CN110417834B - 一种多变电站带时标量测数据断面传输方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多变电站带时标量测数据断面传输方法及系统，包括变电站采集变电站内多间隔带时标量测数据，生成单个变电站带时标量测数据断面；调度主站根据预先定义的传输时延测试获得各变电站的实际时延，基于各变电站的实际时延，调用预先定义的变电站侧服务接口进行多个变电站带时标量测数据断面的同步传输。通过上述方案避免了因冲击负荷的阶跃变化，导致主站无法及时准确接收冲击负荷变化量测数据的问题，提升主厂站状态估计计算精度，进而提升调度主站监控业务水平。

Description

一种多变电站带时标量测数据断面传输方法及系统

技术领域

本发明属于电力自动化技术领域，具体涉及一种多变电站带时标量测数据断面传输方法及系统。

背景技术

智能电网调度技术支持系统的许多功能实现都基于广泛的、优质的电网量测数据基础。传统的电网调度自动化数据是通过在厂站自动化系统中以秒级的采集更新速度采集，通过传输协议和通道送到调度控制中心。主站系统以数据变化超越一定范围为控制阈值更新，为电网调度提供基本符合电网实际运行状况的数据信息。系统一般会应用状态估计的方法在电网模型中研究量测数据，检验数据信息的合理性、正确性，为维护信息质量提供参考。

随着近些年工业技术的发展，大规模的电炉炼钢、大型起重机械、高速电气车辆等冲击性电力负荷在电网中不断增加，导致电网稳态运行中存在着对负荷点周边状态参量产生较大影响的秒级跃变负荷。在足够大的电网容量支持下，冲击负荷尚不影响电网正常运行，但电网调度技术支持系统中用于分析量测数据质量的状态估计应用需要良好的稳态数据为基础，而这些冲击负荷对这些慢速连续变化的量测数据产生了影响，导致冲击负荷周边的量测数据来不及上送主站调度技术支持系统，主站无法同步接收到冲击负荷周边的这些变化量测数据，进而影响了数据接收的实时性以及状态估计计算结果的正确性，而目前尚没有一种有效的手段来解决该问题。

发明内容

本发明提供一种多变电站带时标量测数据断面传输方法及系统，避免了因冲击负荷的阶跃变化，导致主站无法及时准确接收冲击负荷变化量测数据的问题，提升主厂站状态估计计算精度，进而提升调度主站监控业务水平。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种多变电站带时标量测数据断面传输方法，，包括：

变电站采集变电站内多间隔带时标量测数据，生成单个变电站带时标量测数据断面；

调度主站根据预先定义的传输时延测试获得各变电站的实际时延；

调度主站基于所述各变电站的实际时延，调用预先定义的变电站侧服务接口进行多个变电站带时标量测数据断面的同步传输。

优选的，所述变电站采集变电站内多间隔带时标的量测数据，生成单个变电站带时标量测数据断面包括：

变电站根据预先定义的采样周期，向多个间隔的测控装置获取量测数据集中的量测数据值，并按照所述变电站的读取数据集值接口的请求时间统一修改数据时标，形成变电站带时标量测数据断面，并将变电站带时标量测数据断面进行存储。

