CN110868458A - 一种用于稳定控制系统的通信方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于稳定控制系统的通信方法及装置,通信方法包括:预设自定义配置表,根据所述自定义配置表创建接收缓存区,根据接收的输入信息所属的通道存入相应通道的接收缓存区中,对接收缓存区中数据进行解帧处理等步骤。本发明用于解决目前稳定控制系统分布的差异性导致装置间通信内容不固定问题,可以支持任意可变帧结构、数据等多种通信需求的灵活配置和快速实现,实现了软件的标准化设计。
Description
技术领域
本发明属于领域大电网安全稳定通信技术领域。
背景技术
随着特高压交直流电网快速发展,电网“强直弱交”特征突出,风电和光伏等新能源并网容量持续增长,电网格局与电源结构发生重大改变,电网运行特性发生深刻变化,基于传统交流系统形成的认识方法、防御理念、控制技术已滞后于特高压交直流电网运行实践,保障电网安全的防控技术与电网运行新的特征已不相适应,需要对现代电力系统运行控制理念进行重新审视,重构大电网安全综合防御体系,保障电网安全运行。
安全稳定控制系统由两个及以上厂站的安全稳定控制装置通过通信网络构成的系统,实现区域或更大范围的电力系统的稳定控制,是特高压交直流电网系统保护的重要组成部分,《Q/GDW11356-2015电网安全自动装置标准化设计规范》中明确指出,安全稳定控制装置优先采用2Mbit/s数字接口,通信协议采用HDLC协议,系统应保证在1.667ms内实现一次数据和命令的交换,通信内容采用帧传送的方式,普通数据帧和命令报文帧的报文头有效区分,普通报文帧的报文头特征码为0x5500+地址,命令报文帧的报文头特征码为0x9900+地址。
安全稳定控制系统是面对区域电网解决电网安全问题而设计的,不同区域电网系统结构和稳定性问题的差异导致安全稳定控制系统装置软件难以标准化设计,其中,稳定控制系统功能分布的差异,导致各装置间通信内容不固定,通信内容的不固定,就使得不同的工程就需要不同的软件版本;而不同的软件版本之间无法兼容,给装置设计厂家和用户的管理带来不便。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于稳定控制系统的通信方法及装置,用于解决各装置间通信内容不确定增加设计和管理负担的问题。
本发明的技术方案包括:
一种用于稳定控制系统的通信方法,步骤如下:预设自定义配置表,所述自定义配置表用于对每个通道的输入信息的属性进行配置;其中,板卡与端口的组合作为一个通道;根据所述自定义配置表,创建接收缓存区,所述接收缓存区用于为每个通道的输入信息建立相应的存储空间和存储格式;接收输入信息时,根据其所属的通道,存入接收缓存区的相应通道中;对接收缓存区中数据进行解帧处理,将接收缓存区的数据传递到全局数据表。
进一步的,还包括根据接收缓存区的数据,进行通讯异常判别。
进一步的,还包括根据接收缓存区的数据,进行跳闸命令确认。
进一步的,还包括根据全局数据表中与逻辑功能和逻辑判断相关的各种数据信息和状态信息,实现逻辑功能和逻辑判断。
进一步的,还包括根据自定义配置表,将全局数据表中的数据进行组帧,写入发送缓存区,以供发送函数进行发送。
进一步的,所述输入信息包括HDLC数据和以太网数据;接收输入信息时,通过相应的接口分别对HDLC数据和以太网数据进行接收。
进一步的,对HDLC数据和以太网数据分别进行发送。
进一步的,所述解帧处理包括:遍历自定义配置表,对接收缓存区中相应板卡序号、端口号和接收标志的通道进行寻址,并且将获取的数据传递到全局数据表。
本发明还提供了一种用于稳定控制系统的通信装置,包括处理器和存储器,所述处理器执行存储于存储器中的计算机程序,用于实现上述方法。
