CN110347140A - 主测控装置运行状态监测方法、系统及后备测控投退判断方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种主测控装置运行状态监测方法、系统及后备测控投退判断方法及系统，包括主测控装置、集中式后备测控装置，主测控装置的驱动层模块判断与本主测控装置各运行状态信息对应的运行状态是否异常，并根据判断结果对各运行状态信息进行标记，将本主测控装置对应的间隔号和进行标记的运行状态信息按照约定的报文规范进行组包后通过站控层交换机发送至集中式后备测控装置，集中式后备测控装置的报文处理模块分析统计主测控装置各运行状态是否异常，根据分析统计结果，选择投入对应的后备测控或退出当前的后备测控；本发明提供的方案能够更全面和便捷地监测主测控装置的运行状态，并根据其运行状态自动判断后备测控的投退行为。

Description

主测控装置运行状态监测方法、系统及后备测控投退判断方 法及系统

技术领域

本发明涉及一种主测控装置运行状态监测方法、系统及后备测控投退判断方法及系统，属于电力系统测控装置技术领域。

背景技术

随着国民经济发展对稳定电力供应的需求越来越高，对变电站监控系统的可靠性提出了更高的要求，为提高变电站测控功能的冗余及可靠性引入了集中式后备测控装置。集中式后备测控装置集中运行了多个后备测控，每个后备测控和对应的主测控装置的配置及功能相同。集中式后备测控装置在主测控装置正常运行时处于后备状态，在监测到主测控装置故障或退出运行时则投入相应的后备测控功能，整个监测系统和方法是关键。

目前主流的监测方法是集中式后备测控装置在变电站过程层网络和站控层网络监听主测控装置发出的GOOSE文来确定主测控装置的运行状态，整个变电站的主测控装置较多，导致集中式后备测控装置需要监听和处理的报文种类繁多且数据量大，集中式后备测控装置由于性能局限无法做到实时监听和处理所有主测控装置发出的报文，无法对主测控装置的状态信息进行全面监控，即使在性能允许的情况下其开发和工程使用难度也很大。因此有必要对现有的监测方法进行改进，提供一种对主测控装置运行状态监测的效率和可用性高、对主测控装置运行状态的实时监控更加全面，监控方法更加简单的实时监控方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种主测控装置运行状态监测方法、系统及后备测控投退判断方法及系统，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷或缺陷之一。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

第一方面，本发明提供了一种主测控装置运行状态监测系统，其特征在于，系统包括主测控装置、集中式后备测控装置；

主测控装置包括应用层模块、驱动层模块；所述驱动层模块用于获取应用层模块发送的运行状态信息和间隔号，判断与各运行状态信息对应的运行状态是否异常，并根据判断结果对各运行状态信息进行标记；所述运行状态包括过程层通信状态、站控层通信状态、测控功能状态；

集中式后备测控装置用于根据间隔号获取与间隔号对应的主测控装置信息，根据各进行标记的运行状态信息分析统计该主测控装置的各运行状态的异常情况；

集中式后备测控装置还用于根据距上一次接收到主测控装置发送的状态监测报文的时间，判断主测控装置的各运行状态的异常情况；若距上一次接收到主测控装置发送的监测报文的时间超过设定时间，认为主测控装置的各运行状态均异常。

第二方面，本发明提供了一种主测控装置运行状态监测方法，方法包括如下步骤：

主测控装置的驱动层模块获取应用层模块发送的间隔号和运行状态信息，判断与各运行状态信息对应的运行状态是否异常，并根据判断结果对各运行状态信息进行标记；所述运行状态包括过程层通信状态、站控层通信状态、测控功能状态；

集中式后备测控装置根据间隔号获取与间隔号对应的主测控装置信息，并根据各进行标记的运行状态信息分析统计该主测控装置的各运行状态的异常情况；

集中式后备测控装置还根据距上一次接收到主测控装置发送的状态监测报文的时间，判断主测控装置的各运行状态的异常情况；若距上一次接收到主测控装置发送的状态监测报文的时间超过设定时间，认为主测控装置的各运行状态均异常。

