CN110113220B - 一种电力物联网端设备即插即用的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电力物联网端设备即插即用的方法，包括以下步骤：S1、建立主站与TTU之间和TTU与端设备之间的通信通道；S2、配置虚端设备；S3、注册虚端设备；S4、采集虚端设备的数据并上报。本申请通过少配置甚至免配置即可实现端设备在主站中上线，实现了自动边缘计算建模与端设备即插即用。本发明通过配置“虚终端”解决了自动边缘计算建模与端设备即插即用存在的技术难点，实现了自动边缘计算建模与端设备即插即用，极大地减轻了现场施工和运维检修的难度，能够产生显著的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种电力物联网端设备即插即用的方法，属于电力物联网技术领域。
背景技术
配电物联网将互联网理念和“云大物移智”(云计算、大数据、物联网、移动互联网、人工智能)等先进技术应用于配电网，通过配电网设备间的全面互联、互通、互操作，实现配电网的全面感知、数据融合和智能应用，满足配电网精益化管理需求，支撑能源互联网快速发展。从应用形式上，配电物联网具有端设备即插即用、设备广泛互联、状态全面感知、应用模式升级、业务快速迭代和资源高效利用等特点。
配电物联网架构整体上可划分为“云、管、边、端”四个部分：“云”是云化的主站平台；“管”是端和“云”之间的数据传输通道；“边”是一种靠近物或数据源头处于网络边缘的分布式智能代理，就地或就近提供智能决策和服务，主要通过智能配变端设备(distribution Transformer supervisory Terminal Unit，TTU)实现；端是配电物联网架构中的状态感知和执行控制主体端设备单元。
图1是某地典型低压台区的配电物联网架构示意图，从图1中可以看出，端设备广泛分布于配电室/箱变/JP柜、分支箱和表箱，涉及的设备类型有开关(漏电保护器、塑壳断路器、微型断路器和框架断路器)、电表、低压故障指示器、电容器、三相不平衡治理装置以及用户侧接入的充电桩和分布式电源等。一个省包含几十万个低压台区，而一个低压台区包含几十甚至几百个端设备，因此实现端设备的即插即用，即实现端设备在TTU和“云”主站的自动注册上线，能够节省海量的人力物力成本，产生不可估量的经济效益和社会效益。
为了实现端设备在“云”主站中上线，传统施工调试方式主要包含五步：主站与TTU、TTU与端设备建立通信通道；主站与TTU统一点表、通信地址和协议；TTU与端设备统一点表、通信地址和协议；主站绘制一次图模并关联点表；核对TTU采集数据和主站采集数据的正确性和完整性。
在传统施工调试中，端设备的点表由施工人员和运维检修人员手动录入TTU和“云”主站。端设备的点表包括遥点表和遥信点表，其中遥信点表包含设备状态、设备类型、三相欠压/缺相、三相过流和三相不平衡等信息，遥点表包含三相电压、三相电流、三相有功功率/无功功率、三相电压相角、三相功率因数和三相电流各次谐波等信息，因此在TTU和“云”主站中录入点表需要耗费大量人力和时间。
传统施工调试方式对施工人员和运维检修人员的动手能力提出很高要求，需要耗费大量人力和时间，严重降低了端设备现场施工和运维检修的效率，因此通过少配置甚至免配置实现端设备在主站中上线，即实现自动边缘计算建模与端设备即插即用。
发明内容
针对以上方法存在的不足，本发明提出了一种电力物联网端设备即插即用的方法，其能够实现自动边缘计算建模与端设备即插即用，能够极大地减轻现场施工和运维检修的难度。
本发明解决其技术问题采取的技术方案是：
本发明实施例提供的一种电力物联网端设备即插即用的方法，包括以下步骤：
S1、建立主站与TTU之间和TTU与端设备之间的通信通道；
S2、配置虚端设备；
S3、注册虚端设备；
S4、采集虚端设备的数据并上报。
作为本实施例一种可能的实现方式，在步骤S2中，根据端设备类型按照规定的通信地址和通信协议配置虚端设备。
作为本实施例一种可能的实现方式，所述步骤S2的具体步骤为：
S21，建立端设备的虚端设备模型，所述虚端设备模型信息包括类型标示和点表，点表中每个测点均具有唯一标示，同类端设备具有统一定义的点表；