进一步地，所述变电站采集变电站内多间隔带时标的量测数据之前还包括：调度主站在变电站上配置客户端，设置读取数据集值接口的请求时间。

进一步地，所述客户端包括IEC61850客户端、MODBUS客户端和IEC 61131-3客户端。

进一步地，所述将变电站带时标量测数据断面进行存储包括：

按照采集的量测数据断面时标，采用无损的LZ77字典压缩算法对变电站带时标量测数据断面包含的浮点值、数据索引和数据品质位进行压缩；

将压缩后的数据在数据通信网关机内存中以更新覆盖的方式存储于预设时间内的带时标量测数据断面；

其中，在所述压缩过程中，以数据索引为关键字建立Hash索引散列表。

优选的，所述传输时延测试包括：

调度主站采用时延测试接口进行主站间数据传输时延的乒乓测试；

所述时延测试接口支持的传输模式包括：主站请求响应和订阅发布。

进一步地，所述调度主站采用时延测试接口进行主站间数据传输时延的乒乓测试包括：

调度主站通过前置机，向调用多个变电站时延测试接口发送时延测试请求；

各变电站在收到时延测试请求后，返回测试报文；

调度主站在接收到测试报文后，记录各变电站从请求发出到响应返回的时延长度S₁、S₂、S₃……S_n秒。

优选的，所述调度主站基于各变电站的实际时延，调用预先定义的变电站侧服务接口进行多个变电站带时标量测数据断面的同步传输包括：

所述预先定义的变电站侧服务接口包括订阅/发布接口；

调度主站调用订阅/发布接口，设置变电站的发布间隔周期为S秒；

变电站按照S秒的周期间隔将缓存的带时标量测数据断面发送给调度主站。

优选的，所述调度主站基于各变电站的实际时延，调用预先定义的变电站侧服务接口进行多个变电站带时标量测数据断面的同步传输包括：

所述预先定义的变电站侧服务接口包括请求响应接口；

调度主站调用请求响应接口，依据各变电站的实际时延和所述间隔周期计算得到各变电站的请求间隔：S-S₁、S-S₂、S-S₃……S-S_n；

调度主站依据所述各变电站的请求间隔，依次发送带时标量测数据断面请求；

变电站在收到请求命令后，返回缓存中的带时标量测数据断面到所述调度主站。

一种多变电站带时标量测数据断面传输系统，包括：

采集模块，用于变电站采集变电站内多间隔带时标量测数据，生成单个变电站带时标量测数据断面；

测试模块，用于调度主站根据预先定义的传输时延测试获得的各变电站的实际时延；

传输模块，用于调度主站基于所述各变电站的实际时延，调用预先定义的变电站侧服务接口进行多个变电站带时标量测数据断面的同步传输。

优选的，所述采集模块，包括：

配置单元，用于在变电站采集变电站内多间隔带时标的量测数据之前，调度主站在变电站上配置客户端，设置读取数据集值接口的请求时间；

生成单元，用于变电站根据预先定义的采样周期，向多个间隔的测控装置获取量测数据集中的量测数据值，并按照所述变电站的读取数据集值接口的请求时间统一修改数据时标，形成变电站带时标量测数据断面，并将变电站带时标量测数据断面进行存储。

进一步地，所述生成单元包括：

压缩子单元，用于按照采集的量测数据断面时标，采用无损的LZ77字典压缩算法对变电站带时标量测数据断面包含的浮点值、数据索引和数据品质位进行压缩；

更新子单元，用于将压缩后的数据在数据通信网关机内存中以更新覆盖的方式存储于预设时间内的带时标量测数据断面；

建立子单元，用于在压缩过程中，以数据索引为关键字建立Hash索引散列表。

优选的，所述测试模块，包括：乒乓测试单元，用于采用时延测试接口进行主站间数据传输时延的乒乓测试。

进一步地，所述乒乓测试单元包括：

调度子单元，用于调度主站通过前置机，向调用多个变电站时延测试接口发送时延测试请求；

响应子单元，用于各变电站在收到时延测试请求后，返回测试报文，调度主站在接收到测试报文后，记录各变电站从请求发出到响应返回的时延长度S₁、S₂、S₃……S_n秒。

优选的，所述传输模块包括：

发送单元，用于调度主站调用订阅/发布接口，设置变电站的发布间隔周期为S秒；变电站按照S秒的周期间隔将缓存的带时标量测数据断面发送给调度主站；

计算单元，用于调度主站调用请求响应接口，依据各变电站的实际时延和所述间隔周期计算得到各变电站的请求间隔：S-S₁、S-S₂、S-S₃……S-S_n；

交互单元，用于调度主站依据所述各变电站的请求间隔，依次发送带时标量测数据断面请求；变电站在收到请求命令后，返回缓存中的带时标量测数据断面到所述调度主站。

本发明的有益效果：

本发明提供一种多变电站带时标量测数据断面传输方法及系统，变电站采集变电站内多间隔带时标量测数据，生成单个变电站带时标量测数据断面；调度主站根据预先定义的传输时延测试获得各变电站的实际时延，基于各变电站的实际时延，调用预先定义的变电站侧服务接口进行多个变电站带时标量测数据断面的同步传输，快速生成消除量测不同步影响的实时数据理想断面，提高状态估计计算分析准确性，解决了电炉炼钢、大型起重机械、高速电气车辆等冲击性电力负荷给电网状态估计等分析类业务功能带来计算用量测数据断面不一致的问题。通过上述方案避免了因冲击负荷的阶跃变化，导致主站无法及时准确接收冲击负荷变化量测数据的问题，提升主厂站状态估计计算精度，进而提升调度主站监控业务水平。

