CN110998519A

CN110998519A - 用于配电网的分层设备软件更新

Info

Publication number: CN110998519A
Application number: CN201880049869.1A
Authority: CN
Inventors: 西埃里·柳西达梅; 马克西姆·吉劳克斯
Original assignee: Electricite de France SA
Current assignee: Electricite de France SA
Priority date: 2017-05-30
Filing date: 2018-05-17
Publication date: 2020-04-10
Also published as: WO2018219674A1; EP3631626B1; EP3631626A1; FR3067149A1; FR3067149B1; US20200117440A1

Abstract

本发明涉及更新旨在由配电网的设备执行的软件。每个设备单元形成命令控制网络(SMG)中与该命令控制网络的其他节点通信的一个节点(Ni,Nj)，并且该命令控制网络的节点具有各自的标识符。该方法特别提供了由当前节点实施的步骤：‑获取所述当前节点被配置的允许软件更新的至少一个次级节点的标识符的第一数据(Li(S))；以及‑在收到次级节点的软件更新请求时，使用所述第一数据至少对所述第一数据识别的次级节点进行软件更新。

Description

用于配电网的分层设备软件更新

技术领域

本发明涉及在“智能电网”型智能电网环境中实施的设备命令控制。

更具体地，本发明涉及关于设备维护操作的方法，尤其涉及软件版本管理和更新的机制，例如，特别是用于电网中所有或部分配电设备的固件的机制。

背景技术

一般情况下，“软件更新”是指：在设备单元中更新固件版本，或者简单地在新设备中安装软件，或者再次更新该软件使用的一个或多个文件。可能是更新设备的自动化功能，甚至其他功能，例如电信或网络安全功能。

在电网的设备命令控制网络中更新固件和其他文件是在中心根节点控制下完成的，其中所述中心根节点(例如在智能电网的情况下)可以是称为“智能电网设备管理系统”(在附图中标记为SDMS)的节点。此外，该节点管理通过由IEC(“国际电工委员会”)标准化组织定义的“智能电网”标准模型的“操作”层来更新电网的操作。通过这种方式，大量数据通过网络的所有分支传递。当所要更新软件的设备靠近根节点时，这种数据量会更大。

因此，电网中靠近根节点的某些节点和/或根节点本身，可能因网络中的下游设备的软件更新请求导致饱和。

此外，如今，许多设备是根据复杂指令流程手动更新的。

本发明旨在改善这种情况。

发明内容

为此，提出了一种由计算机装置实施的用于更新旨在由配电网的设备执行的软件的方法。每个设备单元形成命令控制网络中与该命令控制网络的其他节点通信的一个节点。该命令控制网络的节点具有各自的标识符。

该方法特别包括由当前节点实施的步骤：

-获取所述当前节点被配置的允许软件更新的至少一个次级节点的标识符的第一数据；以及

-在收到次级节点的软件更新请求时，使用所述第一数据至少对所述第一数据识别的次级节点进行软件更新。

因此，本发明提出了一种用于对配电网的每个设备单元进行软件更新的预定义层级结构(即初始地取决于网络拓扑结构，或者动态地取决于新的硬件安装)。

有利地，这种实施方式起到分配网络各个节点传播更新的作用。因此，也可以定义网络的参考节点，其可以将这些更新广播到次级节点。

可以理解，在这种实施过程中，当前节点，在此定义为此类参考节点的次级节点，可实现以下步骤：

-从所述当前节点获取包含至少一个参考节点标识符的第二数据；以及

对于当前节点的软件更新：

-读取所述第二数据以用于识别至少一个参考节点；以及

-准备所述当前节点的软件更新请求，其中所述请求旨在请求所识别的参考节点并且包括当前节点的标识符。

因此，根据上文公开的本发明的一般定义，参考节点可以授权一个或多个次级节点更新。在这个特殊的反向实施例中，次级节点可以具有上述第二数据中声明的一个或多个参考节点，并且可以具有第二数据以解决上述介绍中出现的相同问题。

这种反向实施例本身是有利的，并且可以受到单独的保护。

有利得是，更新请求中存在的标识符，可以用于授权或禁止向次级节点传输更新数据，并且为此，该方法可以包括由当前节点实施的以下步骤：

*在收到指定节点的软件更新请求时，其中所述请求包括指定节点的标识符；

-确定该指定节点的标识符是否包含在所述第一数据中；以及

-如果适用，则授权指定节点的软件更新，否则拒绝所述更新。

在一个实施例中，每个节点存储第一数据和第二数据。通过这种实施例，可以做到使得网络的每个节点既可以自主地将更新数据传输至次级节点，又可以自主地从参考节点接收更新数据。