S22，TTU对已接入的端设备，保持各端设备的独立性，对后台主站通信时，不合成一个大点表，以通信路由的方式，将每个端设备作为虚端设备，实现每个虚端设备与主站的透明通信；
S23，以通信地址作为端设备的类型标示ID，对边设备通信口对应的端设备地址进行统一编码，端设备类型与端设备地址码范围对应，并且每个端设备地址与台区一次设备建立对应关系；
作为本实施例一种可能的实现方式，所述步骤S3的具体步骤为：
S31，在TTU安装即插即用APP，按照指定通信协议定期对端设备的通信地址进行轮询；
S32，TTU根据新发现端设备的通信地址和通信协议确定设备类型和电气位置，对设备进行注册；
S33，TTU向主站上报新发现端设备的设备类型、电气位置和点表，主站对设备进行注册。
作为本实施例一种可能的实现方式，在步骤S32中，TTU按照指定通信协议定期对端设备的通信地址逐个进行轮询，根据通信通道建立情况，以端设备的通信地址作为类型标示ID，识别出端设备类型，依据虚端设备模型定义，实现TTU对新接入端设备的自动感知和与一次设备的绑定。
作为本实施例一种可能的实现方式，所述步骤S4的具体步骤为：
S41，TTU根据设备类型从点表库中调用相应的点表，并根据电气位置将图模中一次设备数据采集点与点表进行数据对应，开始数据采集与存储；
S42，TTU按照点表向主站上报数据，完成虚端设备的上线。
作为本实施例一种可能的实现方式，所述配置虚端设备采用标准化管理，具体包括：端设备通信协议标准化、数据采集点表标准化、通信地址设置规则标准化和主站交互标准化。
作为本实施例一种可能的实现方式，注册虚端设备过程中自动生成或更新自注册文件并上报主站，主站对注册文件和主站图模信息进行对应处理。
作为本实施例一种可能的实现方式，对注册文件和主站图模信息进行对应处理的过程包括：
1)无图新接入过程：新上送注册文件在绘图中找不到PMSID图模时，将找不到PMSID的注册信息另存放，通过绘图工具生成新接入的图模，对新接入的设备人工连接重新发布即可完成接入；
2)有图未接入过程：即有图模数据但是没有注册信息，应提示出未注册的设备，接线图灰色显示图模；
3)有图新接入过程：新接入设备成功注册后图形由灰色变为正常色，当注册成功后遥测数据立即通过标签显示出来。
本发明实施例的技术方案可以具有的有益效果如下：
本发明实施例的技术方案的一种电力物联网端设备即插即用的方法，包括以下步骤：S1、建立主站与TTU之间和TTU与端设备之间的通信通道；S2、配置虚端设备；S3、注册虚端设备；S4、采集虚端设备的数据并上报。本申请通过少配置甚至免配置即可实现端设备在主站中上线，实现了自动边缘计算建模与端设备即插即用。
本发明通过配置“虚终端”解决了自动边缘计算建模与端设备即插即用存在的技术难点，实现了自动边缘计算建模与端设备即插即用，极大地减轻了现场施工和运维检修的难度，能够产生显著的经济效益。
附图说明
图1是某地典型低压台区的配电物联网架构示意图；
图2是根据一示例性实施例示出的一种电力物联网端设备即插即用的方法的流程图；
图3是本发明基于虚终端的即插即用的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
实现自动边缘计算建模与端设备即插即用的技术难点在于：
1)TTU与主站通信的点表十分庞大，增加/减少端设备时，人工方式难以快速对点表进行修改；
2)TTU无法自动感知到新接入的端设备，无法实现大量端设备的即插即用。当前TTU与端设备之间的通信一般采用主从通信的RS-485总线，其中TTU为主节点，端设备为从节点，新接入的端设备不能主动上报TTU，因此TTU无法自动感知到新接入的端设备。
图1是根据一示例性实施例示出的一种电力物联网端设备即插即用的方法的流程图。如图1所述，本发明实施例提供的一种电力物联网端设备即插即用的方法，包括以下步骤：
S1、建立主站与TTU之间和TTU与端设备之间的通信通道；
S2、配置虚端设备；
S3、注册虚端设备；
S4、采集虚端设备的数据并上报。
通过少配置甚至免配置即可实现端设备在主站中上线，实现了自动边缘计算建模与端设备即插即用。
