CN109861872B - 一种提升业务质量的配电通信网架构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提升业务质量的配电通信网架构，包括通信处理核和业务处理核；其中通信处理核包括上行通信网络管理及通信接口模块、上行通信模块、业务数据管理及接口模块A、下行通信模块、本地通信网络管理及接口模块和系统状态监控模块A；业务处理核包括上行业务数据模块、业务数据管理及接口模块B、数据计算处理模块、数据抄收模块、控制管理模块和系统状态监控模块B。

Description

一种提升业务质量的配电通信网架构

技术领域

本发明涉及配电通信网技术领域，更具体地，涉及一种提升业务质量的配电通信网架构。

背景技术

大力发展可再生能源已经成为全球共识，也是智能电网发展的重要标志性内容之一。在能源开发利用方式上，可再生能源(如风电、光伏发电)具有随机性、间歇性和波动性特点，在满足新能源规模化接入前提下，需要保障电网的实时功率动态平衡和安全稳定；可再生能源还具有分散性特点，靠近负荷侧就地接入并构成微网/分布式发电，也将成为未来电网的重要组成部分。在多能源综合利用上，未来电网的一次能源具有多样性，其时空分布和电源动态特性各异，如何实现多能源系统间的良性互动和各种资源的综合高效优化利用，是当前和未来都需要解决的重要课题。在能源消费结构上，具有与电网双向互动能力的电动汽车将改变现有负荷特性，使得电力用户同时也会成为电力供应方；储能的大量应用将给电网生产主要环节带来重大影响。

配网通信系统是指配电终端(覆盖10kV开关站、配电室、环网单元、柱上开关、配电线路、分布式能源站点等)到配电业务主站之间的一系列通信实体，包括通信线路设施和通信设备等，实现配电终端与系统间的信息交互，具有多业务承载、信息传送、网络管理等功能。

配电通信网承载的业务主要包括：配电自动化业务、用电信息采集系统业务的远程通信部分，将承载的业务包括：视频通信业务、双向营销互动业务等。考虑到配电自动化业务涉及如开关设备控制之类的需求，考虑到每个配电网节点的运行和监控，每个重要节点配置视频监控、语音等业务需求，考虑到分布式电源接入控制的需求等，这就要求配电通信网系统在安全性、实时性和传输带宽方面有更高的要求，具备高可靠性、高冗余能力、足够快的响应速度和较高的至少能满足各种业务高技术指标的带宽。

发明内容

本发明提出了一种提升业务质量的配电通信网架构，其通过将通信和业务奋力的架构设置，强化配电通信网的通信功能和数据处理功能。

为实现以上发明目的，采用的技术方案是：

一种提升业务质量的配电通信网架构，包括通信处理核和业务处理核；其中通信处理核包括上行通信网络管理及通信接口模块、上行通信模块、业务数据管理及接口模块A、下行通信模块、本地通信网络管理及接口模块和系统状态监控模块A；业务处理核包括上行业务数据模块、业务数据管理及接口模块B、数据计算处理模块、数据抄收模块、控制管理模块和系统状态监控模块B；

其中上行通信网络管理及通信接口模块作为架构与上行通信网络的接口模块，具有网络识别、网络收据收发、网络数据交换的功能，以及帧类型判断转发、上行通信网络节点状态管理、上行通信网络维护、中继及级联的功能；

