CN109799797A - 厂站电能量采集终端双机热备的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种厂站电能量采集终端双机热备的方法，1、搭建电能量采集终端双机热备系统，包括：主机、备机、多线路通道切换器；2、运行工况管理任务，主备机之间相互进行状态监测、切换协商，主备机除检测自身运行状态外，还通过发送及回复心跳帧的方式检测对方运行状态，其中备机还通过接受主机发送的心跳帧来校准自身时间，以保持主备机的时间一致；3、主备机之间实现参数和数据同步，通过预先设定的抄读规则进行参数与数据的抄读工作。本发明可实现电能量采集数据源的唯一性，主备机的参数、时间的一致性，面向主站系统厂站侧数据源的唯一性，确保数据的准确和系统运行的稳定性。
Description
技术领域
本发明属于电力系统电能量数据采集技术领域，具体涉及一种厂站电能量采集终端双机热备的方法。
背景技术
随着电能量数据采集系统功能的完善，以及国家电网公司提出加快推进同期系统建设、全面加强线损管理的工作意见，对厂站侧实行测量点数据的“全采集、全覆盖”，用户对电能量采集系统数据的可靠性提出了更高的要求。为提高数据采集的可靠性，对厂站电能量数据采集终端要求采用双机热备用的方式。目前主要是在省局关口、电厂关口等比较重要的关口点有双机热备用需求。双机热备的部署目前多是采用双主机独立运行的模式，每一台主机都在独立运行、都在进行独立的抄表和上传工作，而双主机之间无任何互动逻辑和策略。
当前厂站侧电能量采集双机热备系统的双主机互相独立，各自通过串口通讯线路采集电表数据，然后通过上传通道独立传送到电能量主站系统。这样的双机热备系统必然会造成数据源的双轨性、采集终端参数与时间的差异性的存在，同时主站系统接收到的数据为两套数据，主站数据也形成了数据展示的双面性。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了实现一种厂站电能量采集终端双机热备的方法，主要解决目前采用的双主机独立运行模式下的时间、参数和数据不同步问题，智能电表只有一路RS485接口无法满足双主机同时去采集数据的问题，以及电能量主站系统双主机同时采集数据源不唯一的问题。本发明所采用的技术方案如下：
厂站电能量采集终端双机热备的方法，包括以下步骤：
步骤1、搭建电能量采集终端双机热备系统，包括：主机、备机、多线路通道切换器，主备机之间相互连接实现二者之间的状态监测、切换协商、参数和数据同步；主备机分别通过多线路通道切换器与外部电表以及主站连接，实现数据交互、控制和状态检测；多通道线路切换器的切换完全由主机控制，备机不发出切换信号；
步骤2、运行工况管理任务，主备机之间相互进行状态监测、切换协商：
主备机除检测自身运行状态外，还通过发送及回复心跳帧的方式检测对方运行状态，其中备机还通过接受主机发送的心跳帧来校准自身时间，以保持主备机的时间一致；
步骤3、主备机之间实现参数和数据同步；
连接主备机之后，在相应的通道参数中设置参数，备机发起参数、数据同步管理任务，通过预先设定的抄读规则进行参数与数据的抄读工作。
运行过程中，主机完成数据的采集、处理、存储与上传等工作，备机在运行过程中仅保持与主机的数据、参数、时钟等同步，真正实现数据源的唯一性，参数与时钟的一致性。若当前主机出现故障、不能正常工作，则备机自动切换为主机，承担数据的采集、处理、存储、上传等工作。在主备机切换的同时，要求主备机外围通信接口的通信线也要同步切换。现场常用的通信接口有以太网口、RS485接口、RS232接口等。
优选地，步骤1所述的多通道线路切换器具备两侧输入、一侧输出，多线路通道切换器与采集终端之间的连线有切换信号线、+12V电源线，切换接口容量为共计28线，其中8线采用两路RJ45接口引线方式，其余20线采用压线端子引线方式。多通道线路切换器设置有手动切换功能、输出继电器触点当前位置信号及指示灯、双路电源指示灯、切换信号指示灯。
优选地，主备机之间分别通过一路高速RS-485通道和一路RS-485接口实现物理连接；同时，主备机各引一条信号线接入多通道线路切换器，输出控制信号给多通道线路切换器；主备机各引一路遥信信号线至多通道线路切换器，确认多通道线路切换器的切换状态；
