CN110784454A - 一种基于新一代配电自动化主站的信息传送方法及装置 - Google Patents

一种基于新一代配电自动化主站的信息传送方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于新一代配电自动化主站的信息传送方法及装置，包括以下步骤：步骤1、对新一代配电自动化主站信息传送的报文格式进行描述；步骤2、分析新一代配电自动化主站与子站之间的信息传送流程；步骤3、基于步骤1对新一代配电自动化主站信息传送的报文格式的描述和步骤2的对主站与子站之间的信息传送流程的分析，自定义新一代配电自动化主站的信息传送规则，并利用该信息传送规则实现新一代配电自动化主站与终端的信息传输。本发明可有效地对新一代配电自动化主站的精益化运维提供通信保障。

Description

一种基于新一代配电自动化主站的信息传送方法及装置
技术领域
本发明属于配电网技术领域，涉及配电自动化主站信息交换传送方法，尤其是一种基于新一代配电自动化主站的信息传送方法及装置。
背景技术
随着现代电力电子技术、通讯技术及网络技术的进步升级，传统的配电自动化主站已不能满足用户的多样化要求，构建数字化、信息化、智能化的配电主站是时代发展的必然要求，新一代配电自动化主站应运而生。信息传送作为新一代配电自动化主站智能化的重要环节，不仅是新一代配电系统进行数据通信的桥梁，还承载着安全、可靠、高效通信的责任与目标。
相比于传统的配电主站，新一代配电自动化主站实现了多方面的技术突破，数据采集由单一的Ⅰ区采集转变为多区、多源数据采集，对实时数据的处理量由百万量级提升至千万量级，由集中式应用服务转变为云平台服务架构，安全防护根据采集和控制的需求进行安全分区、双向认证，更加突出对配网运行状态的管控。新一代主站广泛吸收和应用了云计算、大数据、物联网、移动互联网等技术，为构建稳定可靠的信息传输环境提供了有力支持。
现有研究主要以配电自动化硬件设备功能、新一代配电自动化主站系统架构建设等为主要研究内容，聚焦于智能配电网的调度运检自动化能力、配电主站馈线拓扑模型、系统结构和安全防护体系的研究，但是针对新一代配电自动化主站信息穿区的传送方法及装置的研究尚未涉及。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种设计合理、安全可靠的新一代配电自动化主站的信息传送方法及装置。
本发明解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：
一种基于新一代配电自动化主站的信息传送方法，包括以下步骤：
步骤1、对新一代配电自动化主站信息传送的报文格式进行描述；
步骤2、分析新一代配电自动化主站与子站之间的信息传送流程；
步骤3、基于步骤1对新一代配电自动化主站信息传送的报文格式的描述和步骤2的对主站与子站之间的信息传送流程的分析，在传统信息传送流程基础上对新一代配电自动化主站提出更具针对性的规则要求，并利用该信息传送规则实现新一代配电自动化主站与终端的信息传输。
而且，所述步骤1的具体方法为：
描述新一代配电自动化主站信息传送的应用规约数据单元APDU的组成，包括应用规约数据单元APCI和应用服务数据单元ASDU；所述应用规约数据单元APCI包括报文头，所述应用服务数据单元ASDU包括数据单元标识符和信息体。
而且，所述步骤2的具体步骤包括：
(1)发出请求，建立连接：新一代配电自动化主站向终端发送连接请求，建立TCP连接，成功连接后，控制域的发送序号和接收序号全部清零；
(2)启动生效/确认：新一代配电自动化主站向终端发出启动生效命令，终端启动确认；
(3)主站发出总召唤激活请求命令：新一代配电自动化主站向终端发出I格式的总召唤命令以获取遥信、遥测等全部数据，刷新系统监测点的实时数据值，终端发回I帧确认总召唤，并发送I格式的响应数据，主站通过S帧对数据进行确认，最后终端发回总召唤结束帧；