上行通信模块是应用通信规约规的通讯层面的处理模块，包含规约识别、组帧和帧解析、协议流程管理、协议管理的功能；

业务数据管理及接口模块A负责与数据区的接口访问，以及负责对数据区访问接口的管理、数据区的管理、上行通信接口的管理、下行通信接口的管理；

下行通信模块用于处理本地设备的数据抄收及交互通信；

本地通信网络管理及接口模块用于本地通信网络的建立、维护、新加入设备的插入、拆除的设备的提出及网络优化；

系统状态监控模块A用于完成硬件设备的管理服务、线程的监控管理、业务处理的通用服务和系统运行的监控服务；

上行业务数据模块用于完成业务层面的上行任务；

业务数据管理及接口模块B用于负责与数据区的接口访问，以及负责对数据区访问接口的管理、数据区的管理、上行通信接口的管理、下行通信接口的管理；

数据计算处理模块用于执行数据统计、故障诊断、事件记录及维护的功能过程；

数据抄收模块用于执行下行数据抄收流程的发起、维护及消除，负责下行交互的建立、联络、消息推送；

控制管理模块用于负责控制策略的触发、执行和监控；

系统状态监控模块B用于完成硬件设备的管理服务、线程的监控管理、业务处理的通用服务和系统运行的监控服务。

优选地，所述上行通信网络管理及通信接口模块还包括有依据目的地址、源地址、端口号、协议类型和服务流程类型进行业务流量统计、管理和对业务流资源的配置的功能。

优选地，所述的上行通信模块的协议流程管理包含流程的建立、维护、消除，协议管理包含通信协议处理的插入、剔除和初始化。

优选地，所述业务数据管理及接口模块A依据不同的存储媒介，配置不同的访问接口和管理方法，配合上行通信和下行通信的传输需求，合理利用满足各种业务需求。

优选地，所述下行通信模块还包含规约识别、组帧和解析帧、协议流程管理、协议管理的功能。

优选地，本地通信网络管理及接口模块还包括有本地网络的组网、本地网络的维护、本地网络的状态监控、本地网络设备的自识别的功能。

优选地，系统状态监控模块A还包括有对架构内的通信模块的执行监控、架构内的故障诊断、架构内状态监控管控的功能。

优选地，上行业务数据模块完成业务层面的上行任务包括上行的数据召测、定时的上行任务、上行消息传递及上行的数据请求的功能，包含了上行通信的发起、上行通信的响应、上行数据计算发起、上行控制的传达的部分。

优选地，业务数据管理及接口模块B依据不同的存储媒介，配置不同的访问接口和管理方法，配合上行通信和下行通信的传输需求，合理利用满足各种业务需求。

优选地，所述数据计算处理模块的数据统计依据需要进行平滑滤波处理；故障诊断依据系统接入的设备开展接地故障识别、电力线路故障识别和本地通信网络故障识别的诊断计算。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明基于边缘计算的思想，采用双核的配电通信网架构，提出通信和业务分工协同的作业机制，缓解配电通信网远程通信的压力，推动电力系统网源荷互动的研究进程，具有明显的前瞻性和创造性，具体如下：

首先，本发明能支撑计算业务迁移到电力配网终端侧，可以达到配网故障本地诊断或初步诊断，把诊断结果汇聚后台做最后处理，不必传送大量原始数据给后台，缓解由此带来的通信拥堵。

其次，本发明架构可以支持控制迁移到电力配网终端侧，能够满足对实时要求较高的电力保护和电力设备切换的需求，极大提升了控制的实时性。

再次，本发明架构设计了强大的通信功能，使得配电通信网具有通信中枢的作用。其中上行部分可以满足因为各种业务需要制定的规约需求，也可以满足为了适应日渐复杂的网络管理而进行的路由、交换和网络服务质量要求；下行部分可以满足应不同厂家生产的不同设备而采用的不同通信协议需求，也可以满足低压端因成本、使用环境复杂而采用的通信网络管理需求。

附图说明

图1为架构的结构示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。

实施例1

如图1所示，本发明提供的架构包括有通信处理核(A核)和业务处理核(B核)，其中通信处理核包括上行通信网络管理及通信接口模块、上行通信模块、业务数据管理及接口模块A、下行通信模块、本地通信网络管理及接口模块和系统状态监控模块A；业务处理核包括上行业务数据模块、业务数据管理及接口模块B、数据计算处理模块、数据抄收模块、控制管理模块和系统状态监控模块B。

A核部分

1)上行通信网络管理及通信接口模块

作为架构与上行通信网络的接口模块，具有网络识别、网络收据收发、网络数据交换等功能，包含帧类型判断转发、上行通信网络节点状态管理、上行通信网络维护、中继及级联等。除此之外，该模块还具有依据目的地址、源地址、端口号、协议类型和服务流程类型进行业务流量统计、管理和对业务流资源的配置等功能。

