CN108134700B - 一种实现电力自动化通信数据完整性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种实现电力自动化通信数据完整性的方法，可以自动判断下行双通道的通信状态，当下行主通道故障时，能实现自动切换为备用通道，通过备用通道完成数据的实时采集，保证通信通道的连续性；上行通道支持多主站通信，可实现双机冗余互备及多机互备，在任何一台通信服务单元出现故障的情况，备用通信服务单元能自动快速切换为主通信服务单元，接管所有工作；上行通道断链续传功能可以确保数据在上行通道中断期间的数据完整性。

Description

一种实现电力自动化通信数据完整性的方法
技术领域
本发明涉及一种实现电力自动化通信数据完整性的方法，通过实现数据采集的下行通道与数据上传的上行通道快速切换及通道断链续传功能，保证了变电站内的数据采集及上传的完整性和连续性。本发明成果可应用于变电站内的通信管理单元中，实现电力自动化通信数据完整性。
背景技术
随着国民经济的发展，电力系统的不断扩大，电网规模不断增强，电力通信作为行业性的专用通信网，是随电力系统的发展需要而逐步形成和发展的。电力通信主要为电网的自动化控制、商业化运营和实现现代化管理服务，是电网安全稳定控制系统和调度自动化系统的基础，是电力市场运营商业化的保障，是实现电力系统现代化管理的重要前提。
电力通信对通信的实时性、准确性和可靠性要求很高，不允许出现丢数据、错数据的现象，所以电力通信的稳定性、可靠性尤其重要，而本发明正是基于提高电力通信的稳定性和可靠性为目的，提出了有一种实现电力自动化通信数据完整性的方法。
发明内容
本发明的目的是设计一种实现电力自动化通信数据完整性的方法，通过实现数据采集的下行通道与数据上传的上行通道快速切换及通道断链续传功能，保证了变电站内的数据采集及上传的完整性和连续性。
由于本发明是适用于通信管理单元中，处于变电站内通信链的中间环节，从数据流向角度可以将通信通道划分为下行和上行通道，下行通道对下采集变电站内智能电子设备(IED)的数据，上行通道用于数据上传给后台监控系统或云平台监控系统。所以如果要保证通信的连续性，本发明提出了采用采取通道自动快速切换、多机互备切换及通道断链续传相配合的实现方式。
为了实现上述发明目的,本发明所采用的技术方案为：一种实现电力自动化通信数据完整性的方法，其特征在于：自动判断下行双通道的通信状态，当下行主通道故障时，自动切换为下行备用通道，通过下行备用通道完成数据的实时采集，保证通信通道的连续性；上行通道支持多主站通信，实现双机冗余互备及多机互备，在任何一台通信服务单元出现故障的情况，上行备用通信服务单元能自动快速切换为上行主通信服务单元，接管所有工作；上行通道断链续传功能确保数据在上行通道中断期间的数据完整性。它分为以下三部分：
1.下行通道采用双通信口通信冗余切换
下行通道是数据采集的关键通道，如果下行通道出现故障，则数据无法采集，所以需要针对下行通道配置主备采集通道，当主采集通道故障时，自动切换到备用采集通道，实现数据不间断采集。本方法的实现不受通信介质、通信口类型的限制，可以适用于各种通信介质，例如以太网通信、串口通信、CAN口通信等。
2.上行通道多机自动热备用切换
上行通道是用于向后台监控系统或云平台系统上发数据，为了保证数据的完整性，需要配置主通信管理单元和备用通信管理单元同时工作，当主通信管理单元出现故障时，备用通信管理单元能快速实现数据的同步及自动切换，能迅速接管主通信管理单元的所有工作，确保在主通信管理单元瘫痪的情况下整个系统数据完整性和连续性。
3.上行通道断链续传保证数据上送不中断
由于变电站内的设备一般不具备数据缓存功能，所以对于下行端口一般无法实现在通道故障的情况下实现通道断链续传，而对于通信服务单元，本地具有海量存储器，可以用于缓存大量实时数据、历史数据，当上行通道出现故障时，触发通信服务单元的本地缓存服务，在本地循环缓存大量的断链过程中的历史数据，待上行端口通道恢复正常后，监控系统可以从本地缓存数据库中读取断链期间的历史数据，保证后台监控系统的数据完整性和连续性。