虚终端的关键技术在于以下四点：
1)建立端设备模型，模型信息主要包括类型标示和点表，点表中每个测点均具有唯一标示，同类端设备具有统一定义的点表；
2)TTU对已接入的端设备，保持各端设备的独立性，对后台主站通信时，不合成一个大点表，以通信路由的方式，将每个端设备作为虚终端，实现每个虚终端与主站的透明通信；
3)以通信地址作为端设备的类型标示ID，对边设备通信口对应的端设备地址进行统一编码，端设备类型与端设备地址码范围对应，并且每个端设备地址与台区一次设备建立对应关系；
4)TTU按照指定通信协议定期对端设备的通信地址逐个进行轮询，根据通信通道建立情况，以端设备的通信地址作为类型标示ID，识别出端设备类型，依据虚端设备模型定义，实现TTU对新接入端设备的自动感知和与一次设备的绑定。
为实现自动边缘计算建模与端设备即插即用，本发明采用以下技术方案：
步骤(1)：主站与TTU、TTU与端设备建立通信通道；
步骤(2)：根据端设备类型按照规定的通信地址和通信协议配置端设备；
步骤(3)：TTU安装即插即用APP，即插即用APP按照指定通信协议定期对端设备的通信地址进行轮询(即插即用APP可根据需要每隔固定时间段扫描或采用远程启动方式主动扫描)，自动发现端设备上线；
步骤(4)：TTU根据新发现端设备的通信地址和通信协议确定设备类型和电气位置，对设备进行注册；
步骤(5)：TTU根据设备类型从点表库中调用相应的点表，并根据电气位置将图模中一次设备数据采集点与点表进行数据对应，开始数据采集与存储；
步骤(6)：TTU向主站上报新发现端设备的设备类型、电气位置和点表，主站对设备进行注册。
步骤(7)：TTU按照点表向主站上报数据，完成虚终端的上线。
(1)主站准备流程
主站根据所接入TTU的台区绘图、对接线图配置智能配变终端ID、对设备图幅配置PMSID、添加遥测标签关联提前绘制或导入配变PMISID的接线图。
(2)TTU操作流程
第一步，根据新接入端设备的类型(通讯协议和点表)，下载相应即插即用采集APP、即插即用通讯相关APP。
第二步，智能配变终端录入“台区信息管理”文件，文件内容如表1所示。
表1“台区信息管理”文件内容
第三步，配置LTE通讯接口参数，等待约3min，智能配变终端上线，含主站系统和AC。
(3)端设备操作步骤
第一步，确认新接入端设备的通信协议和点表符合即插即用APP要求；
第二步，TTU与端设备建立通信通道，以RS-485为例进行说明，需要按表1进行接线；
第三步，端设备上电，按照表2设置端设备的通讯地址。
表2智能配变终端通信接口分配表
| 串口号 | 默认接入设备类型 |
| RS485-1 | 多功能电力仪表 |
| RS485-2 | 智能电容器 |
| RS485-3 | 预留 |
| RS485-4 | 预留 |
| PLC接口 | 末端终端 |
表3采集终端标准地址码
(4)主站核验、确认即插即用结果
新接入端设备投运后，智能配变终端自动生成或更新自注册文件并上报主站，注册文件至少包括：
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主站绘图工具对注册文件信息进行解析，如下：
注册文件和主站图模信息对应按以下三种情况对应处理：
1)无图新接入：新上送注册文件在绘图中找不到PMSID图模时，将找不到PMSID的注册信息另存放，通过绘图工具生成新接入的图模，对新接入的设备人工连接重新发布即可完成接入；
2)有图未接入：即有图模数据但是没有注册信息，应提示出未注册的设备，接线图灰色显示图模；
3)有图新接入：新接入设备成功注册后图形由灰色变为正常色，当注册成功后遥测数据立即通过标签显示出来。
(5)标准化管理
实现端设备的即插即用需进行一系列标准化工作，包括端设备通信协议标准化、数据采集点表标准化、通信地址设置规则标准化、主站交互标准化。
通信协议标准化，需要定义每类端设备的通信协议和标准点表库，标准通信协议检测需加入端设备采购检测工作。
数据采集点表标准化，需包括测点数量、数量和名称定义。
通信地址设置标准化，需要定义台区一次设备通信地址设置规则，在端设备部署安装过程中，严格按照地址编码规则进行地址设置，并做好一次设备与地址码的对应关系记录，将其录入配电自动化主站或存档管理。