2)上行通信模块

上行通信模块是应用通信规约规的通讯层面的处理模块，包含规约约识别、组帧和帧解析、协议流程管理、协议管理等功能。其中协议流程管理包含流程的建立、维护、消除(结束)；协议管理包含通信协议处理的插入、剔除和初始化。

3)业务数据管理及接口模块A

业务数据管理及接口模块A主要是负责与数据区的接口访问功能，包含数据区访问接口、数据区管理、上行通信接口及管理、下行通信接口及管理等。数据可以按照需要有快速访问的RAM，Flash和铁链之类的存储媒介。依据不同的存储媒介，配置不同的访问接口和管理方法，配合上行通信和下行通信的传输需求，合理利用满足各种业务需求。

4)下行通信模块

下行通信模块主要处理本地设备的数据抄收，交互通信，满足本地设备从单纯的数据生产者专变成既是生产者也是消费者的转换。包含规约识别、组帧和解析帧、协议流程管理、协议管理等功能。

5)本地通信网络管理及接口模块

本地通信网络管理及接口模块主要用于本地通信网络的建立、维护、新加入设备的插入、拆除的设备的提出和网络优化等作用，包含本地网络的组网、本地网络的维护、本地网络的状态监控、本地网络设备的自识别等功能。

6)系统状态监控模块A

系统状态监控模块A主要是完成硬件设备的管理服务，线程(任务)的监控管理，业务处理的通用服务和系统运行的监控服务作用，包含系统内通信模块的执行监控、本系统故障诊断、系统状态监控管控等功能。也包括与B核系统管理模块之间的相互监控。

7)其他模块

A核部分的功能模块除了上述部分，还包含通用服务模块、模块间通信管理模块、日志维护模块、模块升级模块等模块。其中通用服务模块包含平台驱动、线程(任务)间的通信管理如消息的建立、维护和撤销等。

B核部分

1)上行业务数据模块

上行业务数据模块主要完成重业务层面的上行任务，如上行的数据召测、定时的上行任务、重要的上行消息传递或者上行的数据请求等功能，包含了上行通信的发起、上行通信的响应、上行数据计算发起、上行控制的传达等部分。

2)业务数据管理及接口模块B

业务数据管理及接口模块B主要是负责与数据区的接口访问功能，包含数据区访问接口、数据区管理、上行通信接口及管理、下行通信接口及管理等。数据可以按照需要有快速访问的RAM，Flash和铁链之类的存储媒介。依据不同的存储媒介，配置不同的访问接口和管理方法，配合上行通信和下行通信的传输需求，合理利用满足各种业务需求。在管理数据的功能方面与A核的业务数据管理及接口模块具有同等作用，以互斥的方式进行数据的初始化、标识、读写和擦除等操作。

3)数据计算处理模块

数据计算处理模块主要是进行数据统计、故障诊断、事件记录及维护等功能。其中数据统计可以依据需要进行各种平滑滤波处理；故障诊断可以依据架构接入的设备开展接地故障识别、电力线路故障识别和本地通信网络故障识别等诊断计算。

4)数据抄收模块

收据抄收模块主要负责下行数据抄收流程的发起、维护及消除，负责下行交互的建立、联络、消息推送等，包含下行通信的发起、下行通信业务管理、下行抄收对计算模块的支撑、下行通信对控制的支撑等功能和下行通信对上行需求的直接支撑。

5)控制管理模块

控制管理模块主要负责各种控制策略的触发、执行和监控，包括实时控制、控制策略和方案的管理、控制策略或方案执行、控制过程及状态记录。

6)系统状态监控模块B

系统状态监控模块B主要是完成硬件设备的管理服务，线程(任务)的监控管理，业务处理的通用服务和架构运行的监控服务作用，包含系统内通信模块的执行监控、本系统故障诊断、系统状态监控管控等功能。也包括与A核系统管理模块之间的相互监控。

7)其他模块

与A和部分相似，B核部分的功能模块除了上述部分，还包含通用服务模块、模块间通信管理模块、日志维护模块、模块升级模块等模块。其中通用服务模块包含平台驱动、线程(任务)间的通信管理如消息的建立、维护和撤销等。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种提升业务质量的配电通信网架构，其特征在于：包括通信处理核和业务处理核；其中通信处理核包括上行通信网络管理及通信接口模块、上行通信模块、业务数据管理及接口模块A、下行通信模块、本地通信网络管理及接口模块和系统状态监控模块A；业务处理核包括上行业务数据模块、业务数据管理及接口模块B、数据计算处理模块、数据抄收模块、控制管理模块和系统状态监控模块B；

