CN110730163B - 一种变电站主辅控联动方法及变电站辅控设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变电站主辅控联动方法及变电站辅控设备，采用UDP连接方式建立主控设备与辅控设备之间的通信链路，主控设备使用UDP定制协议发送配置文件至辅控设备，辅控设备将联动配置文件中的联动数据与本地联动数据建立联动关联关系表，并可实现增量更新，实现主控相关联动设备与本地联动设备预置位的映射关系。这种主控设备和辅控设备的联动方式无需设置网络防火墙和正向隔离装置，通过对不同类型的数据进行不同的处理来提升数据传输可靠性，而且通过监控索引号与联动设备预置位的对应关系能够实现联动设备的准确控制。因此，该联动方法能够快速准确响应主控设备的联动需求，对提高变电站运行的高效性、实时性、增效防控等方面都具有重要意义。

Description

一种变电站主辅控联动方法及变电站辅控设备

技术领域

本发明涉及一种变电站主辅控联动方法及变电站辅控设备。

背景技术

目前，作为承载坚强智能电网电力流与泛在电力物联网数据流的核心——智慧变电站建设显得尤为关键。故而，在现行变电站内融合辅控系统和视频监控系统的远程监控和控制功能，实现主控系统通过发送联动信号对接入的辅助设备、视频设备和巡检机器人等进行远程监视及智能联动，完成传统变电站向智慧变电站的“变身升级”势在必行。

在现行变电站内部，如图1所示，主设备监控系统(以下称主控系统)部署在变电站安全Ⅰ区，主控系统的核心设备为主设备监控主机(简称为主控设备)，辅助设备监控系统(以下称辅控系统)部署在变电站安全Ⅱ区，辅控系统的核心设备为辅助设备监控主机(简称为辅控设备)，联动设备分布在安全Ⅳ区，Ⅰ区和Ⅱ区之间加装网络防火墙进行安全隔离，Ⅱ区与Ⅳ区之间通过正向隔离装置(安全隔离装置)进行有限的数据通信，即只允许Ⅰ、Ⅱ区向Ⅳ区单向发送任意网络报文数据，而不允许Ⅳ区向Ⅰ、Ⅱ区发送任意网络报文数据，从而保证网络传输数据安全单向传递，有效地抵御各种来自电力网络系统的恶意破坏和攻击活动，保障监控系统的安全稳定运行。

然而，结合变电站实际运行状况综合考量发现，发送数据信息需要经过网络防火墙和正向隔离装置过滤，采用网络防火墙的防护技术复杂且安全控制十分有限，使用正向隔离装置需要阻断TCP网络逻辑连接，因此，采用图1所示的网络结构的数据传输可靠性较低。同时，要实现变电站内主控系统对接入的辅助设备、视频设备和巡检机器人系统等进行远程监视及智能联动，传递实时性强的视频音频等功能，又不可避免的增加网络负载，导致数据的延迟性增大，进而降低数据的传输可靠性。

发明内容

本发明的目的是提供一种变电站主辅控联动方法及变电站辅控设备，用以解决现有的主控设备和辅控设备的联动方式的数据传输可靠性较低的问题。

为实现上述目的，本发明的方案包括一种变电站主辅控联动方法，包括以下步骤：

建立主控设备与辅控设备之间的通信链路；主控设备与辅控设备之间通过UDP通信协议进行通信；

辅控设备判别主控设备发送的数据的类型，如果主控设备发送的数据类型为配置文件，则根据配置文件建立或更新联动关联关系表，所述联动关联关系表中涉及相关联动设备的监控索引号与联动设备预置位的对应关系；如果主控设备发送的数据类型为联动信号，所述联动信号包括联动设备的监控索引号与相应的控制指令，则与所述联动关联关系表进行比对，根据所述联动关联关系表找到与联动信号对应的联动设备预置位，然后控制对应的联动设备。