驱动层模块判断与各运行状态信息对应的运行状态是否异常的方法包括如下步骤：

驱动层模块根据应用层模块发送的过程层通信任务状态信息及相关通信硬件工作状态信息，判断过程层GOOSE报文发送是否中断，若过程层GOOSE报文发送中断，认为过程层通信状态异常；

驱动层模块根据应用层模块发送的站控层通信任务状态信息及相关通信硬件工作状态信息，判断站控层GOOSE报文及MMS报文发送是否中断，若站控层GOOSE报文和MMS报文发送均中断，认为站控层通信状态异常；

驱动层模块分析应用层模块的各功能任务，若应用层模块的任一功能任务异常挂起，认为测控功能状态异常。

驱动层模块判断与各运行状态信息对应的运行状态是否异常的方法还包括：

驱动层模块分析距离上一次接收到应用层模块发送的运行状态信息的时间是否超过设定的时间，若距离上一次接收到运行状态信息的时间超过设定时间，认为与该运行状态信息对应的运行状态异常。

进一步的，方法还包括：主测控装置将各进行标记的运行状态信息和间隔号按照约定的报文规范进行组包，将组包的状态监测报文发送至集中式后备测控装置。

进一步的，集中式后备测控装置根据状态监测报文获取间隔号和进行标记的运行状态信息。

所述方法还包括：

判断接收的状态监测报文的CRC码是否发生变化；

如果CRC码发生变化，集中式后备测控装置根据各进行标记的运行状态信息分析主测控装置的各运行状态的异常情况；否则，集中式后备测控装置不分析主测控装置各运行状态的异常情况。

第三方面，本发明还提供了一种后备测控投退判断系统，所述系统包括主测控装置、集中式后备测控装置；

所述集中式后备测控装置包括：用于分析统计主测控装置的各运行状态的异常情况的报文处理模块,所述运行状态包括过程层通信状态、站控层通信状态、测控功能状态；用于在主测控装置的各运行状态全部异常或距上一次接收到主测控装置发送的状态监测报文的时间超过设定时间时，投入与间隔号对应的后备测控的备用测控启动模块；用于在主测控装置的运行状态部分异常时，发出该主测控装置的异常告警信息的告警模块。

第四方面，本发明还提供了一种后备测控投退判断方法，所述方法包括如下步骤：

分析统计主测控装置的各运行状态的异常情况；所述运行状态包括过程层通信状态、站控层通信状态、测控功能状态；

若主测控装置的各运行状态全部异常或集中式后备测控装置距上一次接收到主测控装置发送的状态监测报文的时间超过设定时间，启动与该主测控装置的间隔号对应的后备测控；

在后备测控已经投入运行的情况下，若主测控装置的各运行状态由全部异常变为全部正常或部分异常，退出与该主测控装置的间隔号对应的后备测控。

进一步的，后备测控投退判断方法还包括：

当主测控装置的各运行状态由全部正常变为部分异常，后备测控装置发出该主测控装置的异常告警信息；

当主测控装置的各运行状态由全部异常变为部分异常时，后备测控装置发出该主测控装置的异常告警信息。

本发明提供的一种主测控装置运行状态监测方法、系统及后备测控投退判断方法及系统，主测控装置判断与本主测控装置各运行状态信息对应的运行状态是否异常，并根据判断结果对各运行状态信息进行标记，将本主测控装置对应的间隔号和进行标记的运行状态信息按照约定的报文规范进行组包，将组包的状态监测报文发送至集中式后备测控装置，集中式后备测控装置分析统计主测控装置各运行状态是否异常，并根据分析统计结果，选择投入对应的后备测控或退出当前的后备测控，方案降低了集中式后备测控装置对主测控装置进行状态监测的复杂程度，使监测得到的状态更全面，降低了技术开发和工程维护成本。