通讯通道包含与电表通讯的RS485通讯线以及与主站通讯的以太网接口，主机通过RS485通讯线实现与电表的物理连接，通过以太网接口实现与主站的物理连接，主机通过RS485通讯线完成抄表工作，通过以太网接口完成对主站的数据上传工作。
优选地，步骤2所述的切换协商的具体方法是：主机每10秒发送一个心跳帧到备机，备机收到后回复该心跳帧；
如备机连续30秒没有收到主机心跳帧则认为主机故障，同样如果主机发送心跳帧后没有收到备机回复的连续次数大于3次则认为备机故障；当主备机认为对方故障后又开始收到对方的心跳帧，则认为对方故障解除；当主机检测到自身故障后还会和备机进行切换协商。所述的心跳帧包含发送方的时标、主备机状态、运行状态字。
优选地，多通道线路切换器的控制逻辑如下：
主机侧为常闭，无需施加控制信号，即使给主机侧施加了控制信号依然切换为主机侧；
备机侧需要输入控制信号控制继电器吸合，只有在主机侧没有施加控制信号，备机侧施加控制信号时才把输出通道切换到备机侧。
优选地，步骤3所述的参数同步是指：备机在抄读主机数据前先读主机参数并和自身参数对比，进行参数同步，通讯规约采用预先约定的标准进行；
数据同步是指：备机根据抄表方案定时采集主机的数据，通讯规约采用预先约定的标准进行。
本发明的有益效果：
本发明可实现电能量采集数据源的唯一性，主备机的参数、时间的一致性，面向主站系统厂站侧数据源的唯一性，确保数据的准确和系统运行的稳定性。
附图说明
图1是电能量采集终端双机热备系统架构的示意图；
图2是主备机切换协商的逻辑流程框图；
图3是多线路通道切换器的切换逻辑流程框图。
具体实施方式
下面结合附图，具体说明本发明的实施方式。
厂站电能量采集终端双机热备的方法，包括以下步骤：
步骤1、搭建电能量采集终端双机热备系统，包括：主机、备机、多线路通道切换器，主备机之间相互连接实现二者之间的状态监测、切换协商、参数和数据同步；主备机分别通过多线路通道切换器与外部电表以及主站连接，实现数据交互、控制和状态检测。
如图1所示，是本发明的电能量采集终端双机热备系统架构的示意图。本发明提出的双机热备系统架构由主机(电能量采集终端A)、备机(电能量采集终端B)加多线路通道切换器组成。系统运行之前对采集终端进行参数设置，两台采集终端分别设置为主机和备机，投入运行后主备机同时运行。
由于接口差异较大，主备机的接口线不能简单地直接并接处理，必须在物理上完全隔离开。为了完成主备机外围线路的切换，需要具备一个完全独立于主备机的设备——多通道线路切换器。
多通道线路切换器的切换完全由主机控制，备机不发出切换信号。在主机正常工作时，由主机发出方波脉冲切换信号。多通道线路切换器依据主机发出的方波脉冲切换信号将所有输出继电器的触点都置于主机一侧，这样主机就与外部设备的外部通道在物理上是完全连通的，备机则是与外部通道完全断开的。
步骤2、运行工况管理任务，主备机之间相互进行状态监测、切换协商：
主备机除检测自身运行状态外，还通过发送及回复心跳帧的方式检测对方运行状态。其中备机还通过接受主机发送的心跳帧来校准自身时间，以保持主备机的时间一致。
在这里，心跳帧包含发送方的时标、主备机状态、运行状态字等。通过心跳帧主备机获取对方的时间和是否运行正常及故障类型。如图2所示，是主备机切换协商的逻辑流程框图，包括以下步骤：
2.1.1、运行工况管理任务；
2.1.2、判断是否是主机，如果是、转下一步，如果否、转2.1.15；
2.1.3、判断是否有告警信息，如果是、处理告警信息内容，如果否、转下一步；
2.1.4、初始化主机状态变量信息；
2.1.5、判断是否发送心跳帧，如果是、转下一步，如果否、转2.1.3；
2.1.6、发送心跳帧；
2.1.7、判断是否收到备机回复心跳帧，如果是、转下一步，如果否、转2.1.10；
2.1.8、判断对方是否为备机，如果是、转下一步，如果否、转2.1.11；
2.1.9、初始化备机状态标示、转2.1.3；
2.1.10、判断未收到备机回复心跳帧是否多于3次，如果是、转2.1.11，如果否、转2.1.6；
2.1.11、检测多线路通道切换器状态；
2.1.12、判断通道是否自身占有，如果是、转下一步，如果否、转2.1.3；
2.1.13、进入切换逻辑判定；
2.1.14、记录切换结果，转2.1.2；
