CN108650070A - 一种信息中心网络相量测量单元通信的系统与方法 - Google Patents
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Abstract
一种信息中心网络相量测量装置通信的系统与方法,包括:相量测量单元、相量数据集中器和主站,所述相量数据集中器基于主站的兴趣包向所述主站发送:信息中心网络中以信息名称方式命名的数据包,所述数据包为相量测量单元提供的相量测量数据。本发明提供一种相量测量单元通信的系统与方法,相量测量单元、相量数据集中器和主站,通过相量数据集中器基于主站的兴趣包向所述主站发送:信息中心网络中以信息名称方式命名的数据包,所述数据包为相量测量单元提供的相量测量数据,且所述兴趣包名称与所述数据包名称一致,减少了IP网络中的寻址开销与现有网络的带宽压力,缩短信息处理时间,同时也保证数据的安全可靠传输、避免网络拥塞。
Description
技术领域
本发明属于计算机网络与智能电网数据传输相关联的网络通信技术领域。主要涉及一种信息中心网络相量测量单元通信的系统与方法。
背景技术
随着网络应用与技术的不断发展,当今的互联网应用已经不满足于简单的主机间的相互通信以及资源共享,而更倾向于普遍的信息的分发和获取。用户更多的关注信息本身,而不是信息的所在主机的存储位置,因此产生了现有的网络体系结构与日益增大的用户需求的矛盾。
尽管现有的P2P、CDN技术关注于信息为中心,但是处于网络体系结构中的应用层使得其发展受到底层的制约,虽然能够解决一部分的用户需求,但是也存在着冗余数据量大,资源利用率不高的问题。另外传统的TCP/IP网络体系结构呈现出的两边粗、中间细的细腰结构也越来越无法满足当前出现的海量流媒体等新兴应用的需求,计算机网络体系的性能也越来越趋于极限。
智能电网正朝着更高智能、更广范围、更大数据量和更多系统交互方向发展。PMU(相量测量单元)作为电网安全稳定运行的关键感知节点,部署方式更加灵活,节点数逐渐增加,通信数据量越来越大,电力信息网络系统对数据通信实时性和频率需求也在不断加强,从而对现有的带宽造成了巨大的压力,造成网络带宽的增加和时延的拥塞。
发明内容
为了解决上述PMU作为电网安全稳定运行的关键感知节点,部署方式更加灵活,节点数逐渐增加,通信数据量越来越大,电力信息网络系统对数据通信实时性和频率需求也在不断加强,从而对现有网络的带宽造成了巨大的压力,带来了网络带宽的增加和时延的拥塞的问题,本发明涉及一种信息中心网络相量测量单元通信系统,所述系统包括相量测量单元、相量数据集中器和主站;
所述相量测量单元用于:提供相量测量数据;
所述主站用于:通过信息中心网络向相量数据集中器发送兴趣包,并接收相量数据集中器反馈的数据包;
所述相量数据集中器用于:寻找与主站预先发送的兴趣包的信息名称一致的相量测量单元数据,并将寻找到的相量测量单元数据存储为数据包,反馈给发送所述兴趣包的主站;
其中,所述兴趣包、数据包和相量测量单元数据均以信息名称方式命名。
优选的,所述相量数据集中器、主站均具备信息中心网络节点通信能力,并且都包含转发表项和兴趣表项;
其中,所述转发表项用于:存储数据包名称前缀及对应的转发接口;
所述兴趣表项用于:存储兴趣包对应的转发接口。
优选的,所述相量数据集中器和主站还包括缓存空间;
所述缓存空间用于对数据包进行存储。
优选的,还包括:通信单元;
所述通信单元用于:将主站兴趣包发送给相量数据集中器;或接收相量数据集中器发送的数据包,并将所述数据包中的相量测量数据进行时标校准和添加转发表项,然后基于所述转发表项将所述数据包发送给主站。
