CN109327809A - 一种变电站过程层信息实时转发方法及装置 - Google Patents

一种变电站过程层信息实时转发方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种变电站过程层信息实时转发方法及装置，包括：第一过程层网络通过与所述第一过程层网络连接的第一无线通讯模块按照预先设定的收发频段与第二无线通讯模块进行数据交互；所述第二无线通讯模块和与所述第二无线通讯模块连接的第二过程层网络进行数据交互。本发明提供的技术方案可以完成两个或多个过程层网络的无线透明连接，对于设备运行于就地化状态不便于接线的情况下，可以完成无接触的信息传输。对于未来一、二次设备的融合运行方式提供了安全可靠且与现在变电站通讯网络完全兼容的通讯方法和手段。

Description

一种变电站过程层信息实时转发方法及装置
技术领域
本发明属于电力系统自动化及通信领域，具体涉及一种变电站过程层信息实时转发方法及装置。
背景技术
智能变电站的构建基于IEC61850的标准，整个智能变电站的通信体系可以概括为“三层两网”：站控层设备、站控层网络、间隔层设备、过程层网络、过程层设备。站控层与间隔层之间通过站控层网络通信，采用抽象通信服务接口映射到制造报文规范(MMS)和TCP/IP协议；过程层设备和过程层网络之间则多为传递采样信息的SV(Sample Value，采样值)子网和传递开关信息的GOOSE子网。
GOOSE(Generic Object-Oriented Substation Event)是一种面向通用对象的变电站事件。主要用于实现在多个智能电子设备(IED)之间的信息传递，包括传输跳合闸、联闭锁等多种信号(命令)，具有高传输成功概率。SV(Sampled Value)即采样值，它基于发布/订阅机制，交换采样数据集中的采样值的相关模型对象和服务，以及这些模型对象和服务到ISO/IEC 8802-3帧之间的映射。GOOSE网络实现开关量信号采集传输及跳合闸等功能，数据量较小，实时性要求高；SV网络实现模拟量信息采样及传输等功能，数据量较大，实时性要求也很高。GOOSE和SV信息传输过程中，为了保证实时性，通信协议栈中省去了传输、会话和网络层，并在表示层使用ASN.1编码将数据直接映射到数据链路层，从而有效减少了数据传输过程中设备解包和压包的时间，降低网络中数据传输的时延。智能变电站中GOOSE网络用于传输变电站跳合闸报文等关键信息，是保障智能变电站安全稳定运行的关键通信网络之一，提高GOOSE网络的可靠性与实时性对智能变电站的建设具有重大意义。现有GOOSE网络一般基于传统交换式以太网技术组建，以交换机为网络核心，网络的可靠性与实时性受交换机数量和性能限制。在当前的电站的实际运行中主要通过光纤以太网的传输方式，直接通过组播地址的传播方式完成一对多的数据传输。
无线通信技术包括蓝牙(Bluetooth)，无线局域网802.11(Wi-Fi)和红外数据传输(IrDA)。同时包括一些具备发展潜力的近距无线技术标准：Zigbee、超宽频(UltraWideBand)、短距通信(NFC)、WiMedia、GPS、DECT、无线1394和专用无线系统等。标准的以太网无线局域网802.11能够满足以太网的广泛接入要求，但是基于网络层的路由协议，无法直接和链路层传输MAC层组播信息的报文对接。
因此，需要提供一种变电站过程层信息实时转发方法及装置，通过链路层的转换编程的方法完成实时的以太网组播信息报文的传输。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出了一种变电站过程层信息实时转发方法及装置。
一种变电站过程层信息实时转发方法，包括如下步骤：
第一过程层网络通过与所述第一过程层网络连接的第一无线通讯模块按照预先设定的收发频段与第二无线通讯模块进行数据交互；
所述第二无线通讯模块和与所述第二无线通讯模块连接的第二过程层网络进行数据交互。
进一步的，所述第一过程层网络通过与所述第一过程层网络连接的第一无线通讯模块按照预先设定的收发频段与第二无线通讯模块进行数据交互，包括：
第一过程层网络接收到以太网接入信息后，通过与所述第一过程层网络连接的第一无线通讯模块按照预先设定的发送频段发送至第二无线通讯模块；和/或，
第一过程层网络通过所述第一无线通讯模块按照预先设定的接收频段从所述第二无线通讯模块接收无线信号，并将所述无线信号发送给以太网。
