据不同远方通信主机的召唤命令周期性采集各厂站自动化系统全景数据。

进一步地，所述步骤(2)中，远方通信主机与集中式智能网关建立的通信链路后，集中式智能网关将远方通信主机发送的数据召唤报文转发给其通信端口对应的厂站监控系统，厂站监控系统响应的召唤确认报文只转发给发送数据召唤命令的远方通信主机，厂站监控系统响应的召唤数据报文则按照不同远方通信主机预设的配置重组(即将从厂站接收的报文头更换成适合主站侧通信报文头，报文数据信息不做任何改动)后向各远方通信主机传送。

进一步地，所述步骤(2)中，所述维护集中式智能网关、厂站监控系统和远方通信主机之间的通信，具体为：当通信链路中断时，按照通信协议规范重建链路，并向已经建立通信的远方通信主机上报。

进一步地，所述步骤(3)中，所述的集中式智能网关根据控制操作唯一性规则和控制权限校核规则完成远方通信主机与厂站监控系统之间的控制过程，具体为：当主站集中式智能网关的任意通道接收到远方通信主机发出的对某一厂站的控制命令报文时，集中式智能网关先检查其余通道有无收到对该厂站的控制命令和当前该厂站有无正在执行中的控制命令，若有，集中式智能网关根据控制操作唯一性规则以接收命令报文的同一通道回复拒绝控制命令信息给执行命令的远方通信主机；否则，集中式智能网关从接收命令报文中提取命令信息，对照预设配置的控制权限校核规则(电力系统对主站遥控操作是有安全规则限制的，包括：1：同一时刻只能有一台主机进行遥控操作，同一时间不允许多台主机同时进行操作2：遥控操作必须按照“选择执行”方式进行)校核控制权限，若不符合，则以接收命令报文的同一通道回复拒绝命令信息；若符合，记录控制命令通道，并按照与厂站监控系统通信时采用的规范格式向厂站监控系统传达命令，待厂站监控系统响应控制命令返校时，将返校信息从记录的下达控制命令的通道回复给远程主机，完成远方控制命令交互过程的实施。控制命令的唯一性校验只针对一个厂站，不同厂站之间的允许来自不同主机的多个控制命令同时执行，但不允许同一主机的多个控制命令同时进行。

进一步地，所述步骤(3)中，所述对控制命令进行记录具体为：集中式智能网关记录全部收发的控制命令，包括时间，发送、接收通道，控制对象和属性，确认传送或拒绝原因，控制命令记录不得修改或编辑，当存储区满时以先进先出方式；优选地，保证存放最近的至少512条控制命令记录。

进一步地，所述步骤(4)中，对集中式智能网关、厂站监控系统和远方通信主机进行时标同步，具体为：远方通信主机向集中式智能网关发送时间同步报文，集中式智能网关的预设的时间同步信息源通道接收到时间同步报文后，首先进行集中式智能网关的时间同步校准操作，实现集中式智能网关与远方通信主机之间的时间同步，然后集中式智能网关分别向各个厂站监控系统传送时间标准数据，维护无全域时间同步系统支持的厂站监控系统时间标准；集中式智能网关自动屏蔽未指定作为时间同步信息源通道的时间同步报文，但当预设的时钟同步信息源通信断开超过预设的时间后，集中式智能网关自动选择第一个来进行时间同步的时间同步报文作为后续时间同步标准源，一旦预设的时间同步信息源恢复，集中式智能网关自动切换到预设的时钟源作为系统主时钟源。在本发明中，时标是主要用于标记SOE事件的时间，如记录故障跳闸具体时间，

综上所述，本发明的用于集中式智能网关的自适应多控制源的方法能够被应用于四个场景中，分别为：

(1)所述的集中式智能网关装置对下与一个厂站监控系统通信、对上与一个远方通信主机进行通信时，按照该厂站可配置的单一通信端口(可配置关闭未用的通信端口)，以预先设定的通信协议与网络配置参数与配置所指向的远方通信主机建立通信并传送信息，接收并解析远方通信主机控制命令并传达给厂站监控系统，将接收并解析厂站监控系统的控制返校信息送达远方通信主机，完成控制过程。

(2)所述的集中式智能网关装置对下与多个厂站监控系统通信、对上与一个远方通信主机(控制中心)进行通信时，按照每个厂站可配置的唯一的通信端口(即按照配置的通道激活通信端口)，以预先设定的每个厂站规约协议和网络配置参数同时向一个控制中心主机传送多个厂站信息，接收并解析主机控制命令并传达给厂站系统，将接收并解析厂站系统的控制返校信息送达主机，完成控制过程。