首先，主控设备与辅控设备之间通过UDP通信协议进行通信，辅控设备判别主控设备发送的数据的类型，根据数据的不同类型进行不同的数据处理，其中，根据配置文件建立和更新联动关联关系表，根据联动信号并结合联动关联关系表对对应的联动设备进行控制，这种主控设备和辅控设备的联动方式无需设置网络防火墙和正向隔离装置，通过对不同类型的数据进行不同的处理来提升数据传输可靠性，而且，通过监控索引号与联动设备预置位的对应关系能够实现联动设备的准确控制，防止出现联动设备的错误控制。因此，该联动方法能够快速准确响应主控设备的联动需求，对提高变电站运行的高效性、实时性、增效防控等方面都具有重要意义。

进一步地，为了提升联动关联关系表的建立或更新的可靠性，所述根据配置文件建立或更新联动关联关系表的具体过程包括：根据第一次接收到的配置文件建立联动关联关系表，在之后每接收到一次配置文件时，对联动关联关系表进行更新。

进一步地，为了提升数据的可靠性，辅控设备接收到主控设备发送的数据时对主控设备发送的数据进行UDP报文规约一致性检测和CRC校验。

进一步地，配置文件格式采用电网通用模型描述规范CIM-E语言格式。

本发明还提供一种变电站辅控设备，所述变电站辅控设备用于与变电站主控设备和联动设备通信连接，主控设备与辅控设备之间通过UDP通信协议进行通信；辅控设备判别主控设备发送的数据的类型，如果主控设备发送的数据类型为配置文件，则根据配置文件建立或更新联动关联关系表，所述联动关联关系表中涉及相关联动设备的监控索引号与联动设备预置位的对应关系；如果主控设备发送的数据类型为联动信号，所述联动信号包括联动设备的监控索引号与相应的控制指令，则与所述联动关联关系表进行比对，根据所述联动关联关系表找到与联动信号对应的联动设备预置位，然后控制对应的联动设备。

首先，主控设备与辅控设备之间通过UDP通信协议进行通信，辅控设备判别主控设备发送的数据的类型，根据数据的不同类型进行不同的数据处理，其中，根据配置文件建立和更新联动关联关系表，根据联动信号并结合联动关联关系表对对应的联动设备进行控制，这种主控设备和辅控设备的联动方式无需设置网络防火墙和正向隔离装置，通过对不同类型的数据进行不同的处理来提升数据传输可靠性，而且，通过监控索引号与联动设备预置位的对应关系能够实现联动设备的准确控制，防止出现联动设备的错误控制。因此，该联动方法能够快速准确响应主控设备的联动需求，对提高变电站运行的高效性、实时性、增效防控等方面都具有重要意义。

进一步地，为了提升联动关联关系表的建立或更新的可靠性，所述根据配置文件建立或更新联动关联关系表的具体过程包括：根据第一次接收到的配置文件建立联动关联关系表，在之后每接收到一次配置文件时，对联动关联关系表进行更新。

进一步地，为了提升数据的可靠性，辅控设备接收到主控设备发送的数据时对主控设备发送的数据进行UDP报文规约一致性检测和CRC校验。

附图说明

图1是现有的变电站主设备监控系统、辅助设备监控系统与联动设备的网络架构图；

图2是本发明提供的变电站主设备监控系统、辅助设备监控系统与联动设备的功能示意图；

图3是本发明提供的变电站主辅控联动方法流程图。

具体实施方式

变电站主辅控联动方法实施例：

为了说明变电站主辅控联动方法，本实施例提供一种变电站主辅控联动系统，包括主控设备、辅控设备和联动设备。

主控设备主要实现变电站运行监视、操作与控制、综合信息分析、智能告警、运行管理等功能。具有根据主设备遥控预置信号和变位信号，选择设置联动对应视频预置位预览、录像等功能；支持根据主设备监控系统告警，选择设置联动对应视频预置位，联动在线监测数据采集，联动开启灯光照明等功能。辅控设备部署集成变电站在线监测、巡检机器人、视频监控、消防、安全防范、环境监测、SF6监测、照明控制等子系统。满足对安全防范系统入侵报警联动，消防系统火灾报警联动，环境监测越限告警联动，SF6监测浓度越限联动等的联动管理。