其中上行通信网络管理及通信接口模块作为架构与上行通信网络的接口模块，具有网络识别、网络收据收发、网络数据交换的功能，以及帧类型判断转发、上行通信网络节点状态管理、上行通信网络维护、中继及级联的功能；

上行通信模块是应用通信规约的通讯层面的处理模块，包含规约识别、组帧和帧解析、协议流程管理、协议管理的功能；

业务数据管理及接口模块A负责与数据区的接口访问，以及负责对数据区访问接口的管理、数据区的管理、上行通信接口的管理、下行通信接口的管理；

下行通信模块用于处理本地设备的数据抄收及交互通信；

本地通信网络管理及接口模块用于本地通信网络的建立、维护、新加入设备的插入、拆除的设备的剔除及网络优化；

系统状态监控模块A用于完成硬件设备的管理服务、线程的监控管理、业务处理的通用服务和系统运行的监控服务；

上行业务数据模块用于完成业务层面的上行任务；

业务数据管理及接口模块B用于负责与数据区的接口访问，以及负责对数据区访问接口的管理、数据区的管理、上行通信接口的管理、下行通信接口的管理；

数据计算处理模块用于执行数据统计、故障诊断、事件记录及维护的功能过程；

数据抄收模块用于执行下行数据抄收流程的发起、维护及消除，负责下行交互的建立、联络、消息推送；

控制管理模块用于负责控制策略的触发、执行和监控；

系统状态监控模块B用于完成硬件设备的管理服务、线程的监控管理、业务处理的通用服务和系统运行的监控服务。

2.根据权利要求1所述的提升业务质量的配电通信网架构，其特征在于：所述上行通信网络管理及通信接口模块还包括有依据目的地址、源地址、端口号、协议类型和服务流程类型进行业务流量统计、管理和对业务流资源的配置的功能。

3.根据权利要求2所述的提升业务质量的配电通信网架构，其特征在于：所述的上行通信模块的协议流程管理包含流程的建立、维护、消除，协议管理包含通信协议处理的插入、剔除和初始化。

4.根据权利要求1所述的提升业务质量的配电通信网架构，其特征在于：所述业务数据管理及接口模块A依据不同的存储媒介，配置不同的访问接口和管理方法，配合上行通信和下行通信的传输需求，合理利用满足各种业务需求。

5.根据权利要求4所述的提升业务质量的配电通信网架构，其特征在于：所述下行通信模块还包含规约识别、组帧和解析帧、协议流程管理、协议管理的功能。

6.根据权利要求1所述的提升业务质量的配电通信网架构，其特征在于：本地通信网络管理及接口模块还包括有本地网络的组网、本地网络的维护、本地网络的状态监控、本地网络设备的自识别的功能。

7.根据权利要求6所述的提升业务质量的配电通信网架构，其特征在于：系统状态监控模块A还包括有对架构内的通信模块的执行监控、架构内的故障诊断、架构内状态监控管控的功能。

8.根据权利要求1～7任一项所述的提升业务质量的配电通信网架构，其特征在于：上行业务数据模块完成业务层面的上行任务包括上行的数据召测、定时的上行任务、上行消息传递及上行的数据请求的功能，包含了上行通信的发起、上行通信的响应、上行数据计算发起、上行控制的传达的部分。

9.根据权利要求8所述的提升业务质量的配电通信网架构，其特征在于：业务数据管理及接口模块B依据不同的存储媒介，配置不同的访问接口和管理方法，配合上行通信和下行通信的传输需求，合理利用满足各种业务需求。

10.根据权利要求9所述的提升业务质量的配电通信网架构，其特征在于：所述数据计算处理模块的数据统计依据需要进行平滑滤波处理；故障诊断依据系统接入的设备开展接地故障识别、电力线路故障识别和本地通信网络故障识别的诊断计算。

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