(4)分组召唤，数据上送：新一代配电自动化主站进行分组召唤，根据分组标号，子站回答主站所需信息，将数据以I格式传送至新一代配电自动化主站，主站发送S帧对数据进行确认；
(5)子站发送总召唤激活结束命令。
而且，所述步骤3的具体步骤包括：
(1)默认新一代配电自动化主站采用问答式的通信规则，如有需求，主站可以自主将其设定为循环发送方式；
(2)新一代配电自动化主站与子站或终端建立连接后，若在报文传送过程中断开连接，需要重新连接并按流程依次发送相关格式的帧；
(3)报文发送15s后对方未确认，则视作报文丢失，可以手动设置对该条报文进行重新发送，若同一条报文发送失败满3次，则判断出报文丢失的一方需断开连接并重新建立TCP连接；
(4)未被确认的I格式APDU的最大数目为12，达到上限时发送方停止发送，最多接收到8个I格式的APDU报文后接收方必须发S确认帧；
(5)I格式报文的控制域定义了发送序号N(S)和接收序号N(R)，发送方每发送一个I格式报文，其发送序号应加1，接收方每接收到一个与其接收序号相等的I格式报文后，其接收序号也应加1。每次重新建立TCP连接后，调度主站和子站RTU的接收序号和发送序号都应清零；
(6)新一代配电自动化主站与终端在一定时段内无数据传输，则需要启动测试过程，双方均可以发起测试，另一方需回应确认帧。
一种新一代配电自动化主站的信息传送装置，包括网关、信息采集模块、信息处理模块和文件转换模块组成；
所述网关用于将终端报文通过光纤专网和无线网络向新一代配电自动化主站传输信息，借助网关进行协议转换，使其按照步骤1所述的信息传送的报文格式进行后续传送，终端与网关之间通过密钥协商机制实现双向身份认证来保证通信链路的安全；
所述信息采集模块用于依照步骤2所述的信息传送流程和步骤3所述的信息传送规则，进行新一代配电自动化主站与子站/终端之间的连接、召唤、响应与报文传输；
所述信息处理模块用于根据主站需求对终端上传的实时数据进行分析计算，同时删除重复发送、无效的冗余数据；
所述文件转换模块用于经过冗余信息筛选和信息分析处理环节，将主站所需的实时数据和人工信号转换成E文件传送至主站服务器。
本发明的优点和有益效果：
本发明首先通过分析新一代配电自动化主站信息传送的报文格式以及主站与子站之间的信息传送流程，在传统信息传送流程基础上对新一代配电自动化主站提出更具针对性的规则要求，通过上述信息传输方法和规则，新一代配电自动化主站可以实现与终端可靠高效的信息交互，避免了数据丢失以及因此造成的连接时间浪费，可有效地对新一代配电自动化主站的精益化运维提供通信保障。保证了因通信格式造成的报文丢失问题，删除了无效信息，为新一代配电自动化主站信息的采集与分析提供了可靠性和可行性。
附图说明
图1是本发明的新一代配电自动化主站信息传输的报文格式示意图；
图2是本发明的用于信息传输的I格式类型的控制域示意图；
图3是本发明的新一代配电自动化主站与子站之间的信息传送流程图；
图4是本发明的新一代配电自动化主站的信息传送装置构成图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例作进一步详述：
一种基于新一代配电自动化主站的信息传送方法，如图1至图4所示，包括以下步骤：
步骤1、对新一代配电自动化主站信息传送的报文格式进行描述；
所述步骤1的具体方法为：
描述新一代配电自动化主站信息传送的应用规约数据单元APDU的组成，包括应用规约数据单元APCI和应用服务数据单元ASDU；所述应用规约数据单元APCI包括报文头，所述应用服务数据单元ASDU包括数据单元标识符和信息体。
其中，所述应用规约数据单元APCI包括启动字符68H、APDU长度及控制域，所述应用服务数据单元ASDU包括数据单元标识符和信息体；
所述控制域控制域包含了4个8位位组，位组格式的不同分别对应3种不同的帧格式：I帧、S帧和U帧。I帧用于编号的信息传输，S帧用于编号的监视功能，U帧用于未编号的控制功能；
所述应用服务数据单元ASDU的数据单元标识符包括类型标识、可变结构限定词、传送原因和公共地址，信息体包含信息体地址、信息体元素和信息体时标。