附图说明

图1是根据本发明实施例提供的一种集中式后备测控装置、站控层网络、主测控装置的主要架构；

图2是本发明提供的主测控运行状态监测及后备测控投退判断方法的流程图；

图3 为图2中监测报文的具体数据结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本实施例提供一种主测控装置运行状态监测方法、系统及后备测控投退判断方法及系统，参照图1，系统包括主测控装置、集中式后备测控装置、站控层网络；

主测控装置在变电站中按间隔布置，具备变电站运行状态监测、设备控制和网络通信功能；主测控装置包括通信模块、应用层模块、驱动层模块；

驱动层模块包括用于根据应用层模块发送的多个运行状态信息，判断与各运行状态信息对应的运行状态是否异常，并根据判断结果对各运行状态信息进行标记的状态监测模块，所述状态监测模块中设有状态监测程序，主测控装置运行状态监测程序运行在驱动层模块；

应用层模块和驱动层模块之间耦合度较小，数据的交互通过接口函数调用实现，应用层模块的程序故障不会影响驱动层模块的运行；应用层模块程序调用接口函数向状态监视程序发送间隔号和运行状态信息，运行状态信息包括过程层通信异常状态信息、站控层通信异常状态信息、测控功能异常状态信息；

驱动层模块将进行标记的运行状态异常信息和间隔号按照约定的报文规范进行组包，并调用通信模块将组包后的状态监测报文发送至站控层网络。

站控层网络是变电站连接后台监测设备和间隔层设备的网络；站控层网络由站控层交换机设备组成，主测控装置和集中式后备测控装置均接入站控层交换机；站控层网络将接收的状态监测报文发送至集中式后备测控装置。

集中式后备测控装置是运行了多个间隔测控的后备装置，在一个例子中，集中式后备测控装置是运行了15~20个间隔测控的后备装置；集中式后备测控装置具备对多个实体测控装置的状态报文进行接收和分析的功能，该装置在监测到主测控装置运行状态全部异常时可自动投入相应的间隔测控；

集中式后备测控装置包括：用于解析间隔号获取与间隔号对应的主测控装置信息，并根据进行标记的各运行状态信息分析统计该主测控装置的运行状态是否异常的报文处理模块；用于在主测控装置的运行状态全部异常或距离上一次接收到主测控装置发送的状态监测报文的时间超过设定时间时，投入与该主测控装置的间隔号对应的后备测控的备用测控启动模块；用于在主测控装置的运行状态信息部分异常时，发出该主测控装置的异常告警信息的告警模块。

集中式后备测控装置还包含网络通信模块，用于从站控层网络实时获取各主测控装置发送的状态监测报文，集中对多间隔进行信号采集和状态分析。

参照图2本发明实施还提供了一种可通过上述系统实现的主测控装置运行状态监测，并根据监测结果选择投入对应的后备测控或退出当前的后备测控的方法，方法包括如下步骤：

步骤1：主测控装置统计自身间隔号及运行状态信息，进行运行状态的判断、判断结果的标记、将间隔号和进行标记的运行状态信息组包后发送至站控层网络；

步骤1.1：统计自身间隔号及运行状态信息；

主测控装置的应用层模块程序调用接口函数向驱动层模块的状态监测程序发送间隔号和运行状态信息，驱动层模块提供接口函数供应用层模块写入运行状态信息和间隔号；

在一个例子中，运行状态信息包括过程层通信异常状态信息、站控层通信异常状态信息、测控功能异常状态信息，三种信息分别对应过程层通信状态、站控层通信状态、测控功能状态；

其中，过程层通信异常状态信息、站控层通信异常状态信息是由应用层模块相关通信任务调用驱动层模块提供的接口将通信状态发给驱动层模块的状态监视模块，该通信状态信息包括通信任务本身的状态和相关硬件的工作状态。

步骤1.2：判断与运行状态信息对应的运行状态是否异常并对判断结果进行标记；

过程层通讯状态异常和站控层通讯状态异常是指主测控装置不能正常向过程层网络和站控网络发送GOOSE报文或MMS报文；测控功能状态异常是指主测控装置的测控功能出现了异常；