主控设备与辅控设备通信连接，辅控设备与联动设备通信连接。主控设备与辅控设备之间采用UDP通信协议实现即时通信，配置文件格式采用简洁、高效的电网通用模型描述规范CIM-E语言格式，UDP通信协议具有无需事先建立逻辑连接、实时高效单向传输即时通信、资源消耗小以及处理速度快的特征，既解决了隔离装置无法使用TCP建立连接问题，又能有效减少大数据传输造成的“网络负担”。而且，通信链路的建立过程为：首先建立一个UDP Socket并绑定固定端口，端口号优先采用9300，设置UDP数据报发送和接收对象的IP地址，之后用信号与槽的方式进行实时监听是否有数据。

图2为变电站主设备监控系统、辅助设备监控系统与联动设备的功能示意图。主控设备向辅控设备发送数据，辅控设备对主控设备发送的数据的类型进行判别。辅控设备在进行数据类型判别之前或者判别之后进行数据的有效性检测，对获取到的数据的有效性进行UDP报文规约一致性检测和CRC校验，检测报文的类型标识、数据长度以及是否丢包等，保证获取到的数据的安全性、连续性和完整性。一致性检测包括：1)通过检测报文类型标识判别是否为合法报文；2)通过检测站序号有效性判别是否为约定的站序号；3)通过检测帧序号连续性判别是否存在数据丢包现象；4)通过检测后续标志位正确性判别报文是否完整；5)通过检测有效信息起始位置与数据长度合理性判别是数据长度是否正确、数据是否存在出界。CRC校验通过对文件部分内容累加和校验用于判断数据帧的完整性和正确性。

主控设备发送的数据类型有两种，分别是配置文件和联动信号，配置文件帧标识为0x43，用于建立和更新联动关联关系表；联动信号帧标识为0x55，实现对联动设备的联动控制操作。

辅控设备对主控设备发送的数据的类型进行判别，判断数据类型是配置文件还是联动信号。如果主控设备发送的数据类型为配置文件，则根据配置文件建立或者更新联动关联关系表，该关联关系表中至少要涉及相关联动设备的监控索引号与联动设备预置位的对应关系。那么，配置文件至少包括联动设备的监控索引号和联动设备预置位信息。作为一个具体实施方式，配置文件包含所有需要联动的联动设备的遥测、遥控、遥信信息以及单项信息，单项信息包括序号、监控索引号、设备名称以及设备类型。相应地，可以建立一个数据库模型，包含analog表、control表和status表，分别存储遥测、遥控和遥信联动信息。解析配置文件，从配置文件中抽取出监控索引号，作为唯一有效标识。

那么，主控设备第一次向辅控设备发送联动信息的配置文件，辅控设备接收到该配置文件，该配置文件包含所有需要联动的联动设备的遥控、遥信、遥测信息以及单项信息，单项信息包括序号、监控索引号、设备名称以及设备类型，记录analog表、control表、status表中相同监控索引号下的监控ID，辅控设备根据该配置文件确定各监控索引号与联动设备预置位的关联关系，并建立起联动关联关系表。之后，主控设备还会向辅控设备发送配置文件，各次发送的配置文件中可能存在新的监控索引号与对应的联动设备预置位，或者之前配置文件中存在、但本次配置文件中不再存在的监控索引号与对应的联动设备预置位，或者监控索引号与对应的联动设备预置位之间的对应关系发生了变化，那么，根据每一次接收到的配置文件对建立的联动关联关系表进行更新，即在每一次接收到配置文件时，与联动关联关系表进行比对检视，筛选出需要删除、更新或者新增的联动信息点，同步更新与联动设备预置位的联动关联关系表，保证联动关联关系表实时准确。其中，将筛选结果更新到analog表、control表、status表中，而且，同步更新联动关联关系表时，更新内容包括索引ID、数据名称Name、数据描述Description、站序号StationID、监控索引号MeasID、数据类型TypeName、关联遥控LocalCtrlID、关联遥信LocalStatusID、关联遥测LocalAnalogID以及虚设备VirtualIedID。