有益效果:当稳定控制系统各装置间通信内容不确定时,可以通过预设自定义配置表对帧长、帧类型、帧内容、是否分帧、帧长度等属性进行灵活配置,从而使得各种程序模块与装置的功能完全解耦,支持任意可变帧结构、数据等多种通信需求的快速实现,解决了更改通信内容就需要修改装置通信架构和软件设计的弊端,提高了装置的运行效率,保证了装置的运行可靠性。
附图说明
图1是本发明实施例的稳控2M通道通信实现方法架构图;
图2是自定义配置表;
图3是接收缓存区2M报文结构体内容;
图4是解帧处理流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚,下面结合附图及实施例,对本发明作进一步的详细说明。
方法实施例
本发明用于解决安全稳定控制系统(下文将稳定控制简称为稳控)中各装置间通信内容不确定导致设计和管理负担增加的问题。稳定控制系统中的装置,包括主站、通讯扩展装置和远端站点。装置之间的通信,包括主站到通讯扩展装置之间、通讯扩展装置到远端站点之间、主站与远端站点之间的通讯等。
如图1所示为稳控2M通道通信实现方法架构图,该架构可以用于上述的任一种装置。通信方法由自定义表映射元件、缓存区初始化元件、NPU_2M帧长注册元件、NPU接收元件、NPI接收元件、解帧元件、应用逻辑设计元件、NPU发送元件、NPI发送元件、通讯异常判别元件和跳闸命令确认元件组成。
上述元件并非实体元件,而是指程序模块。
下面针对各元件进行详细说明。
一,自定义表映射元件
自定义表映射元件用于建立虚拟映射表。如图2所示为自定义配置表,设计人员可以对通道名称、通道使能状态、发送接收、插件序号(即板卡序号)、端口号、分帧/索引总数、索引总数偏移、帧类型、字节数据能进行灵活配置。自定义表映射元件通过获取指定的自定义配置表的列数,按照自定义配置表的列数申请虚拟映射表结构空间,再按照自定义配置表的行属性(行属性包括行所占用的字节数等)对虚拟映射表的数据或指针进行赋值,从而完成自定义配置表到虚拟映射表的映射,同时输出虚拟表初始化完成标志。自定义配置表可以通过VLD(可视化装置软件设计工具)进行设置,操作简单方便。
虚拟映射表每列对应一个通道的数据,板卡与端口的组合视为一个通道。
二,缓存区初始化元件
缓存区初始化元件输入为虚拟表初始化完成标志,输出为缓冲区初始化完成标志。缓存区初始化元件基于虚拟映射表建立接收缓存区。
创建接收缓存区的操作包括:上电按列扫描一次虚拟映射表,扫描到端口号和板卡号组合不同的列(即出现新的列)就创建一个通道的缓存区,创建完成后将全部创建空间初始化为0。
接收缓存区按照2M报文端口定义,结构体内容如图3所示,采用自定义表形式,自定义表包括多个列,每个列对应一个通道,用于存储一个通道的数据。
其中,在生成接收缓存区的同时生成寻址数组,每次扫描到一个通道时,以板卡号和端口号作为二维数组的脚标,将当前列序号填入二维数组;当接收缓存区根据实际编辑的通道数目创建完毕后开始第二遍扫描,将虚拟映射表中的通道信息取出放到接收缓存区对应的变量中,将全部虚拟映射表通道信息获取完毕后置接收缓存区初始化完成标志。定义寻址公共数组Pbufadd[板卡序号最大值][端口序号最大值],寻址方式为RevPortbuf[Pbufadd[板卡序号][端口序号]]。
三,NPU_2M帧长注册元件
NPU_2M帧长注册元件将帧长合成一个16进制无符号数,高8位为接收帧长,低8位为发送帧长。
四,NPU接收元件和NPI接收元件
如图1所示,NPU接收元件对应一个或多个NPU,用于处理HDLC数据(2M报文),NPI接收元件对应一个或多个NPI,用于处理以太网数据(100M报文)。根据国网标准,稳控系统应当能够处理HDLC数据,因此,NPU接收元件是必需的,所以在实际产品中,可以仅配置NPU接收元件(相应的仅配置NPU发送元件)。但是从技术上讲,仅配置NPI接收元件也是可行的。