一种信息中心网络相量测量单元通信的方法,所述方法包括:
相量测量单元将采集的相量测量数据发送到相量数据集中器;
所述相量数据集中器寻找与主站预先发送的兴趣包的信息名称一致的相量测量单元数据,并将寻找到的相量测量单元数据存储为数据包,反馈给发送所述兴趣包的主站;
所述兴趣包、数据包和相量测量单元数据均以信息名称方式命名。
优选的,所述反馈给发送所述兴趣包的主站包括:
通信单元接收相量数据集中器发送的数据包,并将所述数据包反馈给发送所述兴趣包的主站。
优选的,通信单元将数据包反馈给发送所述兴趣包的主站包括:
通信单元对所述数据包中的相量测量单元数据进行时标校准;
通信单元为校准后的数据包添加转发表项;
当转发表项中包括主站信息时,通信单元将所述主站信息设置或添加到转发接口;
当转发表项包括给定的名称前缀,通信单元在所述转发表项中查找含有所述数据包名称前缀的所有转发接口,将所述数据包向对应的全部接口转发。优选的,所述对所述相量测量单元数据进行时标校准包括:
首先对相量测量单元数据与GPS标准时标进行一致性判断;
当所述相量测量单元数据时标与GPS标准时标不一致时,基于GPS标准时标对相量测量单元数据时标进行校准。
优选的,所述当转发表项中包括主站信息时,通信单元将所述主站信息设置或添加到转发接口包括:
当新添加的所述相量测量单元数据目的主站与转发表项主站重合时,设置转发接口与相量测量单元数据目的主站转发接口记录一致;
当新添加的所述相量测量单元数据目的主站与转发表项主站不重合时,添加新的相量测量单元数据目的主站转发接口。
优选的,所述当转发表项中包括主站信息时,通信单元将所述主站信息设置或添加到转发接口之前还包括判断相量测量单元数据是否需要缓存;
当所述相量测量单元数据需要缓存时,进行有效期和缓存算法的设置。
优选的,将进行所述有效期和缓存算法的设置后的相量测量单元数据存储在缓存中。
优选的,所述时标校准包括:
对采集的相量测量单元数据的波形和频率通过GPS标准时标进行一致性调整。
与最接近的对比文件相比,本申请还具有如下有益效果:
1、本发明提供一种相量测量单元通信的系统与方法,相量测量单元、相量数据集中器和主站,相量数据集中器用于将寻找到的相量测量数据存储为数据包,反馈给发送所述兴趣包的主站,其中,所述兴趣包和数据包均以信息名称方式命名,减少了IP网络中的寻址开销与现有网络的带宽压力,缩短信息处理时间,同时也保证数据的安全可靠传输避免网络拥塞。
2、本发明提供一种相量测量装置通信的系统与方法,设计了相量测量单元的缓存功能,根据不同的数据类型选择不同的缓存算法,便于主站查询所需不同数据信息,提高资源利用率。
3、本发明提供一种相量测量装置通信的系统与方法,设计了基于信息中心网络的PMU数据的通信方式,利用信息中心网络的发布订阅机制,由主站订阅所需的相量测量单元数据,相量测量单元接收装置封装的信息返回给主站,对未来将相量测量单元电力业务在信息中心网络中的实践提供了可能性。
附图说明
附图1为一种信息中心网络相量测量单元通信的系统与方法的信息中心网络中相量测量单元通信系统示意图;
附图2为一种信息中心网络相量测量单元通信的系统与方法的相量测量单元数据通信流程示意图;
附图3为一种信息中心网络相量测量单元通信的系统与方法的转发表项示意图;
附图4为一种信息中心网络相量测量单元通信的系统与方法的转发模块处理流程图;
附图5.1为一种信息中心网络相量测量单元通信的系统与方法的相量测量单元兴趣包数据格式图;
附图5.2为一种信息中心网络相量测量单元通信的系统与方法的相量测量单元数据包数据格式图;
附图6为一种信息中心网络相量测量单元通信的系统与方法的相量测量单元数据通信流程图。