有益效果：
本发明可以适用于变电站内的通信管理单元，可以自动判断下行双通道的通信状态，当下行主通道故障时，能实现自动切换为备用通道，通过备用通道完成数据的实时采集，保证通信通道的连续性；上行通道支持多主站通信，可实现双机冗余互备及多机互备，在任何一台通信服务单元出现故障的情况下均能保证数据的连续性；上行通道断链续传功能可以确保数据在上行通道中断期间的数据完整性。
附图说明
图1是本发明实施例的双通信口冗余切换原理图。
图2是本发明实施例的双机冗余热备用原理图。
图3是本发明实施例的下行通道切换软件流程图。
图4是本发明实施例的双机切换软件流程图。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
本发明的主要目的是实现变电站内电力自动化设备的数据采集完整性，可以实施于变电站内的通信服务单元。
本实施例的一种实现电力自动化通信数据完整性的方法主要分为以下3个方面：
1.下行通道双通信口冗余热备用，图3是本发明实施例的下行通道切换软件流程图
预先配置好同一台通信服务单元的主采集端口和备用采集端口，通过心跳包监测及报文连续性监测，判断下行采集通道的通信状态，当下行采集主通道故障时，能实现自动切换为备用通道，通过备用通道完成数据的实时采集，保证通信通道的连续性；
全站通信配置文件为每个参与通信的单元预留一个互为备用的通信口配置，对每个通信单元均可以指定与此通信单元互为备用的通信口通信单元地址配置信息，为通道故障状态下的自动切换提供条件。
本发明提出了双通信口冗余热备用方式，这种方式不依赖于具体通信口的介质类型，可以适用于双串口、双以太网、单串口+单以太网等多种冗余热备用模式。图1是本发明提出的双通信口冗余热备用原理图，正常情况下，主通信管理单元A的主通信口A和备通信口B同时与主通信管理单元A和备用管理单元B通信，如果主通信管理单元A和备用管理单元B的主通信口通信正常，则此单元的数据以单元的主通信口通信数据为数据源。
2.上行通道多机冗余热备用
上行通道支持多主站通信，可实现双机冗余互备及多机互备，在任何一台通信服务单元出现故障的情况下均能保证数据的连续性；上行通道断链续传功能可以确保数据在上行通道中断后数据零丢失。
如图例2所示，主通信管理单元A与备用通信管理单元B互为备用，在主通道通信正常的情况下，图中虚线部分备用通道，主通信管理机与主通信管理单元A的主通信口A和备用通信口B同时通信，主通信管理单元A和备用通信管理单元B定时发送在线心跳报文，(心跳报文中包含了本设备所有对上、对下通道的通信状态)，并且备用通信管理单元B定时从主通信管理单元A同步数据，当备用通信管理单元B检测到主通信管理单元A失去联系或者对上行主通道A故障时，备用通信管理单元自动将自身切换为主单元，接管主通信管理单元A的所有工作并定时向网络中发送主通信管理单元的心跳报文。当主通信管理单元恢复工作后，主通信管理单元检测到网络中有与其自身相同的心跳报文时，会自动给网络中发送广播命令，让其他通信管理单元自动切换为备用状态，而主通信管理单元A立即恢复主通信管理单元的身份，接管所有工作。
3.上行通道断链续传保证数据上送连续
通道的互备冗余切换可以保证下行通道的自动切换和数据上行通道的自动切换，但如果上行通道全部出现暂时故障，通信管理单元的数据就没有任何通道传送到后台监控系统或云平台监控系统了，此时就需要触发通信管理单元的数据缓存及通道断链续传功能，保证在上行通道恢复时，数据能正常上送。
任意时刻，处于工作状态的通信管理单元可以通过网络中的心跳报文判断所有上行通道的健康状态，当所有上行通道均处于故障状态时，表示上行通道无数据，会立即触发本机的数据缓存功能，将从下行通道采集来的数据存储到本地存储器，并记录数据采样时标，存储间隔时间可以通过配置文件进行配置。当上行通道恢复时，会将所有缓存的数据及采样时标上传给后台监控系统或云平台监控系统，监控系统收到带时标的采样数据后会自动填空到通道故障期间的数据区，保证了数据采样的完整性和连续性。
图4是本发明实施例的双机切换软件流程图。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。