(3)所述的集中式智能网关对下与一个厂站监控系统通信、对上与多个远方通信主机(控制中心)通信时，按照该厂站可配置的单一通信端口(即按照配置的通道激活通信端口)，以预先设定通信协议和网络配置参数同时向多个控制中心主机传送一个厂站信息，并在遵守安全规则前提下实现多控制中心主机向通道指定的厂站系统下达控制命令，厂站系统的控制返校信息传达给特定的控制中心主机，完成控制过程。

(4)所述的集中式智能网关对下与多个厂站监控系统通信、对上与多个远方通信主机(控制中心)通信时，按照每个厂站可配置的唯一的通信端口(即按照配置的通道激活通信端口)，以预先设定的通信协议和网络配置参数同时向每个控制中心主机传送多个厂站信息，并在遵守安全规则前提下实现多控制中心主机向通道指定的厂站系统下达控制命令，厂站系统的控制返校信息传达给特定的控制中心主机，完成控制过程(即按照配置的通道激活的通信端口，以预设配置参数同时在冗余通道上向远方主机传送信息，并在安全规则约束下遵照远方主机下达的控制命令向厂站监控系统传送控制指令，与远方主系统交互信息，完成控制过程)。

本发明中的一种用于集中式智能网关的自适应多控制源的方法，将多个厂站监控系统的一个通信接口扩展至与多个控制中心多路冗余通道通信；优选地，在本发明的一种实施例中，用于将每个仅有一路串行接口或者一路网络接口通信能力的厂站监控系统扩展，以满足通过二个网络平面提供的冗余数据传输通道向多达四个控制中心系统分布并在四个地点的数据通信主机传送信息的需求。

在本发明中，各远方通信主机能按需定制传送的信息，集中式智能网关可接受来自其中任意一个通道的控制命令，对照预设的控制权限确认操作权限，防止因技术原因产生的越界控制。

在本发明中，每个厂站监控系统都有一个可预设且唯一的网络端口号与多个远方通信主机(控制中心)通信，各远方通信主机可按此网络端口号区分各厂站信息，传送给远方通信主机的每个厂站信息总表自动适应厂站监控系统信息表，且传送给每个控制中心(含各冗余通道)所对应的采集数据集、命令对象及属性列表是严格一致的，且每个厂站在同一时间只接受和执行一个调控指令。

下面具体叙述该用于集中式智能网关的自适应多控制方法，包括如下步骤：

当集中式智能网关与所有厂站监控系统、远方通信主机都没有建立通信时，按通信协议首先启动建立与厂站监控系统的通信，接收并储存厂站监控系统报文，以备远方通信主机召唤；

按照集中式智能网关与各厂站监控系统之间通信协议，维护其与各厂站监控系统之间的通信链路，当通信链路中断时，按照协议规范重建链路，并向已经建立通信的远方通信主机上报；

按照集中式智能网关与各个远方通信主机的通信协议，以预设的通信端口接受并响应来自各远方通信主机对各厂站的建立网络连接通道的指令，并维护通信链路；

在远方通信主机与集中式智能网关建立通信链路后，将远方通信主机的数据召唤报文转发给其通信端口对应的厂站监控系统，厂站监控系统响应的召唤确认报文只转发给发送召唤命令的主机，厂站响应的召唤数据报文则按照不同调控中心预设的配置重组后向各控制中心传送；

若召唤数据过程中，将从厂站监控系统接收到的变化数据报文插入到召唤数据上传过程中向各远方通信主机传送；在完成数据召唤响应的厂站通道，按照通信协议将采集的变化数据信息上传至各远方通信主机；

在已经建立的通道上，对因故中断通信链路的作重建链路的初始化，并接受来自符合预设参数的远方通信主机的指令，重建通信；

集中式智能网关在与远方通信主机正常通信的通道接收到某一个厂站符合通信协议的控制调节指令报文时，进行该厂站的调控操作安全性校核，执行符合规定的远方调控指令，对不符合规定的以拒绝报文回复。