具体实施例
本发明针对的是现有的传统的电力通信网络不能满足现有的电力系统数据传输的需求,提出的一种信息中心网络相量测量单元通信的系统与方法,本发明中通过将收集的相量测量单元数据通过信息中心网络的命名规则进行命名,同时对数据进行加密,提高网络转发数据的效率,同时不需要知道目的站点的地址,避免对目的地址的查询,保证了监测主站能够及时处理数据,下面结合附图对本发明做进一步说明:
如图1所示,系统包括相量测量单元、相量数据集中器和主站,相量测量单元通过通信单元向相量数据集中器发送数据,主站用于基于信息中心网络,发送兴趣包、接受数据包,相量测量单元用于提供相量测量数据,相量数据集中器用于将所述相量测量数据存储为数据包,并基于信息中心网络向主站发送与所述兴趣包名称一致的数据包;相量数据集中器、主站都具备信息中心网络节点通信能力,都包含转发表项、兴趣表项和缓存空间;给定的名称前缀,当通信节点收到含有名称前缀的数据包时,在转发表项中查找含有数据包名称前缀的所有转发接口,将所述数据包向对应的全部转发接口转发;兴趣表项用于存储兴趣包接口内容;相量数据集中器和主站还包括缓存空间,缓存空间用于对相量测量数据进行存储,还包括通信单元,相量数据集中器之间直接或者通过通信单元传输数据;相量测量单元将采集的相量测量数据通过通信单元向相量数据集中器发送。
具体的,
(1)主站将需要的兴趣包发送到信息中心网络的节点,并将添加兴趣表项,兴趣表项中记录兴趣包名称和转发接口,这里的转发接口为主站地址;
(2)当最近的信息中心网络的节点中存在与所述兴趣包名称一致的数据包时,将所述数据包反馈给所述主站;否则执行(3);
(3)当最近的信息中心网络的节点中不存在与所述兴趣包名称一致的数据包时,信息中心网络中的节点再将兴趣包发送到与该节点相连的其他节点,并添加兴趣表项,兴趣表项中记录兴趣包名称和转发接口,这里的转发接口为该节点地址;
(4)重复(3),继续寻找与所述兴趣包名称一致的数据包;
(5)当找到与所述兴趣包名称一致的数据包时,添加转发表项,转发表项记录数据包名称,以及所在节点的兴趣表项记录的转发表接口
(6)基于转发表项将数据包反馈到上级节点;上级节点中如果发现有与兴趣表项中兴趣包名称一致的数据包时,添加转发表项,转发表项记录数据包名称,以及所在节点的兴趣表项记录的转发表接口
重复(6),将数据包逐级反馈,直到反馈给主站。
这里的节点为信息网络中心节点,采用路由器实现。
一种信息中心网络相量测量单元通信的方法,相量测量单元将采集的相量测量单元数据发送到相量数据集中器,相量数据集中器寻找与主站预先发送的基于信息中心网络以信息名称方式命名的兴趣包的信息名称一致的相量测量单元数据,并将以信息名称方式命名的相量测量单元数据反馈给发送所述兴趣包的主站;
寻找与兴趣包的信息名称一致的相量测量装置数据,并将以信息名称方式命名的相量测量单元数据反馈给发送所述兴趣包的主站之前包括:对相量测量单元数据进行时标校准,为校准后的相量测量单元数据添加转发表项,对转发表项中的主站设置或添加转发接口,转发表项包括主站、相量测量单元的数据信息来源以及转发接口及采集的相量测量单元的数据信息的内容;
相量测量单元数据进行时标校准包括:首先对相量测量单元数据与GPS标准时标进行一致性判断,当所述相量测量单元数据时标与GPS标准时标不一致时,基于GPS标准时标对相量测量单元数据时标进行校准;对转发表项中的主站设置或添加转发接口包括当新添加的所述相量测量单元数据目的主站与转发表项主站重合时,设置转发接口与相量测量单元数据目的主站转发接口记录一致,当新添加的所述相量测量单元数据目的主站与转发表项主站不重合时,添加新的相量测量单元数据目的主站转发接口;对转发表项中的主站设置或添加转发接口之前还包括判断相量测量单元数据是否需要缓存,当需要缓存时,进行有效期和缓存算法的设置,将进行有效期和缓存算法的设置后的相量测量单元数据存储在缓存中,当通信单元向主站反馈通过信息名称命名的数据时是通过转发表项中的转发接口将相量测量单元数据传输到主站的,这里的转发接口与接收兴趣包数据时的转发接口一致。