在本实施例中，(1)新一代配电自动化主站信息传送涉及的应用规约数据单元APDU由应用规约数据单元APCI和应用服务数据单元ASDU组成，APCI具体包含了启动字符68H、APDU长度及控制域，ASDU具体包含了数据单元标识符和信息体；
(2)控制域包含了4个8位位组，位组格式的不同分别对应3种不同的帧格式：I帧、S帧和U帧。I帧用于编号的信息传输，S帧用于编号的监视功能，U帧用于未编号的控制功能，其中I格式的控制域定义了发送序列号和接收序列号，可防止报文丢失和重复传送，U格式控制着报文传输的启动、停止和测试命令；
(3)ASDU的数据单元标识符包含类型标识、可变结构限定词、传送原因和公共地址，信息体包含信息体地址、信息体元素和信息体时标。
步骤2、分析新一代配电自动化主站与子站之间的信息传送流程；
所述步骤2的具体步骤包括：
(1)发出请求，建立连接：新一代配电自动化主站向终端发送连接请求，建立TCP连接，成功连接后，控制域的发送序号和接收序号全部清零；
(2)启动生效/确认：新一代配电自动化主站向终端发出启动生效命令，终端启动确认；
(3)主站发出总召唤激活请求命令：新一代配电自动化主站向终端发出I格式的总召唤命令以获取遥信、遥测等全部数据，刷新系统监测点的实时数据值，终端发回I帧确认总召唤，并发送I格式的响应数据，主站通过S帧对数据进行确认，最后终端发回总召唤结束帧；
(4)分组召唤，数据上送：新一代配电自动化主站进行分组召唤，根据分组标号，子站回答主站所需信息，将数据以I格式传送至新一代配电自动化主站，主站发送S帧对数据进行确认；
(5)子站发送总召唤激活结束命令。
步骤3、基于步骤1对新一代配电自动化主站信息传送的报文格式的描述和步骤2的对主站与子站之间的信息传送流程的分析，在传统信息传送流程基础上对新一代配电自动化主站提出更具针对性的规则要求，并利用该信息传送规则实现新一代配电自动化主站与终端的信息传输。
所述步骤3的具体步骤包括：
(1)默认新一代配电自动化主站采用问答式的通信规则，如有需求，主站可以自主将其设定为循环发送方式；
(2)新一代配电自动化主站与子站或终端建立连接后，若在报文传送过程中断开连接，需要重新连接并按流程依次发送相关格式的帧；
(3)报文发送15s后对方未确认，则视作报文丢失，可以手动设置对该条报文进行重新发送，若同一条报文发送失败满3次，则判断出报文丢失的一方需断开连接并重新建立TCP连接；
(4)未被确认的I格式APDU的最大数目为12，达到上限时发送方停止发送，最多接收到8个I格式的APDU报文后接收方必须发S确认帧；
(5)I格式报文的控制域定义了发送序号N(S)和接收序号N(R)，发送方每发送一个I格式报文，其发送序号应加1，接收方每接收到一个与其接收序号相等的I格式报文后，其接收序号也应加1。每次重新建立TCP连接后，调度主站和子站RTU的接收序号和发送序号都应清零；
(6)新一代配电自动化主站与终端在一定时段内无数据传输，则需要启动测试过程，双方均可以发起测试，另一方需回应确认帧。
一种新一代配电自动化主站的信息传送装置，包括网关、信息采集模块、信息处理模块和文件转换模块组成；
所述网关用于将终端报文通过光纤专网和无线网络向新一代配电自动化主站传输信息，借助网关进行协议转换，使其按照上述信息报文格式进行后续传送，终端与网关之间通过密钥协商机制实现双向身份认证来保证通信链路的安全；
所述信息采集模块用于依照上述信息传送流程与传送规则，进行新一代配电自动化主站与子站/终端之间的连接、召唤、响应与报文传输；
所述信息处理模块用于根据主站需求对终端上传的实时数据进行分析计算，同时删除重复发送、无效的冗余数据；
所述文件转换模块用于经过冗余信息筛选和信息分析处理环节，将主站所需的实时数据和人工信号转换成E文件传送至主站服务器。
需要强调的是，本发明所述实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (5)