进一步的，所述第一无线通讯模块和/或所述第二无线通讯模块对接收到的信息进行处理，然后通过预先设定的发送频段进行无线发送。
进一步的，所述对接收到的信息进行处理，然后通过预先设定的发送频段进行无线发送包括：
将以太网接入信息通过以太网接口物理接口接收并压缩形成数据包报文，然后按照以太网接入信息的接收顺序分解为多个无线传输包，并形成校验码，通过发送模块发送；和/或，
CPU模块按照预先设定的接收频段接收无线信号并进行信息校验处理；校验通过后，将无线传输包还原为数据包，通过以太网接口物理接口发送。
进一步的，所述进行信息校验处理包括：
根据预先设定的接收频段接收无线信号，判断信息是否通过校验；
若校验未通过，则进行校验失败处理。
进一步的，所述校验失败处理包括：
记录出错信息，同时通过预先设定的发送频段发送校验出错的信息；
接收到校验出错信息的无线通讯模块重新发送无线传输包；
当连续接收出错的次数超过预设阈值时设备报警。
进一步的，所述第一无线通讯模块预先设定的接收频段与第二无线通讯模块预先设定的发送频段一致，并且所述第二无线通讯模块预先设定的接收频段与所述第一无线通讯模块预先设定的发送频段一致。
一种变电站过程层信息实时转发装置，所述装置包括：至少两个无线通讯模块，所述无线通信模块包括：以太网接口物理接口、发送模块和接收模块，其中，
以太网接口物理接口，用于从过程层网络按照预先设定的接收频段接收以太网接入信息；
发送模块，用于将所述信息按照预先设定的发送频段发送给另一无线通讯模块；
接收模块，用于按照预先设定的接收频段从另一无线通讯模块接收无线信号；
以太网接口物理接口还用于将所述无线信号按照预先设定的发送频段发送至过程层网络。
进一步的，所述无线通讯模块还包括CPU模块；
所述CPU模块，用于在将所述信息发送给另一无线通讯模块之前，对以太网接入信息进行处理，以及，在将所述无线信号发送至过程层网络之前，对无线信号进行处理。
进一步的，所述以太网接口物理接口，还用于在接收到以太网接入信息之后，将以太网接入信息压缩形成数据包报文，然后发送至CPU模块。
进一步的，所述CPU模块包括：
第一处理子模块，用于将所述数据包报文按照以太网接入信息的接收顺序分解为多个无线传输包，并形成校验码，传输给发送模块；
第二处理子模块，用于在将所述无线信号发送至过程层网络之前，对无线信号进行信息校验，校验通过后将无线传输包还原为数据包，传输给以太网接口物理接口。
进一步的，所述第二处理子模块，包括：
校验单元，用于在将所述无线信号发送至过程层网络之前，对无线信号进行信息校验；
第一处理单元，用于校验通过后将无线传输包还原为数据包，传输给以太网接口物理接口；
第二处理单元，用于在校验未通过时，进行校验失败处理。
进一步的，所述第二处理单元，用于在校验未通过时，记录出错信息，同时通过预先设定的发送频段发送校验出错的信息；当连续接收出错的次数超过预设阈值时设备报警。
进一步的，所述发送模块的发送频段与所述另一无线通讯模块的接收频段相同，所述接收模块的接收频段与所述另一无线通讯模块的发送频段相同。
与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
本发明提供的技术方案可以完成两个或多个过程层网络的无线透明连接，对于设备运行于就地化状态不便于接线的情况下，可以完成无接触的信息传输。对于未来一、二次设备的融合运行方式提供了安全可靠且与现在变电站通讯网络完全兼容的通讯方法和手段。
附图说明
图1为本发明过程层网络的一种流程示意图；
图2为两个过程层网络之间的无线透明连接实现示意图；
图3为三个过程层网络之间的无线透明连接实现示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一、
图1示出了本发明中过程层网络的一种流程示意图，如图所示，过程层网络可以包括如下步骤：
过程层网络可以在接收到以太网接入的信息后，通过无线通讯模块按照预先设定的发送频段发送出去；
所述过程层网络可以通过无线通讯模块(也可简称为无线模块)按照预先设定的接收频段接收无线信号，并将所述无线信号发送给所述以太网。
其中，所述通过无线通讯模块按照预先设定的发送频段发送出去，具体可以为发送给与另一过程层网络连接的无线通讯模块。所述通过无线通讯模块按照预先设定的接收频段接收无线信号，也可以为通过无线通讯模块按照预先设定的接收频段从与另一过程层网络连接的无线通讯模块接收无线信号。
实施例二、