如图2中所示:(1)待相量测量单元数据收集的获取步骤是通过与相量测量单元的直接或者通过网络间接的接口的连接,接收传输过来的相量测量单元采集数据;
(2)待采集数据的时间同步步骤是指由于不同装置相量测量单元的数据虽然采用了GPS进行时间校对,但仍存在所有数据时间不一致的问题,因此该模块对采集的数据的波形、频率进行调整,实现所有数据的同步性;
(3)判断相量测量单元数据是否需要缓存,装置中会根据主站需要经常获取的数据进行存储,包括一些常用的离线数据以及历史数据;
(4)如果需要缓存,装置会在相量测量单元数据中加入缓存有效期,针对用于不同场景的相量测量单元数据有不同的缓存策略,装置提供常用的缓存策略,如LRU、FIFO策略,根据有效期进行数据存储和销毁,来保证在发生电路故障时能够及时的传输所需要的数据;
(5)在装置的转发模块中,设计了相量测量单元数据记录表项,当有新的相量测量单元数据记录进入表项中,转发表的记录项如图3所示,当相量测量单元接收到主站发送的请求数据兴趣包后,对采集后的数据进行封装并且将该条信息记录与转发表中的记录进行比较,会判断其主站信息是否与表中已有主站信息相同,若一致则将该条记录与已有记录合并,设置单独主站表,且设置转发接口一致,否则将创建新的表项记录,具体判断细节如图4所示;
(6)将相量测量单元数据以及表项中的主站信息、接口等信息按照信息中心的命名方式命名,如图5.1和5.2所示,相量测量单元数据在网络中有两种数据包,一种是兴趣包,一种是数据包,主站通过发送兴趣包获取相量测量单元数据,相量测量单元反馈相量测量单元数据包,其通信流程如图6所示,相量测量单元按照主站的配置需求配置采集数据,并且根据主站发送不同的兴趣包来对对应返回相应的数据信息。
(7)对处理好的数据信息进行加密,保证数据信息的安全性;
(8)根据转发模块中的转发表项,输出相量测量单元数据包。
整个通信系统如图1所示,包括相量测量单元(PMU)、相量数据集中器(PDC)、监测系统SCADA或其他系统。其中相量测量单元负责采集电压、电流、开关量、模拟量等电网数据,PDC装置负责汇聚多个相量测量单元采集的数据。在电网中,监测主站可能会需要不同地区的相量测量单元数据,不同的监测主站也有可能需要同样的相量测量单元数据。相量测量单元可为一个或多个监测主站提供数据,并且相量测量单元数据会根据电网业务和电网拓扑结构的不同而经过不同层级PDC或者其他集中器的汇聚,相量测量单元数据最终传输给监测主站,主站再对相量测量单元数据进行相应的分析处理。
本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上仅为本发明的实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。
Claims (12)
1.一种信息中心网络相量测量单元通信系统,其特征在于,所述系统包括相量测量单元、相量数据集中器和主站;
所述相量测量单元用于:提供相量测量数据;
所述主站用于:通过信息中心网络向相量数据集中器发送兴趣包,并接收相量数据集中器反馈的数据包;
所述相量数据集中器用于:寻找与主站预先发送的兴趣包的信息名称一致的相量测量单元数据,并将寻找到的相量测量单元数据存储为数据包,反馈给发送所述兴趣包的主站;