NPU接收元件注册HDLC报文回调函数,负责接收HDLC数据帧,并输出命令帧的启动标志;该启动标志到下一任务周期清零。
NPI接收元件注册以太网报文回调函数,负责接收以太网数据帧,并输出命令帧的启动标志,该启动标志到下一任务周期清零。
在回调函数(即HDLC报文回调函数/以太网报文回调函数)被调用时直接记总帧数,然后解析当前报文头,如果校验正确记录接收正确帧数,同时将报文缓存到接收缓存区中,如果校验出错记错误帧数;接收缓存区中只缓存校验正确的报文,每次存入报文时对接收缓存区指针进行维护,在回调函数中维护当前指针,主函数中维护任务指针;同时,由回调函数注册的参数可以知道当前报文来自哪个板卡,从报文中可以解析出端口号,使用板卡号和端口号利用寻址数组直接找到当前报文应存入的接收缓存区偏移。
五,通信应用
通信应用包括解帧元件、通讯异常判别元件和跳闸命令确认元件。
解帧元件用于将接收缓存区数据传递到全局数据(即如图所示的全局数据表),解帧流程图如图4所示。遍历自定义配置表,对接收缓存区中相应板卡序号、端口号和接收标志的通道进行寻址,并且将获取的数据传递到全局数据表。从接收缓存区逐个通道进行处理,将每个通道的数据刷新到自定义表关联的全局数据中,再读取接收缓存区分帧数(当某数据内容由多帧表示时,需要分帧),如果不分帧(分帧数等于1),每次任务只处理缓存区中最新的一帧,解析应用数据直接刷新到全局数据中去;如果分帧数大于1,需从最新一帧向历史数据检索,每找到一个分帧将其对应的标志置位(置位为被找到),同时将报文数据刷新到全局数据;根据标志判断如果某个分帧序号的帧已被找到,再找到时不刷新数据;当每个分帧序号的帧都被找到时立即退出当前通道的检索进入下一通道检索,如果从最新一帧找到上一次任务的备份指针处仍未找齐所有分帧也要退出进入下一个通道的检索。从自定义表中取出当前分帧对应的自定义表接收ID(如图3所示),从而找到对应的自定义表列;向全局数据表分发数据时,应先将报文的字节数据组成对应的字再赋值;每个通道被本通道自定义表中关联的使能状态闭锁。
通讯异常判别元件用于输出通道接收帧数、丢帧数、误码率和通信中断等功能。
跳闸命令确认元件在缓存中连续判断命令状态是否连续,最后输出命令动作状态、连续性标志和命令动作时的实际命令码。具体功能为:从当前指针向上一任务备份指针逐帧解析帧类型是否为0x99(0x99为跳闸命令),如果不是0x99直接解析下一帧,如果是0x99则与上一帧进行时间比较;如果大于2ms重新计数,如果小于2ms累加计数;当累加计数值大于等于3(此计数值可以根据需要设置)时,输出跳闸状态。然后由VLD应用逻辑在后端进行延时展宽处理。
六,应用逻辑设计元件
应用逻辑设计元件用于实现各种逻辑功能和逻辑判断,例如继电保护逻辑、控制逻辑等。应用逻辑设计元件从全局数据表中获取逻辑功能和逻辑判断相关的各种数据(包括数值信息与状态信息)。应用逻辑设计元件可以基于VLD进行设计。
七,NPU发送元件与NPI发送元件
NPU发送元件将自定义配置表中的NPU发送的数据进行组帧,写入发送缓存区,将HDLC报文发送给NPU;NPI发送元件将自定义配置表中的NPI发送数据组帧,写入发送缓存区,将以太网报文发送给NPI;并调用发送函数完成发送功能。
具体为:按通道逐个扫描,当前通道的发送ID(自定义表发送ID)大于0表示当前通道配置有发送功能,通过自定义表发送ID(即自定义表的列序号)找到自定义表对应的列,然后组帧发送,组帧时需要将VLD的字数据拆分成字节;如果分帧数大于1,则找到当前通道每个分帧对应的自定义表列序号,进一步找到对应自定义表列获取到组帧数据;每个通道被本通道自定义表中关联的使能状态闭锁。
作为某些实施例,若装置不需要发送功能,则可以不设置上述发送元件。