本实施例以两个过程层网络之间的无线传输为例，提供了一种变电站过程层信息实时转发方法及装置，下面进行说明。
通过采用具备无线通讯模块的过程层网络，可以实现两个过程层设备之间的光纤以太网实时信息通过无线透传，达到两个过程层设备之间的过程层信息GOOSE(GenericObject-Oriented Substation Event，面向通用对象的变电站事件)信息及SV(SampleValue，采样值)信息的传输连接。也可以实现两个过程层网络之间的无线透明连接，即物理上通过无线连接的两个过程层实时网络，逻辑上是一个过程层网络，信息可以通过无线模块在两个没有光纤、电缆连接的过程层网络间按照变电站发布/订阅的信息透明传输，如图2中所示的两个过程层网络1和2。
图2中，过程层网络1和过程层网络2均可以包括多个光纤以太网接入接口，例如：光纤以太网接入1、2、3、4，另一端与无线通讯模块的光纤以太网接口物理接口相连，两个无线通讯模块可以实现无线传输，从而实现两个过程层网络之间的无线数据传输。
本发明中具备无线通讯模块，由1、无线通讯模块(多对)，2、CPU处理器，3、以太网接口三个部分组成。通过采用快速解包发送，快速接收组包的方法实现数据信息的高实时性转发。
使用一对无线通讯模块连接两个没有光纤或线路连接的过程层以太网络为例说明本发明的连接方法，首先将一对无线通讯模块的光纤以太网接口分别接入两个需要连接的过程层光纤以太网，如图2所示，两个过程层网络分别可以为过程层网络1和过程层网络2。
过程层网络1和2内部的端口间信息依据订阅关系互联互通，过程层网络1的配置为所有信息发送到与无线通讯模块1接口的端口，无线通讯模块1的光纤物理端口接收到信息后形成接收数据包通过总线传递到CPU模块，CPU模块处理接收的报文，将以太网数据包报文按照无线模块传输发送数据包的要求按顺序分解为多个无线传输包，并形成校验码，依次按照顺序通过无线发送模块按约定好的频段1发送。
此时，与另一个过程网络2连接的无线通讯模块2通过约定好的频段1通过无线接收模块顺序接收无线传输包，并进行内容校验，如果校验通过，则通过CPU模块将无线接收的数据包组合还原为以太网数据包，通过光纤以太网接口将还原一致的数据包发送到过程层网络2。如此完成过程层网络1的以太网数据包通过无线网络到过程层网络2的透明传输。
如果无线通讯模块2接收无线报文组合后出现校验出错，则无线通讯模块2记录出错信息，同时通过频段2无线发送模块发送校验出错的信息到无线通讯模块1的频段2接收模块，接收到校验出错信息后无线通讯模块1重发上一包数据内容，如果连续三次接收出错，设备报警。
以上为过程层网络1数据透传至过程层网络2过程。过程层网络2的数据透传到过程层网络1的情况与以上描述路径相反，流程一致。
实施例三、
3个以上的过程层网络也可以通过无线网络进行互联，下面进行距离说明。
举例A、B、C三个过程层网络，如图3所示：
A的无线模块接收模块设置接收地址为BA和CA，无线发送模块可以设置发送地址为AB和AC。
1、A网信息发送至B/C网。
A收到以太网的信息后，分别对AB和AC地址发送。
B网可以设置AB为其中一个接收地址；C网可以设置AC为其中一个接收地址。
无线网络的传输机制中如果发送成功，会有应答的信号。如果无应答或应答错误则，继续不等间隔发送三次，还未成功则告警报错。
如果A网无线发送模块成功发送地址AB后再发送AC地址有应答且无错误，则以太网信息有效通过无线由A网传送至B，C网。
2、A网接收B/C网的信息。
A网无线接收模块可以配置多个接收地址，A网接收地址可以包含BA和CA。
当B网以太网有信息传送，则B网的无线发送模块发送信息到地址BA，A网无线网络接收到指定地址BA的信息会发送应答信号给B网的无线发送模块，表示信息接收正确，然后A网的无线接收模块将信息解包后发送至A网的以太网。
C网情况同理。
通过以上含有地址区分的发送和接收方法，可以完成多个以太网的无线连接，本发明在此不做一一举例。
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。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (14)

1.一种变电站过程层信息实时转发方法，其特征在于，
第一过程层网络通过与所述第一过程层网络连接的第一无线通讯模块按照预先设定的收发频段与第二无线通讯模块进行数据交互；
所述第二无线通讯模块和与所述第二无线通讯模块连接的第二过程层网络进行数据交互。