主测控装置的驱动层模块包括状态监测模块，状态监测模块包括过程层通信异常监视模块、站控层通信异常监视模块、测控功能异常状态监视模块：

过程层通信异常监视模块用于监视应用层发送的过程层的报文收发任务和相关的通信硬件工作状态，并根据过程层通信任务状态信息及相关通信硬件工作状态信息，判断过程层GOOSE报文发送是否中断，若过程层GOOSE报文发送中断，认为过程层通信状态异常；将过程层通信异常状态信息的异常状态值置为1；否则，将过程层通信异常状态信息的异常状态值置为0，表示对应的过程层通信状态正常；

站控层通信异常监视模块用于监视站控层的报文收发任务和相关的通信硬件工作状态，根据站控层通信任务状态信息及相关通信硬件工作状态信息，判断站控层GOOSE报文及MMS报文发送是否中断，若站控层GOOSE报文和MMS报文发送均中断，认为站控层通信状态异常，将站控层通信异常状态信息的异常状态值置为1；否则，将站控层通信异常状态信息的异常状态值置为0，表示对应的站控层通信状态正常；

测控功能异常状态监视模块用于监视应用层模块的各个测控功能任务是否正常，若应用层模块的任一功能任务异常挂起，表示测控功能状态异常，将测控功能异常状态信息的异常状态值置为1；否则，将测控功能异常状态信息的异常状态值置为0，表示对应的测控功能状态正常；

若主测控装置的驱动层模块距离上一次接收应用层模块发送的运行状态信息的时间超过设定时间，认为与该运行状态信息对应的运行状态异常，将对应的运行状态信息的异常状态值置为1。

步骤1.3：获取并发送状态监测报文

主测控装置驱动层模块在获取间隔号和3种进行标记的运行状态信息后，将进行标记的运行状态信息和间隔号通过约定的报文规范进行组包，然后调用通信模块将状态监测报文通过站控层网络发送至集中式后备测控装置；

状态监测报文如图3所示，其中1个字节的间隔号是指主装置在变电站中的编号，该编号在变电站调试阶段由工程人员同时在主测控装置和集中式后备测控中设定并做好关联，集中式后备测控根据该间隔号判断启动哪个间隔的后备测控功能。4个字节的运行状态，使用bit0、bit1、bit2分别表示“过程层通信状态”、 “站控层通信状态”、 “测控功能状态”，其它29个bit位可以作为其他可监测状态的扩展；

状态监测报文是在链路层交互的MAC广播帧，是一种单向报文，包含主测控装置的多种运行状态信息，只从主测控装置发给集中式后备测控装置，报文为MAC帧报文，在链路层进行通信，因此报文结构简单，包括基本的源和目的MAC地址、报文类型、间隔号、状态信息和帧校验；

采用广播的通信方式实现简单，无需复杂的报文订阅和重发机制；状态监测报文是在链路层交互的MAC广播帧，因为结构简单、数据量少，所以占用的CPU和网络资源少。

为了保证主测控装置的运行状态变化能够及时反馈到集中式后备测控，在运行状态信息不发生变化的情况下，主测控装置的状态监测报文发送间隔时间为秒级，但在状态数据发生变化时，为了更快将状态监测报文送达集中式后备测控装置，主测控装置会以毫秒级时间间隔连续向集中式后备测控装置发送多帧内容相同的状态监测报文：在一个例子中，在运行状态信息不发生变化时，以5s的时间间隔向站控层网络发送状态监测报文；在运行状态信息发生变化时以5ms的时间间隔向站控层网络连续发送5帧状态监测报文，此后恢复5s发送间隔；

主测控装置的驱动层模块周期扫描应用层模块的所有运行状态信息，当本次扫描结果与上一次扫描结果不同时则认为运行状态信息发生了变化，否则认为运行状态信息未发生变化。

步骤2：集中式后备测控装置接收并解析各主测控装置的状态监测报文，对主测控装置运行状态进行监测；

集中式后备测控装置的报文处理模块在收到根据步骤1获取的状态监测报文后，对状态监测报文进行解包，并先检查4字节的CRC校验码：如果当前的状态监测报文的CRC校验码和上一状态监测报文的CRC校验码相同，认为主测控装置的运行状态没有发生变化，集中式后备测控装置不进一步分析各进行标记的运行状态信息；如果CRC校验码发生变化，集中式后备测控装置通过解析状态监测报文获取间隔号和进行标定的运行状态信息，解析进行标记的运行状态信息，分析该主测控装置的各运行状态是否异常；