Claims (1)

1.一种实现电力自动化通信数据完整性的方法，其特征在于：自动判断下行通道的通信状态，当下行主采集通道故障时，自动切换为下行备采集通道，通过下行备采集通道完成数据的实时采集，保证通信通道的连续性；上行通道支持多主站通信，实现双机冗余互备及多机互备，在任何一台通信管理单元出现故障的情况，备通信管理单元能自动快速切换为主通信管理单元，接管所有工作；上行通道断链续传功能确保数据在上行通道中断期间的数据完整性；
下行通道采用双通信口通信冗余切换：
下行通道是数据采集的关键通道，如果下行通道出现故障，则数据无法采集，所以需要针对下行通道配置下行主采集通道和下行备采集通道，当下行主采集通道故障时，自动切换到下行备采集通道，实现数据不间断采集；预先配置好同一台通信服务单元的主采集端口和备采集端口，通过心跳包监测及报文连续性监测，判断下行通道的通信状态，当下行主采集通道故障时，自动切换为下行备采集通道，通过下行备采集通道完成数据的实时采集，保证下行通道的连续性；
全站通信配置文件为每个参与的通信服务单元预留一个互为备用的采集端口配置，对每个通信服务单元均指定与此通信服务单元互为备用的采集端口通信服务单元地址配置信息，为通道故障状态下的自动切换提供条件；
上行通道多机自动热备用切换：
上行通道是用于向后台监控系统或云平台监控系统上发数据，为了保证数据的完整性，需要配置主通信管理单元和备通信管理单元同时工作，当主通信管理单元出现故障时，备通信管理单元能快速实现数据的同步及自动切换，能迅速接管主通信管理单元的所有工作，确保在主通信管理单元瘫痪的情况下整个系统数据完整性和连续性；上行通道支持多主站通信，实现双机冗余互备及多机互备，在任何一台通信管理单元出现故障的情况下均能保证数据的连续性；上行通道断链续传功能确保数据在上行通道中断后数据零丢失；
主通信管理单元与备通信管理单元互为备用，在上行通道通信正常的情况下，主通信管理机与主通信管理单元的主通信口和备通信口同时通信，主通信管理单元和备通信管理单元定时发送在线心跳报文，并且备通信管理单元定时从主通信管理单元同步数据，当备通信管理单元检测到主通信管理单元失去联系或者上行通道故障时，备通信管理单元自动将自身切换为主通信管理单元，接管主通信管理单元的所有工作并定时向网络中发送主通信管理单元的心跳报文；当主通信管理单元恢复工作后，主通信管理单元检测到网络中有与其自身相同的心跳报文时，会自动给网络中发送广播命令，让其他通信管理单元自动切换为备用状态，而主通信管理单元立即恢复主通信管理单元的身份，接管所有工作；
上行通道断链续传保证数据上送不中断：
由于变电站内的设备一般不具备数据缓存功能，所以对于采集端口一般无法实现在通道故障的情况下实现通道断链续传，而对于通信管理单元，本地具有海量存储器，用于缓存大量实时数据、历史数据，当上行通道出现故障时，触发通信管理单元的本地缓存服务，在本地循环缓存大量的断链过程中的历史数据，待上行通道恢复正常后，监控系统从本地缓存数据库中读取断链期间的历史数据，保证后台监控系统的数据完整性和连续性；通道的互备冗余切换保证下行通道的自动切换和数据上行通道的自动切换，但如果上行通道全部出现暂时故障，通信管理单元的数据就没有任何通道传送到后台监控系统或云平台监控系统，此时触发通信管理单元的数据缓存及通道断链续传功能，保证在上行通道恢复时，数据能正常上送；
任意时刻，处于工作状态的通信管理单元通过网络中的心跳报文判断所有上行通道的健康状态，当所有上行通道均处于故障状态时，表示上行通道无数据，立即触发本地存储器的数据缓存功能，将从下行通道采集来的数据存储到本地存储器，并记录数据采样时标，存储间隔时间通过配置文件进行配置；当上行通道恢复时，会将所有缓存的数据及采样时标上传给后台监控系统或云平台监控系统，监控系统收到带时标的采样数据后会自动填空到通道故障期间的数据区，保证了数据采样的完整性和连续性。
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