2.1.15、判断是否有告警信息，如果是、处理告警信息内容、转2.1.18，如果否、转下一步；
2.1.16、判断是否收到主机发送心跳帧，如果是、转下一步，如果否、转2.1.20；
2.1.17、判断心跳帧主备机标志是否本机为备机，如果是、转下一步，如果否、转2.21；
2.1.18、初始化备机状态变量信息，根据心跳帧矫正自身时间；
2.1.19、发送回复心跳帧、转2.1.15；
2.1.20、判断未收到主机发送心跳帧是否多于3次，如果是、转下一步，如果否、转2.1.16；
2.1.21、判定自身状态是否正常，如果是、转下一步，如果否、转2.1.16；
2.1.22、判断通道是否自身占有，如果是、转2.1.15，如果否、转下一步；
2.1.23、进入切换逻辑判定；
2.1.24、记录切换结果，转2.1.2。
本发明中，在进行主备机切换时，主机通过信号线输出控制信号给多通道线路切换器，使多通道线路切换器的多通道物理连接切向主机。当主备机切换成功后，切换后的主机同样发出控制信号，使多通道线路切换器进行物理切换。同时，主备机通过遥信信号线监测监视多通道线路切换器的当前状态，确认多通道线路切换器的切换状态。
本发明中，主备机所有的抄表接口信号线以及上传接口通讯线路均接入多通道线路切换器，分别对应多通道线路切换器的两侧输入，多通道线路切换器的一侧输出外接智能电能表和上传通道，负责完成与外部的通讯的物理连接。多通道线路切换器同时接受主、备机控制信号，实现主、备机两侧的输出通道切换，并把切换器状态反馈给主、备机。
如图3所示，是多线路通道切换器的切换逻辑流程框图，，包括以下步骤：
2.2.1、判断发起切换要求的是否是主机，如果是、转下一步，如果否、转2.2.5；
2.2.2、判断主机要求切换的故障类型是否允许切换，如果是、转下一步，如果否、转2.2.6；
2.2.3、判断备机是否运行正常，如果是、转下一步，如果否、转2.2.6；
2.2.4、状态切换为备机，本次切换管理完成；
2.2.5、判断备机是否运行正常，如果是、转2.2.7，如果否、转下一步；
2.2.6、停止切换，返回结果，本次切换管理完成；
2.2.7、状态切换为主机；
2.2.8、发送方波脉冲切换信号给多通道线路切换器。
步骤3、主备机之间实现参数和数据同步。
连接主备机之后，在相应的通道参数中设置参数，备机发起参数、数据同步管理任务，通过预先设定的抄读规则进行参数与数据的抄读工作。
Claims (10)
1.厂站电能量采集终端双机热备的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、搭建电能量采集终端双机热备系统，包括：主机、备机、多线路通道切换器，主备机之间相互连接实现二者之间的状态监测、切换协商、参数和数据同步；主备机分别通过多线路通道切换器与外部电表以及主站连接，实现数据交互、控制和状态检测；多通道线路切换器的切换完全由主机控制，备机不发出切换信号；
步骤2、运行工况管理任务，主备机之间相互进行状态监测、切换协商，还通过发送及回复心跳帧的方式检测对方运行状态，其中备机还通过接受主机发送的心跳帧来校准自身时间；
步骤3、主备机之间实现参数和数据同步；
在相应的通道参数中设置参数，备机发起参数、数据同步管理任务，通过预先设定的抄读规则进行参数与数据的抄读工作。
2.根据权利要求1所述的厂站电能量采集终端双机热备的方法，其特征在于，步骤1所述的多通道线路切换器具备两侧输入、一侧输出，多线路通道切换器与采集终端之间的连线有切换信号线、+12V电源线，切换接口容量为28线，其中8线采用两路RJ45接口引线方式，其余20线采用压线端子引线方式。
3.根据权利要求2所述的厂站电能量采集终端双机热备的方法，其特征在于，所述的多通道线路切换器设置有手动切换功能、输出继电器触点当前位置信号及指示灯、双路电源指示灯、切换信号指示灯。
4.根据权利要求1－3任一项所述的厂站电能量采集终端双机热备的方法，其特征在于，主备机之间分别通过一路高速RS-485通道和一路RS-485接口实现物理连接；同时，主备机各引一条信号线接入多通道线路切换器，输出控制信号给多通道线路切换器；主备机各引一路遥信信号线至多通道线路切换器，确认多通道线路切换器的切换状态；