在对间隔号和进行标记的运行状态信息进行解析时，首先解析间隔号，通过解析间隔号判断是从哪个主测控装置发送过来的状态监测报文，然后解析其他3个进行标记的运行状态信息，统计该主测控装置的各运行状态的异常情况。

步骤3：根据步骤2分析统计的主测控装置的各运行状态的异常情况，判断投入对应的后备测控或退出当前的后备测控；

如果接收的3个进行标记的运行状态信息的异常状态值置全为1，表示3个进行标记的运行状态信息对应的3个运行状态全部异常，集中式后备测控装置的备用测控启动模块启动相应间隔号对应的后备测控功能；

如果3个进行标记的运行状态信息中，部分进行标记的运行状态信息的异常状态值置为1，部分进行标记的运行状态信息的异常状态值置为0，表示3个进行标记的运行状态信息对应的3个运行状态部分异常，集中式后备测控装置的告警模块则发出和间隔号对应的主测控装置的异常告警以提示运维人员处理；

如果集中式后备测控装置长时间未收到主测控装置的运行状态监测报文，同样认为主测控装置所有运行状态异常；在一个例子中，如果集中式后备测控装置超过30s未收到主测控装置发送的状态监测报文，则认为主测控装置故障或退出运行，集中式后备测控装置将3种状态信息作全部异常处理，启动与主测控装置间隔号相同的后备测控功能。

启动相应的后备测控后，集中式后备测控装置继续获取和解析各间隔号对应的主测控装置信息，并根据各进行标记的运行状态信息分析统计该主测控装置的各运行状态的异常情况：若主测控装置的运行状态由全部异常变为部分异常，退出相应的后备测控并发出对该主测控装置的异常告警；若主测控装置的运行状态由全部异常变为全部正常，退出相应的后备测控。

本发明实施例提供的主测控装置运行状态监测方法、系统及后备测控投退判断方法及系统，本发明提供的方案除了监测主测控装置的站控层和过程层MMS及GOOSE报文发送状态还监测了主测控装置的其他功能异常状态，解决了现有技术中只通过直接检测主测控装置发出的站控层或过程层GOOSE报文来判断主测控装置运行状态而产生的局限性和不能完全反应主测控装置运行状态的问题，使对主测控装置运行状态的监测更加简单、全面；本发明提供的方案降低了集中式后备测控装置对主测控装置进行状态监测的复杂程度，使监测得到的状态更全面，使根据主测控装置运行状态监测结果判断后备测控投退的方法更加简单，降低了技术开发和工程维护成本。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种主测控装置运行状态监测系统，其特征在于，系统包括主测控装置、集中式后备测控装置；

主测控装置包括应用层模块、驱动层模块；所述驱动层模块用于获取应用层模块发送的运行状态信息和间隔号，判断与各运行状态信息对应的运行状态是否异常，并根据判断结果对各运行状态信息进行标记；所述运行状态包括过程层通信状态、站控层通信状态、测控功能状态；

集中式后备测控装置用于根据间隔号获取与间隔号对应的主测控装置信息，根据各进行标记的运行状态信息分析统计该主测控装置的各运行状态的异常情况；

集中式后备测控装置还用于根据距上一次接收到主测控装置发送的状态监测报文的时间，判断主测控装置的各运行状态的异常情况；若距上一次接收到主测控装置发送的状态监测报文的时间超过设定时间，认为主测控装置的各运行状态均异常。