1.一种基于新一代配电自动化主站的信息传送方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、对新一代配电自动化主站信息传送的报文格式进行描述；
步骤2、分析新一代配电自动化主站与子站之间的信息传送流程；
步骤3、基于步骤1对新一代配电自动化主站信息传送的报文格式的描述和步骤2的对主站与子站之间的信息传送流程的分析，在传统信息传送流程基础上对新一代配电自动化主站提出更具针对性的规则要求，并利用该信息传送规则实现新一代配电自动化主站与终端的信息传输。
2.根据权利要求1所述的一种基于新一代配电自动化主站的信息传送方法，其特征在于：所述步骤1的具体方法为：
描述新一代配电自动化主站信息传送的应用规约数据单元APDU的组成，包括应用规约数据单元APCI和应用服务数据单元ASDU；所述应用规约数据单元APCI包括报文头，所述应用服务数据单元ASDU包括数据单元标识符和信息体。
3.根据权利要求1所述的一种基于新一代配电自动化主站的信息传送方法，其特征在于：所述步骤2的具体步骤包括：
(1)发出请求，建立连接：新一代配电自动化主站向终端发送连接请求，建立TCP连接，成功连接后，控制域的发送序号和接收序号全部清零；
(2)启动生效/确认：新一代配电自动化主站向终端发出启动生效命令，终端启动确认；
(3)主站发出总召唤激活请求命令：新一代配电自动化主站向终端发出I格式的总召唤命令以获取遥信、遥测等全部数据，刷新系统监测点的实时数据值，终端发回I帧确认总召唤，并发送I格式的响应数据，主站通过S帧对数据进行确认，最后终端发回总召唤结束帧；
(4)分组召唤，数据上送：新一代配电自动化主站进行分组召唤，根据分组标号，子站回答主站所需信息，将数据以I格式传送至新一代配电自动化主站，主站发送S帧对数据进行确认；
(5)子站发送总召唤激活结束命令。
4.根据权利要求1所述的一种基于新一代配电自动化主站的信息传送方法，其特征在于：所述步骤3的具体步骤包括：
(1)默认新一代配电自动化主站采用问答式的通信规则，如有需求，主站可以自主将其设定为循环发送方式；
(2)新一代配电自动化主站与子站或终端建立连接后，若在报文传送过程中断开连接，需要重新连接并按流程依次发送相关格式的帧；
(3)报文发送15s后对方未确认，则视作报文丢失，可以手动设置对该条报文进行重新发送，若同一条报文发送失败满3次，则判断出报文丢失的一方需断开连接并重新建立TCP连接；
(4)未被确认的I格式APDU的最大数目为12，达到上限时发送方停止发送，最多接收到8个I格式的APDU报文后接收方必须发S确认帧；
(5)I格式报文的控制域定义了发送序号N(S)和接收序号N(R)，发送方每发送一个I格式报文，其发送序号应加1，接收方每接收到一个与其接收序号相等的I格式报文后，其接收序号也应加1。每次重新建立TCP连接后，调度主站和子站RTU的接收序号和发送序号都应清零；
(6)新一代配电自动化主站与终端在一定时段内无数据传输，则需要启动测试过程，双方均可以发起测试，另一方需回应确认帧。
5.根据权利要求1至5所述的任一种基于新一代配电自动化主站的信息传送方法的信息传送装置，包括网关、信息采集模块、信息处理模块和文件转换模块组成；
所述网关用于将终端报文通过光纤专网和无线网络向新一代配电自动化主站传输信息，借助网关进行协议转换，使其按照步骤1所述的信息传送的报文格式进行后续传送，终端与网关之间通过密钥协商机制实现双向身份认证来保证通信链路的安全；
所述信息采集模块用于依照步骤2所述的信息传送流程和步骤3所述的信息传送规则，进行新一代配电自动化主站与子站/终端之间的连接、召唤、响应与报文传输；
所述信息处理模块用于根据主站需求对终端上传的实时数据进行分析计算，同时删除重复发送、无效的冗余数据；
所述文件转换模块用于经过冗余信息筛选和信息分析处理环节，将主站所需的实时数据和人工信号转换成E文件传送至主站服务器。
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