附图说明

图1是本发明提供的实施例中多变电站带时标量测数据断面传输方法流程图；

图2是本发明提供的实施例中基于服务化通信协议的多变电站带时标量测数据断面同步传输示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

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。

在常规的电网状态估计功能中，数据误差被认为是量测引起的，采集时差引起的误差也作为量测误差处理。当电网发生事故时，其功率变化较快，数据时差造成的量测误差不可忽视，所获取的SCADA时间断面将给状态估计引入较大的量测误差，使得估计结果与实际相差甚远，严重情况下甚至造成状态估计不收敛。

本发明围绕提升电网基础自动化数据质量和稳态数据的时间一致性开展工作，提出基于时标量测的稳态数据在主厂站传输过程中的时延处理解决方案，实现可快速生成消除量测不同步影响的实时数据理想断面，能够有效提高状态估计计算分析准确性，进而提升状态估计合格率等运行指标，为调度分析决策建立更为精确的信息基础。

本发明提供了一种多变电站带时标量测数据断面传输方法，基于电力系统通用服务协议，以获取带时标量测数据的状态估计理想断面为目标，分别从变电站多间隔带时标量测数据采集、基于服务化通信协议的多变电站带时标量测数据传输、主站带时标量测断面数据提取进行展开说明，提出的方法如图1所示，包括：

S101变电站采集变电站内多间隔带时标量测数据，生成单个变电站带时标量测数据断面；

S102调度主站根据预先定义的传输时延测试获得各变电站的实际时延；

S103调度主站基于所述各变电站的实际时延，调用预先定义的变电站侧服务接口进行多个变电站带时标量测数据断面的同步传输。

步骤S101中所提出的变电站多间隔带时标量测数据采集方法是通过IEC61850通信协议实现多间隔量测数据的采集，考虑冲击负荷的量测变化阶跃周期在800ms以上，采用400ms采样间隔来获取测控装置量测数据，形成单个变电站带时标量测数据断面，具体生成方法如下：

在变电站数据通信网关机上配置IEC61850客户端，设置读取数据集值接口的请求时间；

启动IEC61850客户端，根据预先定义的采样周期，向多个间隔的测控装置获取量测数据集中的量测数据值，并按照数据通信网关机的读取数据集值接口的请求时间统一修改数据时标，形成变电站带时标量测数据断面。

在采集到多间隔带时标量测数据断面后，考虑主站请求量测数据断面的延时可能，需要对400ms间隔的断面数据进行压缩缓存，并提供请求响应和订阅发布两种服务接口，供主站按需调用。因此在获得变电站带时标量测数据断面后要将变电站带时标量测数据断面进行存储：

按照采集的量测数据断面时标，采用无损的LZ77字典压缩算法对变电站带时标量测数据断面包含的浮点值、数据索引和数据品质位进行压缩；

将压缩后的数据在数据通信网关机内存中以更新覆盖的方式存储于预设时间内的带时标量测数据断面；其中，在压缩过程中，以数据索引为关键字建立Hash索引散列表。

如图2所示，步骤S102中，调度主站根据预先定义的传输时延测试获得各变电站的实际时延包括：

采用时延测试接口进行主站间数据传输时延的乒乓测试；

调度主站通过前置机，向调用多个变电站时延测试接口发送时延测试请求；

各变电站在收到时延测试请求后，返回测试报文，调度主站在接收到测试报文后，记录各变电站从请求发出到响应返回的时延长度S₁、S₂、S₃……S_n秒；

其中，时延测试接口支持的传输模式包括：主站请求响应和订阅发布。

在单个变电站实现量测数据断面的缓存后，考虑多个变电站与调控主站之间的数据传输时延存在差异，而且也不能保证调度主站所辖的多个变电站时标一致，需要首先测试主站与变电站间的数据传输时延，在获取时延的基础上采用服务的方式来召唤变电站量测数据断面，从而实现多个变电站的量测数据断面同步。

步骤S103中，根据测试获得的实际时延调用预先定义的变电站侧服务接口进行多个变电站带时标量测数据断面的同步传输中，预先定义的变电站侧服务接口包括：订阅/发布接口和请求响应接口；