在预设的时间同步源通道接收主机时间同步报文，对集中式智能网关进行时间同步操作，并按照预设的时间间隔，集中式智能网关向各厂站监控系统作时间传递。在非预设的时间同步源通道接收到的时间同步报文将被集中式智能网关过滤。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种用于集中式智能网关的自适应多控制源的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)配置集中式智能网关中的通信通道，并激活或者关闭对应的通信端口；

(2)根据设定的通信协议建立和维护集中式智能网关、厂站监控系统和远方通信主机之间的通信；

(3)集中式智能网关根据控制操作唯一性规则和控制权限校核规则完成远方通信主机与厂站监控系统之间的控制过程，并对远方通信主机发出的控制命令进行记录；

(4)定期对集中式智能网关、厂站监控系统和远方通信主机进行时标同步。

2.根据权利要求1所述的一种用于集中式智能网关的自适应多控制源的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，建立集中式智能网关、厂站监控系统和远方通信主机之间的通信，具体为：集中式智能网关根据配置的通信通道逐个与需要通信的厂站监控系统建立数据通信链路，采集厂站监控系统的数据信息，对通信报文进行识别后，以设定的通信端口组装报文向不同的远方通信主机传送；集中式智能网关还根据不同远方通信主机的召唤命令周期性采集各厂站数据，在安全规则约束下按预设的通信端口向不同远方通信主机传送数据响应远方通信主机的数据召唤。

3.根据权利要求2所述的一种用于集中式智能网关的自适应多控制源的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，远方通信主机与集中式智能网关建立的通信链路后，集中式智能网关将远方通信主机发送的数据召唤报文转发给其通信端口对应的厂站监控系统，厂站监控系统响应的召唤确认报文只转发给发送数据召唤命令的远方通信主机，厂站监控系统响应的召唤数据报文则按照不同远方通信主机预设的配置重组后向各远方通信主机传送。

4.根据权利要求2或3中所述的一种用于集中式智能网关的自适应多控制源的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所述维护集中式智能网关、厂站监控系统和远方通信主机之间的通信，具体为：当通信链路中断时，按照通信协议规范重建链路，并向已经建立通信的远方通信主机上报。

5.根据权利要求1所述的一种用于集中式智能网关的自适应多控制源的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，所述的集中式智能网关根据控制操作唯一性规则和控制权限校核规则完成远方通信主机与厂站监控系统之间的控制过程，具体为：当主站集中式智能网关的任意通道接收到远方通信主机发出的对某一厂站的控制命令报文时，集中式智能网关先检查其余通道有无收到对该厂站的控制命令和当前该厂站有无正在执行中的控制命令，若有，集中式智能网关根据控制操作唯一性规则以接收命令报文的同一通道回复拒绝控制命令信息给执行命令的远方通信主机；否则，集中式智能网关从接收命令报文中提取命令信息，对照预设配置的控制权限校核规则校核控制权限，若不符合，则以接收命令报文的同一通道回复拒绝命令信息；若符合，记录控制命令通道，并按照与厂站监控系统通信时采用的规范格式向厂站监控系统传达命令，待厂站监控系统响应控制命令返校时，将返校信息从记录的下达控制命令的通道回复给远程主机，完成远方控制命令交互过程的实施。

6.根据权利要求1或5所述的一种用于集中式智能网关的自适应多控制源的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，所述对控制命令进行记录具体为：集中式智能网关记录全部收发的控制命令，包括时间，发送、接收通道、控制对象和属性，确认传送或拒绝原因，控制命令记录不得修改或编辑，当存储区满时以先进先出方式。

7.根据权利要求1所述的一种用于集中式智能网关的自适应多控制源的方法，其特征在于：所述步骤(4)中，对集中式智能网关、厂站监控系统和远方通信主机进行时标同步，具体为：远方通信主机向集中式智能网关发送时间同步报文，集中式智能网关的预设的时间同步信息源通道接收到时间同步报文后，首先进行集中式智能网关的时间同步校准操作，实现集中式智能网关与远方通信主机之间的时间同步，然后集中式智能网关分别向各个厂站监控系统传送时间标准数据，维护无全域时间同步系统支持的厂站监控系统时间标准；集中式智能网关自动屏蔽未指定作为时间同步信息源通道的时间同步报文，但当预设的时钟同步信息源通信断开超过预设的时间后，集中式智能网关自动选择第一个时间同步报文来进行时间同步的时间同步报文作为后续时间同步标准源，一旦预设的时间同步信息源恢复，集中式智能网关自动切换到预设的时钟源作为系统主时钟源。