其中,所述兴趣包、数据包和相量测量单元数据均以信息名称方式命名。
2.如权利要求1所述的信息中心网络相量测量单元通信系统,其特征在于,
所述相量数据集中器、主站均具备信息中心网络节点通信能力,并且都包含转发表项和兴趣表项;
其中,所述转发表项用于:存储数据包名称前缀及对应的转发接口;
所述兴趣表项用于:存储兴趣包对应的转发接口。
3.如权利要求1所述的信息中心网络相量测量单元通信系统,其特征在于,所述相量数据集中器和主站还包括缓存空间;
所述缓存空间用于对数据包进行存储。
4.如权利要求2所述的信息中心网络相量测量单元通信系统,其特征在于,还包括:通信单元;
所述通信单元用于:将主站兴趣包发送给相量数据集中器;或接收相量数据集中器发送的数据包,并将所述数据包中的相量测量数据进行时标校准和添加转发表项,然后基于所述转发表项将所述数据包发送给主站。
5.一种信息中心网络相量测量单元通信的方法,其特征在于,所述方法包括:
相量测量单元将采集的相量测量数据发送到相量数据集中器;
所述相量数据集中器寻找与主站预先发送的兴趣包的信息名称一致的相量测量单元数据,并将寻找到的相量测量单元数据存储为数据包,反馈给发送所述兴趣包的主站;
所述兴趣包、数据包和相量测量单元数据均以信息名称方式命名。
6.如权利要求5所述的一种信息中心网络相量测量单元通信的方法,其特征在于,所述反馈给发送所述兴趣包的主站包括:
通信单元接收相量数据集中器发送的数据包,并将所述数据包反馈给发送所述兴趣包的主站。
7.如权利要求6所述的一种信息中心网络相量测量单元通信的方法,其特征在于,通信单元将数据包反馈给发送所述兴趣包的主站包括:
通信单元对所述数据包中的相量测量单元数据进行时标校准;
通信单元为校准后的数据包添加转发表项;
当转发表项中包括主站信息时,通信单元将所述主站信息设置或添加到转发接口;
当转发表项包括给定的名称前缀,通信单元在所述转发表项中查找含有所述数据包名称前缀的所有转发接口,将所述数据包向对应的全部接口转发。
8.如权利要求7所述的一种信息中心网络相量测量单元通信的方法,其特征在于,所述对所述相量测量单元数据进行时标校准包括:
首先对相量测量单元数据与GPS标准时标进行一致性判断;
当所述相量测量单元数据时标与GPS标准时标不一致时,基于GPS标准时标对相量测量单元数据时标进行校准。
9.如权利要求7所述的一种信息中心网络相量测量单元通信的方法,其特征在于,所述当转发表项中包括主站信息时,通信单元将所述主站信息设置或添加到转发接口包括:
当新添加的所述相量测量单元数据目的主站与转发表项主站重合时,设置转发接口与相量测量单元数据目的主站转发接口记录一致;
当新添加的所述相量测量单元数据目的主站与转发表项主站不重合时,添加新的相量测量单元数据目的主站转发接口。
10.如权利要求7所述的一种信息中心网络相量测量单元通信的方法,其特征在于,所述当转发表项中包括主站信息时,通信单元将所述主站信息设置或添加到转发接口之前还包括判断相量测量单元数据是否需要缓存;
当所述相量测量单元数据需要缓存时,进行有效期和缓存算法的设置。
11.如权利要求10所述的一种信息中心网络相量测量单元通信的方法,其特征在于,将进行所述有效期和缓存算法的设置后的相量测量单元数据存储在缓存中。
12.如权利要求8所述的一种信息中心网络相量测量单元通信的方法,其特征在于,所述时标校准包括:
对采集的相量测量单元数据的波形和频率通过GPS标准时标进行一致性调整。
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