在传输执行前，可通过判断变电站的运行状态或传输目的分情况进行。在正常运行期间，调度主站变电站的发布间隔周期为S秒，变电站接收到订阅命令后，按照S秒的周期间隔将缓存的带时标量测数据断面发送给调度主站；

在调度主站需要进行带时标量测数据断面统计分析时，调用请求响应接口，依据各变电站的实际时延和所述间隔周期计算得到各变电站的请求间隔：S-S₁、S-S₂、S-S₃……S-S_n；

依据各变电站的请求间隔依次向多个变电站请求带时标量测数据断面；

变电站在收到请求命令后，返回缓存中的带时标量测数据断面到所述调度主站，主站接收到多个变电站的带时标量测数据断面后完成统计分析。

基于同一发明构思，本发明还提供一种多变电站带时标量测数据断面传输系统，包括：

采集模块，用于变电站采集变电站内多间隔带时标量测数据，生成单个变电站带时标量测数据断面；

测试模块，用于调度主站根据预先定义的传输时延测试获得的各变电站的实际时延；

传输模块，用于调度主站基于所述各变电站的实际时延，调用预先定义的变电站侧服务接口进行多个变电站带时标量测数据断面的同步传输。

其中，采集模块，包括：

配置单元，用于在变电站采集变电站内多间隔带时标的量测数据之前，调度主站在变电站上配置客户端，设置读取数据集值接口的请求时间；

生成单元，用于变电站根据预先定义的采样周期，向多个间隔的测控装置获取量测数据集中的量测数据值，并按照所述变电站的读取数据集值接口的请求时间统一修改数据时标，形成变电站带时标量测数据断面，并将变电站带时标量测数据断面进行存储。

生成单元还包括：压缩子单元，用于按照采集的量测数据断面时标，采用无损的LZ77字典压缩算法对变电站带时标量测数据断面包含的浮点值、数据索引和数据品质位进行压缩；

更新子单元，用于将压缩后的数据在数据通信网关机内存中以更新覆盖的方式存储于预设时间内的带时标量测数据断面；

建立子单元，用于在压缩过程中，以数据索引为关键字建立Hash索引散列表。

测试模块，包括乒乓测试单元，用于采用时延测试接口进行主站间数据传输时延的乒乓测试。乒乓测试单元还包括：调度子单元，用于调度主站通过前置机，向调用多个变电站时延测试接口发送时延测试请求；

响应子单元，用于各变电站在收到时延测试请求后，返回测试报文，调度主站在接收到测试报文后，记录各变电站从请求发出到响应返回的时延长度S₁、S₂、S₃……S_n秒。

传输模块包括：发送单元，用于调度主站调用订阅/发布接口，设置变电站的发布间隔周期为S秒；变电站按照S秒的周期间隔将缓存的带时标量测数据断面发送给调度主站；

计算单元，用于调度主站调用请求响应接口，依据各变电站的实际时延和所述间隔周期计算得到各变电站的请求间隔：S-S₁、S-S₂、S-S₃……S-S_n；

交互单元，用于调度主站依据所述各变电站的请求间隔，依次发送带时标量测数据断面请求；变电站在收到请求命令后，返回缓存中的带时标量测数据断面到所述调度主站。

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保护范围之内。

Claims (7)