本实施例的方法应用于安全稳定控制系统通信,用于解决目前稳定控制系统分布的差异性导致装置间通信内容不固定问题,可以支持任意可变帧结构、数据、以及分帧组合等多种通信需求的灵活配置和快速实现,实现了软件的标准化设计。
通讯异常判别元件用于输出通道接收帧数、丢帧数、误码率和通信中断功能,对通信链路的帧异常信息进行智能识别和判断,实现了站点之间通讯异常的感知和告警,保证通信数据的可靠传输。跳闸命令确认元件在缓存中连续判断命令状态是否连续,最后输出命令动作状态、连续性标志和命令动作时的实际命令码,由VLD应用逻辑在后端进行延时展宽处理。
以上实施例中,核心的元件为自定义表映射元件、缓存区初始化元件、NPI/NPU接收元件和解帧元件。也就是说,为了解决前述的技术问题,作为其他实施方式,至少应包括以下步骤(其他步骤可以根据需要添加):预设自定义配置表,由自定义表映射元件将自定义配置表中每个通道的输入信息的属性进行配置,完成从自定义配置表到虚拟映射表的映射;然后由缓存区初始化元件基于虚拟映射表建立接收缓存区;由NPI/NPU接收元件接收输入信息,存入接收缓存区中;由解帧元件进行解帧处理。另外,作为其他实施方式,还可以直接从自定义配置表建立接收缓存区。
装置实施例
本实施例提供了一种通信装置,通信装置包括处理器和存储器,处理器用于处理存储于存储器中的计算机程序,用于实现上述方法实施例的方法。本实施例所称的通信装置,可以是方法实施例中所指的稳定控制系统中的任一种装置。
以上实施例仅用于帮助理解本发明的核心思想,对于本领域的技术人员,凡是依据本发明的思想,对本发明进行修改或者等同替换,在具体实施方式及应用范围上所做的任何改动,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于稳定控制系统的通信方法,其特征在于,步骤如下:
预设自定义配置表,所述自定义配置表用于对每个通道的输入信息的属性进行配置;其中,板卡与端口的组合作为一个通道;
根据所述自定义配置表,创建接收缓存区,所述接收缓存区用于为每个通道的输入信息建立相应的存储空间和存储格式;
接收输入信息时,根据其所属的通道,存入接收缓存区的相应通道中;
对接收缓存区中数据进行解帧处理,将接收缓存区的数据传递到全局数据表。
2.根据权利要求1所述的一种用于稳定控制系统的通信方法,其特征在于,还包括根据接收缓存区的数据,进行通讯异常判别。
3.根据权利要求1所述的一种用于稳定控制系统的通信方法,其特征在于,还包括根据接收缓存区的数据,进行跳闸命令确认。
4.根据权利要求1所述的一种用于稳定控制系统的通信方法,其特征在于,还包括根据全局数据表中与逻辑功能和逻辑判断相关的各种数据,进行逻辑功能和逻辑判断。
5.根据权利要求1所述的一种用于稳定控制系统的通信方法,其特征在于,还包括根据自定义配置表,将全局数据表中的数据进行组帧,写入发送缓存区,以供发送函数进行发送。
6.根据权利要求1所述的一种用于稳定控制系统的通信方法,其特征在于,所述解帧处理包括:遍历自定义配置表,对接收缓存区中相应板卡序号、端口号和接收标志的通道进行寻址,并且将获取的数据传递到全局数据表。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种用于稳定控制系统的通信方法,其特征在于,所述输入信息包括HDLC数据和以太网数据;接收输入信息时,通过相应的接口分别对HDLC数据和以太网数据进行接收。
8.根据权利要求7所述的一种用于稳定控制系统的通信方法,其特征在于,对HDLC数据和以太网数据分别进行发送。
9.一种用于稳定控制系统的通信装置,其特征在于,包括处理器和存储器,所述处理器执行存储于存储器中的计算机程序,用于实现如权利要求1-8任一项所述的方法。
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