那么，当判别出主控设备发送的数据类型为联动信号时，联动信号包括联动设备的监控索引号与相应的控制指令，这里，联动信号为设备变化信息数据，数据格式包括“站序号、监控ID、监控索引号、类型、属性、值描述、事件时标”。联动信号中的控制指令包括主设备信息和辅助设备信息两部分。其中，主设备信息包括：1)一次设备的遥控预置；2)断路器、隔离刀闸、接地刀闸等一次设备的变位信号；3)主变压器、断路器等一次设备的非电量告警信号；4)单体一次设备融合后的总告警信号；5)保护动作跳闸信号。辅助设备信息包括：1)灯光、风机、空调、水泵等设备的遥控开启命令；2)消防、安防电子围栏、门禁故障等设备遥信变位信号；3)各类在线监测、SF6、氧气等遥测告警信号；4)辅助设备融合后的总告警信号。

辅控设备将主控设备发送的联动信号与联动关联关系表进行比对，用关联关系表判断是否为有效联动点，即有效联动信号，如果根据联动关联关系表能够找到与联动信号对应的联动设备预置位，则判定联动信号为有效联动信号，那么，根据联动信号中的相关控制指令以及联动设备预置位控制对应的联动设备，实现对联动设备的远程操作，如图3所示。同时，还可以在辅控设备监控界面产生一条告警提示信息。

上述实施例中，对数据进行有效性检测的目的在于保证数据的可靠性，这只是一种优化的实施方式，作为其他的实施方式，还可以不进行数据有效性检测。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，即辅控设备判别主控设备发送的数据的类型，如果主控设备发送的数据类型为配置文件，则根据配置文件建立和更新联动关联关系表，关联关系表中涉及相关联动设备的监控索引号与联动设备预置位的对应关系；如果主控设备发送的数据类型为联动信号，联动信号包括联动设备的监控索引号与相应的控制指令，则与联动关联关系表进行比对，根据联动关联关系表找到与联动信号对应的联动设备预置位，然后控制对应的联动设备。对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

变电站辅控设备实施例：

本实施例提供一种变电站辅控设备，变电站辅控设备用于与变电站主控设备和联动设备通信连接，主控设备与辅控设备之间通过UDP通信协议进行通信；辅控设备判别主控设备发送的数据的类型，如果主控设备发送的数据类型为配置文件，则根据配置文件建立或更新联动关联关系表，所述联动关联关系表中涉及相关联动设备的监控索引号与联动设备预置位的对应关系；如果主控设备发送的数据类型为联动信号，所述联动信号包括联动设备的监控索引号与相应的控制指令，则与所述联动关联关系表进行比对，根据所述联动关联关系表找到与联动信号对应的联动设备预置位，然后控制对应的联动设备。

Claims (7)

1.一种变电站主辅控联动方法，其特征在于，包括以下步骤：

建立主控设备与辅控设备之间的通信链路；主控设备与辅控设备之间通过UDP通信协议进行通信；

辅控设备判别主控设备发送的数据的类型，如果主控设备发送的数据类型为配置文件，则根据配置文件建立或更新联动关联关系表，所述联动关联关系表中涉及相关联动设备的监控索引号与联动设备预置位的对应关系；如果主控设备发送的数据类型为联动信号，所述联动信号包括联动设备的监控索引号与相应的控制指令，则与所述联动关联关系表进行比对，根据所述联动关联关系表找到与联动信号对应的联动设备预置位，然后控制对应的联动设备；