1.一种多变电站带时标量测数据断面传输方法，其特征在于，包括：

变电站采集变电站内多间隔带时标量测数据，生成单个变电站带时标量测数据断面；

调度主站根据预先定义的传输时延测试获得各变电站的实际时延；

调度主站基于所述各变电站的实际时延，调用预先定义的变电站侧服务接口进行多个变电站带时标量测数据断面的同步传输；

所述传输时延测试包括：

调度主站采用时延测试接口进行主站间数据传输时延的乒乓测试；

所述时延测试接口支持的传输模式包括：主站请求响应和订阅发布；

所述调度主站采用时延测试接口进行主站间数据传输时延的乒乓测试包括：

调度主站通过前置机，向调用多个变电站时延测试接口发送时延测试请求；

各变电站在收到时延测试请求后，返回测试报文；

调度主站在接收到测试报文后，记录各变电站从请求发出到响应返回的时延长度S₁、S₂、S₃……S_n秒；

所述调度主站基于各变电站的实际时延，调用预先定义的变电站侧服务接口进行多个变电站带时标量测数据断面的同步传输包括：

所述预先定义的变电站侧服务接口包括订阅/发布接口；

调度主站调用订阅/发布接口，设置变电站的发布间隔周期为S秒；

变电站按照S秒的周期间隔将缓存的带时标量测数据断面发送给调度主站；

所述调度主站基于各变电站的实际时延，调用预先定义的变电站侧服务接口进行多个变电站带时标量测数据断面的同步传输包括：

所述预先定义的变电站侧服务接口包括请求响应接口；

调度主站调用请求响应接口，依据各变电站的实际时延和所述间隔周期计算得到各变电站的请求间隔：S-S₁、S-S₂、S-S₃……S-S_n；

调度主站依据所述各变电站的请求间隔，依次发送带时标量测数据断面请求；

变电站在收到请求命令后，返回缓存中的带时标量测数据断面到所述调度主站。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述变电站采集变电站内多间隔带时标的量测数据，生成单个变电站带时标量测数据断面包括：

变电站根据预先定义的采样周期，向多个间隔的测控装置获取量测数据集中的量测数据值，并按照所述变电站的读取数据集值接口的请求时间统一修改数据时标，形成变电站带时标量测数据断面，并将变电站带时标量测数据断面进行存储。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述变电站采集变电站内多间隔带时标的量测数据之前还包括：调度主站在变电站上配置客户端，设置读取数据集值接口的请求时间。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述客户端包括IEC61850客户端、MODBUS客户端和IEC 61131-3客户端。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将变电站带时标量测数据断面进行存储包括：

按照采集的量测数据断面时标，采用无损的LZ77字典压缩算法对变电站带时标量测数据断面包含的浮点值、数据索引和数据品质位进行压缩；

将压缩后的数据在数据通信网关机内存中以更新覆盖的方式存储于预设时间内的带时标量测数据断面；

其中，在所述压缩过程中，以数据索引为关键字建立Hash索引散列表。

6.一种多变电站带时标量测数据断面传输系统，其特征在于，包括：

采集模块，用于变电站采集变电站内多间隔带时标量测数据，生成单个变电站带时标量测数据断面；

测试模块，用于调度主站根据预先定义的传输时延测试获得的各变电站的实际时延；

传输模块，用于调度主站基于所述各变电站的实际时延，调用预先定义的变电站侧服务接口进行多个变电站带时标量测数据断面的同步传输；

所述采集模块，包括：

配置单元，用于在变电站采集变电站内多间隔带时标的量测数据之前，调度主站在变电站上配置客户端，设置读取数据集值接口的请求时间；

生成单元，用于变电站根据预先定义的采样周期，向多个间隔的测控装置获取量测数据集中的量测数据值，并按照所述变电站的读取数据集值接口的请求时间统一修改数据时标，形成变电站带时标量测数据断面，并将变电站带时标量测数据断面进行存储；

所述测试模块，包括：乒乓测试单元，用于采用时延测试接口进行主站间数据传输时延的乒乓测试；

所述乒乓测试单元包括：

调度子单元，用于调度主站通过前置机，向调用多个变电站时延测试接口发送时延测试请求；

响应子单元，用于各变电站在收到时延测试请求后，返回测试报文，调度主站在接收到测试报文后，记录各变电站从请求发出到响应返回的时延长度S₁、S₂、S₃……S_n秒；

所述传输模块包括：

发送单元，用于调度主站调用订阅/发布接口，设置变电站的发布间隔周期为S秒；

变电站按照S秒的周期间隔将缓存的带时标量测数据断面发送给调度主站；

计算单元，用于调度主站调用请求响应接口，依据各变电站的实际时延和所述间隔周期计算得到各变电站的请求间隔：S-S₁、S-S₂、S-S₃……S-S_n；

交互单元，用于调度主站依据所述各变电站的请求间隔，依次发送带时标量测数据断面请求；变电站在收到请求命令后，返回缓存中的带时标量测数据断面到所述调度主站。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述生成单元包括：

压缩子单元，用于按照采集的量测数据断面时标，采用无损的LZ77字典压缩算法对变电站带时标量测数据断面包含的浮点值、数据索引和数据品质位进行压缩；

更新子单元，用于将压缩后的数据在数据通信网关机内存中以更新覆盖的方式存储于预设时间内的带时标量测数据断面；

建立子单元，用于在压缩过程中，以数据索引为关键字建立Hash索引散列表。

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