通讯通道包含与电表通讯的RS485通讯线以及与主站通讯的以太网接口，主机通过RS485通讯线实现与电表的物理连接、通过以太网接口实现与主站的物理连接，主机通过RS485通讯线完成抄表工作、通过以太网接口完成对主站的数据上传工作。
5.根据权利要求4所述的厂站电能量采集终端双机热备的方法，其特征在于，步骤2所述的切换协商的具体方法是：主机每10秒发送一个心跳帧到备机，备机收到后回复该心跳帧；
如备机连续30秒没有收到主机心跳帧则认为主机故障，同样如果主机发送心跳帧后没有收到备机回复的连续次数大于3次则认为备机故障；当主备机认为对方故障后又开始收到对方的心跳帧，则认为对方故障解除；当主机检测到自身故障后还会和备机进行切换协商。
6.根据权利要求5所述的厂站电能量采集终端双机热备的方法，其特征在于，所述的心跳帧包含发送方的时标、主备机状态、运行状态字。
7.根据权利要求6所述的厂站电能量采集终端双机热备的方法，其特征在于，主备机切换协商包括以下步骤：
2.1.1、运行工况管理任务；
2.1.2、判断是否是主机，如果是、转下一步，如果否、转2.1.15；
2.1.3、判断是否有告警信息，如果是、处理告警信息内容，如果否、转下一步；
2.1.4、初始化主机状态变量信息；
2.1.5、判断是否发送心跳帧，如果是、转下一步，如果否、转2.1.3；
2.1.6、发送心跳帧；
2.1.7、判断是否收到备机回复心跳帧，如果是、转下一步，如果否、转2.1.10；
2.1.8、判断对方是否为备机，如果是、转下一步，如果否、转2.1.11；
2.1.9、初始化备机状态标示、转2.1.3；
2.1.10、判断未收到备机回复心跳帧是否多于3次，如果是、转2.1.11，如果否、转2.1.6；
2.1.11、检测多线路通道切换器状态；
2.1.12、判断通道是否自身占有，如果是、转下一步，如果否、转2.1.3；
2.1.13、进入切换逻辑判定；
2.1.14、记录切换结果，转2.1.2；
2.1.15、判断是否有告警信息，如果是、处理告警信息内容、转2.1.18，如果否、转下一步；
2.1.16、判断是否收到主机发送心跳帧，如果是、转下一步，如果否、转2.1.20；
2.1.17、判断心跳帧主备机标志是否本机为备机，如果是、转下一步，如果否、转2.21；
2.1.18、初始化备机状态变量信息，根据心跳帧矫正自身时间；
2.1.19、发送回复心跳帧、转2.1.15；
2.1.20、判断未收到主机发送心跳帧是否多于3次，如果是、转下一步，如果否、转2.1.16；
2.1.21、判定自身状态是否正常，如果是、转下一步，如果否、转2.1.16；
2.1.22、判断通道是否自身占有，如果是、转2.1.15，如果否、转下一步；
2.1.23、进入切换逻辑判定；
2.1.24、记录切换结果，转2.1.2。
8.根据权利要求7所述的厂站电能量采集终端双机热备的方法，其特征在于，多通道线路切换器的控制逻辑如下：
主机侧为常闭，无需施加控制信号，即使给主机侧施加了控制信号依然切换为主机侧；
备机侧需要输入控制信号控制继电器吸合，只有在主机侧没有施加控制信号，备机侧施加控制信号时才把输出通道切换到备机侧。
9.根据权利要求8所述的厂站电能量采集终端双机热备的方法，其特征在于，多线路通道切换器的切换包括以下步骤：
2.2.1、判断发起切换要求的是否是主机，如果是、转下一步，如果否、转2.2.5；
2.2.2、判断主机要求切换的故障类型是否允许切换，如果是、转下一步，如果否、转2.2.6；
2.2.3、判断备机是否运行正常，如果是、转下一步，如果否、转2.2.6；
2.2.4、状态切换为备机，本次切换管理完成；
2.2.5、判断备机是否运行正常，如果是、转2.2.7，如果否、转下一步；
2.2.6、停止切换，返回结果，本次切换管理完成；
2.2.7、状态切换为主机；
2.2.8、发送方波脉冲切换信号给多通道线路切换器。
10.根据权利要求1－3任一项所述的厂站电能量采集终端双机热备的方法，其特征在于，步骤3所述的参数同步是指：备机在抄读主机数据前先读主机参数并和自身参数对比，进行参数同步，通讯规约采用预先约定的标准进行；
数据同步是指：备机根据抄表方案定时采集主机的数据，通讯规约采用预先约定的标准进行。
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