所述配置文件包含所有需要联动的联动设备的遥测、遥控、遥信信息以及单项信息，单项信息包括序号、监控索引号、设备名称以及设备类型；

建立数据库模型，包含analog表、control表和status表，分别存储所述遥测、遥控和遥信信息；

主控设备第一次向辅控设备发送配置文件，辅控设备接收到该配置文件，记录analog表、control表和status表中相同监控索引号下的监控ID，辅控设备根据该配置文件确定各监控索引号与联动设备预置位的关联关系，并建立起联动关联关系表；

之后，主控设备继续向辅控设备发送配置文件，根据每一次接收到的配置文件对建立的联动关联关系表进行更新，即在每一次接收到配置文件时，与联动关联关系表进行比对检视，筛选出需要删除、更新或者新增的联动信息点，同步更新联动关联关系表，其中，将筛选结果更新到analog表、control表、status表中，而且，同步更新联动关联关系表时，更新内容包括索引ID、数据名称Name、数据描述Description、站序号StationID、监控索引号MeasID、数据类型TypeName、关联遥控LocalCtrlID、关联遥信LocalStatusID、关联遥测LocalAnalogID以及虚设备VirtualIedID。

2.根据权利要求1所述的变电站主辅控联动方法，其特征在于，所述根据配置文件建立或更新联动关联关系表的具体过程包括：根据第一次接收到的配置文件建立联动关联关系表，在之后每接收到一次配置文件时，对联动关联关系表进行更新。

3.根据权利要求1所述的变电站主辅控联动方法，其特征在于，辅控设备接收到主控设备发送的数据时对主控设备发送的数据进行UDP报文规约一致性检测和CRC校验。

4.根据权利要求1所述的变电站主辅控联动方法，其特征在于，配置文件格式采用电网通用模型描述规范CIM-E语言格式。

5.一种变电站辅控设备，所述变电站辅控设备用于与变电站主控设备和联动设备通信连接，其特征在于，

主控设备与辅控设备之间通过UDP通信协议进行通信；

辅控设备判别主控设备发送的数据的类型，如果主控设备发送的数据类型为配置文件，则根据配置文件建立或更新联动关联关系表，所述联动关联关系表中涉及相关联动设备的监控索引号与联动设备预置位的对应关系；如果主控设备发送的数据类型为联动信号，所述联动信号包括联动设备的监控索引号与相应的控制指令，则与所述联动关联关系表进行比对，根据所述联动关联关系表找到与联动信号对应的联动设备预置位，然后控制对应的联动设备；

所述配置文件包含所有需要联动的联动设备的遥测、遥控、遥信信息以及单项信息，单项信息包括序号、监控索引号、设备名称以及设备类型；

建立数据库模型，包含analog表、control表和status表，分别存储所述遥测、遥控和遥信信息；

主控设备第一次向辅控设备发送配置文件，辅控设备接收到该配置文件，记录analog表、control表和status表中相同监控索引号下的监控ID，辅控设备根据该配置文件确定各监控索引号与联动设备预置位的关联关系，并建立起联动关联关系表；

之后，主控设备继续向辅控设备发送配置文件，根据每一次接收到的配置文件对建立的联动关联关系表进行更新，即在每一次接收到配置文件时，与联动关联关系表进行比对检视，筛选出需要删除、更新或者新增的联动信息点，同步更新联动关联关系表，其中，将筛选结果更新到analog表、control表、status表中，而且，同步更新联动关联关系表时，更新内容包括索引ID、数据名称Name、数据描述Description、站序号StationID、监控索引号MeasID、数据类型TypeName、关联遥控LocalCtrlID、关联遥信LocalStatusID、关联遥测LocalAnalogID以及虚设备VirtualIedID。

6.根据权利要求5所述的变电站辅控设备，其特征在于，所述根据配置文件建立或更新联动关联关系表的具体过程包括：根据第一次接收到的配置文件建立联动关联关系表，在之后每接收到一次配置文件时，对联动关联关系表进行更新。

7.根据权利要求5所述的变电站辅控设备，其特征在于，辅控设备接收到主控设备发送的数据时对主控设备发送的数据进行UDP报文规约一致性检测和CRC校验。

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