2.一种主测控装置运行状态监测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

主测控装置的驱动层模块获取应用层模块发送的间隔号和运行状态信息，判断与各运行状态信息对应的运行状态是否异常，并根据判断结果对各运行状态信息进行标记；所述运行状态包括过程层通信状态、站控层通信状态、测控功能状态；

集中式后备测控装置根据间隔号获取与间隔号对应的主测控装置信息，并根据各进行标记的运行状态信息分析统计该主测控装置的各运行状态的异常情况；

集中式后备测控装置还根据距上一次接收到主测控装置发送的状态监测报文的时间，判断主测控装置的各运行状态的异常情况；若距上一次接收到主测控装置发送的状态监测报文的时间超过设定时间，认为主测控装置的各运行状态均异常。

3.根据权利要求2所述的主测控装置运行状态监测方法，其特征在于，驱动层模块判断与各运行状态信息对应的运行状态是否异常的方法包括如下步骤：

驱动层模块根据应用层模块发送的过程层通信任务状态信息及相关通信硬件工作状态信息，判断过程层GOOSE报文发送是否中断，若过程层GOOSE报文发送中断，认为过程层通信状态异常；

驱动层模块根据应用层模块发送的站控层通信任务状态信息及相关通信硬件工作状态信息，判断站控层GOOSE报文及MMS报文发送是否中断，若站控层GOOSE报文和MMS报文发送均中断，认为站控层通信状态异常；

驱动层模块分析应用层模块的各功能任务，若应用层模块的任一功能任务异常挂起，认为测控功能状态异常。

4.根据权利要求3所述的主测控装置运行状态监测方法，其特征在于，驱动层模块判断与各运行状态信息对应的运行状态是否异常的方法还包括：

驱动层模块分析距离上一次接收到应用层模块发送的运行状态信息的时间是否超过设定的时间，若距离上一次接收到运行状态信息的时间超过设定时间，认为与该运行状态信息对应的运行状态异常。

5.根据权利要求2所述的主测控装置运行状态监测方法，其特征在于，所述方法还包括：主测控装置将各进行标记的运行状态信息和间隔号按照约定的报文规范进行组包，将组包的状态监测报文发送至集中式后备测控装置。

6.根据权利要求5所述的主测控装置运行状态监测方法，其特征在于，集中式后备测控装置根据状态监测报文获取间隔号和进行标记的运行状态信息。

7.根据权利要求5所述的主测控装置运行状态监测方法，其特征在于，所述方法还包括：

判断接收的状态监测报文的CRC码是否发生变化；

如果CRC码发生变化，集中式后备测控装置根据各进行标记的运行状态信息分析统计主测控装置的各运行状态的异常情况；否则，集中式后备测控装置不分析主测控装置各运行状态的异常情况。

8.一种后备测控投退判断系统，其特征在于，所述系统包括主测控装置、集中式后备测控装置；所述集中式后备测控装置包括：

用于分析统计主测控装置的各运行状态的异常情况的报文处理模块,所述运行状态包括过程层通信状态、站控层通信状态、测控功能状态；

用于在主测控装置的各运行状态全部异常或距上一次接收到主测控装置发送的状态监测报文的时间超过设定时间时，投入与间隔号对应的后备测控的备用测控启动模块；

用于在主测控装置的运行状态部分异常时，发出该主测控装置的异常告警信息的告警模块。

9.一种后备测控投退判断方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

分析统计主测控装置的各运行状态的异常情况；所述运行状态包括过程层通信状态、站控层通信状态、测控功能状态；

若主测控装置的各运行状态全部异常或距上一次接收到主测控装置发送的状态监测报文的时间超过设定时间，投入与该主测控装置的间隔号对应的后备测控；

当主测控装置的各运行状态由全部异常变为全部正常或部分异常，退出与该主测控装置的间隔号对应的后备测控。

10.根据权利要求9所述的后备测控投退判断方法，其特征在于，所述方法还包括：

当主测控装置的各运行状态由全部正常变为部分异常，后备测控装置发出该主测控装置的异常告警信息；

当主测控装置的各运行状态由全部异常变为部分异常时，后备测控装置发出该主测控装置的异常告警信息。