2.如权利要求1所述一种变电站过程层信息实时转发方法，其特征在于，所述第一过程层网络通过与所述第一过程层网络连接的第一无线通讯模块按照预先设定的收发频段与第二无线通讯模块进行数据交互，包括：
第一过程层网络接收到以太网接入信息后，通过与所述第一过程层网络连接的第一无线通讯模块按照预先设定的发送频段发送至第二无线通讯模块；和/或，
第一过程层网络通过所述第一无线通讯模块按照预先设定的接收频段从所述第二无线通讯模块接收无线信号，并将所述无线信号发送给以太网。
3.如权利要求1所述一种变电站过程层信息实时转发方法，其特征在于，所述第一无线通讯模块和/或所述第二无线通讯模块对接收到的信息进行处理，然后通过预先设定的发送频段进行无线发送。
4.如权利要求3所述一种变电站过程层信息实时转发方法，其特征在于，所述对接收到的信息进行处理，然后通过预先设定的发送频段进行无线发送包括：
将以太网接入信息通过以太网接口物理接口接收并压缩形成数据包报文，然后按照以太网接入信息的接收顺序分解为多个无线传输包，并形成校验码，通过发送模块发送；和/或，
CPU模块按照预先设定的接收频段接收无线信号并进行信息校验处理；校验通过后，将无线传输包还原为数据包，通过以太网接口物理接口发送。
5.如权利要求4所述的一种变电站过程层信息实时转发方法，其特征在于，所述进行信息校验处理包括：
根据预先设定的接收频段接收无线信号，判断信息是否通过校验；
若校验未通过，则进行校验失败处理。
6.如权利要求5所述的一种变电站过程层信息实时转发方法，其特征在于，所述校验失败处理包括：
记录出错信息，同时通过预先设定的发送频段发送校验出错的信息；
接收到校验出错信息的无线通讯模块重新发送无线传输包；
当连续接收出错的次数超过预设阈值时设备报警。
7.如权利要求1所述的一种变电站过程层信息实时转发方法，其特征在于，
所述第一无线通讯模块预先设定的接收频段与第二无线通讯模块预先设定的发送频段一致，并且所述第二无线通讯模块预先设定的接收频段与所述第一无线通讯模块预先设定的发送频段一致。
8.一种变电站过程层信息实时转发装置，其特征在于，所述装置包括：至少两个无线通讯模块，所述无线通信模块包括：以太网接口物理接口、发送模块和接收模块，其中，
以太网接口物理接口，用于从过程层网络按照预先设定的接收频段接收以太网接入信息；
发送模块，用于将所述信息按照预先设定的发送频段发送给另一无线通讯模块；
接收模块，用于按照预先设定的接收频段从另一无线通讯模块接收无线信号；
以太网接口物理接口还用于将所述无线信号按照预先设定的发送频段发送至过程层网络。
9.如权利要求8所述的一种变电站过程层信息实时转发装置，其特征在于，所述无线通讯模块还包括CPU模块；
所述CPU模块，用于在将所述信息发送给另一无线通讯模块之前，对以太网接入信息进行处理，以及，在将所述无线信号发送至过程层网络之前，对无线信号进行处理。
10.如权利要求8所述的一种变电站过程层信息实时转发装置，其特征在于，所述以太网接口物理接口，还用于在接收到以太网接入信息之后，将以太网接入信息压缩形成数据包报文，然后发送至CPU模块。
11.如权利要求10所述的一种变电站过程层信息实时转发装置，其特征在于，所述CPU模块包括：
第一处理子模块，用于将所述数据包报文按照以太网接入信息的接收顺序分解为多个无线传输包，并形成校验码，传输给发送模块；
第二处理子模块，用于在将所述无线信号发送至过程层网络之前，对无线信号进行信息校验，校验通过后将无线传输包还原为数据包，传输给以太网接口物理接口。
12.如权利要求11所述的一种变电站过程层信息实时转发装置，其特征在于，所述第二处理子模块，包括：
校验单元，用于在将所述无线信号发送至过程层网络之前，对无线信号进行信息校验；
第一处理单元，用于校验通过后将无线传输包还原为数据包，传输给以太网接口物理接口；
第二处理单元，用于在校验未通过时，进行校验失败处理。
13.如权利要求12所述的一种变电站过程层信息实时转发装置，其特征在于，所述第二处理单元，用于在校验未通过时，记录出错信息，同时通过预先设定的发送频段发送校验出错的信息；当连续接收出错的次数超过预设阈值时设备报警。
14.如权利要求8所述的一种变电站过程层信息实时转发装置，其特征在于，所述发送模块的发送频段与所述另一无线通讯模块的接收频段相同，所述接收模块的接收频段与所述另一无线通讯模块的发送频段相同。
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