本发明通过配置“虚终端”解决了自动边缘计算建模与端设备即插即用存在的技术难点，实现了自动边缘计算建模与端设备即插即用，极大地减轻了现场施工和运维检修的难度，能够产生显著的经济效益。
以上所述只是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视作为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种电力物联网端设备即插即用的方法，其特征是，包括以下步骤：
S1、建立主站与TTU之间和TTU与端设备之间的通信通道；
S2、配置虚端设备；
S3、注册虚端设备；
S4、采集虚端设备的数据并上报；
所述步骤S2的具体步骤为：
S21，建立端设备的虚端设备模型，所述虚端设备模型信息包括类型标示和点表，点表中每个测点均具有唯一标示，同类端设备具有统一定义的点表；
S22，TTU对已接入的端设备，保持各端设备的独立性，对后台主站通信时，不合成一个大点表，以通信路由的方式，将每个端设备作为虚端设备，实现每个虚端设备与主站的透明通信；
S23，以通信地址作为端设备的类型标示ID，对边设备通信口对应的端设备地址进行统一编码，端设备类型与端设备地址码范围对应，并且每个端设备地址与台区一次设备建立对应关系；所述步骤S3的具体步骤为：
S31，在 TTU安装即插即用APP，按照指定通信协议定期对端设备的通信地址进行轮询；
S32，TTU根据新发现端设备的通信地址和通信协议确定设备类型和电气位置，对设备进行注册；
S33，TTU向主站上报新发现端设备的设备类型、电气位置和点表，主站对设备进行注册；
所述步骤S4的具体步骤为：
S41，TTU根据设备类型从点表库中调用相应的点表，并根据电气位置将图模中一次设备数据采集点与点表进行数据对应，开始数据采集与存储；
S42，TTU按照点表向主站上报数据，完成虚端设备的上线。
2.根据权利要求1所述的一种电力物联网端设备即插即用的方法，其特征是，在步骤S2中，根据端设备类型按照规定的通信地址和通信协议配置虚端设备。
3.根据权利要求1所述的一种电力物联网端设备即插即用的方法，其特征是，在步骤S31和步骤S32中，TTU按照指定通信协议定期对端设备的通信地址逐个进行轮询，根据通信通道建立情况，以端设备的通信地址作为类型标示ID，识别出端设备类型，依据虚端设备模型定义，实现TTU对新接入端设备的自动感知和与一次设备的绑定。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种电力物联网端设备即插即用的方法，其特征是，所述配置虚端设备采用标准化管理，具体包括：端设备通信协议标准化、数据采集点表标准化、通信地址设置规则标准化和主站交互标准化。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种电力物联网端设备即插即用的方法，其特征是，注册虚端设备过程中自动生成或更新注册文件并上报主站，主站对注册文件和主站图模信息进行对应处理。
6.根据权利要求5所述的一种电力物联网端设备即插即用的方法，其特征是，对注册文件和主站图模信息进行对应处理的过程包括：
1）无图新接入过程：新上送注册文件在绘图中找不到PMSID图模时，将找不到PMSID的注册信息另存放，通过绘图工具生成新接入的图模，对新接入的设备人工连接重新发布即可完成接入；
2）有图未接入过程：即有图模数据但是没有注册信息，应提示出未注册的设备，接线图灰色显示图模；
3）有图新接入过程：新接入设备成功注册后图形由灰色变为正常色，当注册成功后遥测数据立即通过标签显示出来。
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2019
- 2019-05-29 CN CN201910460249.3A patent/CN110113220B/zh active Active
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