在一个实施方式中，第一数据包括次级节点标识符列表。因此，每个节点可以将更新广播到多个次级节点。

在另一个实施方式中，第二数据包括参考节点标识符列表。在这种实施方式中，每个次级节点可以具有多个参考节点，有利于同时获取来自不同参考节点的不同数据，或者在未能从第一个参考节点接收数据时参考另一个参考节点。

在一个实施方式中，次级节点标识符列表和/或参考节点标识符列表中的至少一个在标准IEC 61850中声明为数据对象类型对象(Data Objects type objects)的多重实例(multiple instantiation)。这种实施方式用于将参考节点和次级节点的信息均匀分布到所有网络系统，并且得以标准化实施。另外，上述IEC 61850标准用于定义，特别是节点列表，并且可以通过上述数据对象的多重实例来完成。

更具体地，根据IEC 61850标准，此多重实例可以在“逻辑节点LIFH”逻辑节点类别中，与当前节点中的软件管理有关。

在一个有利的实施方式中，参考节点标识符列表能够被排序，并且对于当前节点的软件更新，该当前节点：

-读取所述第二数据以用于从排序列表中识别至少一个主要参考节点；

-准备旨在请求第一识别参考节点的第一软件更新请求；以及

-在一段时延后，如果未收到更新，则准备旨在请求所述排序列表中识别出的下一个参考节点的另一个请求，直到收到更新。

通过这种实施方式，可以更精细地定义网络中节点的层级，并且特别是每个节点的参考节点。

在一个实施例中，该方法可进一步包括优先步骤，在该步骤中，用于命令控制网络的节点的管理系统，根据命令控制网络的预定拓扑结构，为每个节点确定一个或多个参考节点和/或一个或多个次级节点。

有利地，这种实施方式可通过网络管理系统实现，可能通过与网络根节点的通信合作实现。

本发明还提出一种系统，其至少包括：

-第一设备单元，第一设备单元包括用于执行上述方法的步骤的程控计算机电路，作为参考节点；以及

-第二设备单元，第二设备单元包括用于执行该方法的步骤的程控计算机电路，作为次级节点。

作为示例，图4中示出了用于第一设备单元和第二设备单元中一个或另一个的计算机电路。因此，在图4所示示例中，计算机电路CT包括与命令控制网络SMG通信的通信接口COM，通信接口COM连接到处理器PROC，其中处理器PROC能够执行与上述方法的步骤相对应的操作。为此，处理器PROC与存储器MEM协作，该存储器MEM在本发明中存储特别是用于计算机程序的指令，以及诸如次级节点列表和/或参考节点列表的数据。处理器PROC进一步连接到接口INT，接口INT用于驱动软件(特别是固件)更新，其中设备命令模块CEQ用于执行该软件以运行设备的操作。

该系统可进一步包括用于命令控制网络的节点的管理系统，其中该系统包括被编程用于执行特别是根据网络拓扑结构确定第一数据和第二数据的优先步骤的计算机电路。

本发明还提出一种计算机程序，其包括当该程序由处理器实施时用于执行该方法的指令(可在上述各种设备和系统之间分配)。

本发明还提出用于配电网的设备，其包括用于执行该方法的步骤的程控计算机电路，作为参考节点。

本发明还提出用于配电网的设备，其包括用于执行该方法的步骤的程控计算机电路，作为次级节点。

附图说明

通过阅读下文作为非限制性示例的实施例的详细描述，以及附图，可以了解本发明的其他优点和特征，其中：

-图1示意性地示出了用于实施本发明的系统；

-图2示意性地示出了根据示例实施的本发明中的方法的步骤；

-图3是根据图2方法进行软件更新的示例顺序图。

-图4非常示意性地示出了用于实施本发明的设备的典型结构示例(既能作为参考节点、也能作为次级节点、甚至能作为用于网络设备，特别是用于设备更新的维护操作管理系统)；

-图5示意性地示出了处于该方法的第一、初始步骤中的图1的系统；

-图6示意性地示出了处于该方法第二、当前步骤中的图1的系统。

具体实施方式

图1示出了一组用于配电网的设备EQ1、EQi、EQj，例如，HVA/LV变电站、一个或多个可能具有路由器的电线杆，延伸到电网的叶节点(未示出)。该设备称为“智能”设备，特别是包括用于在智能电网SMG类型电信网络中的设备之间进行通信的装置。因此，设备EQ1、EQi、EQj中的每个单元可以形成SMG电网的SDMS节点Ni，Nj等。

例如，图1的附图标记SDMS可指定命名为“智能电网设备管理系统”的根中心节点，其随后可以接收上述次级节点列表和参考节点列表，并针对电网下游的每个节点Ni，Nj等执行此操作。参考示出这种情况的图5，参考节点列表和次级节点列表：Li(R)、Li(S)、Lj(R)、Lj(S)等，例如是根据网络拓扑结构初始地和/或动态地建立的。作为非限制性示例，负责定义这些列表的系统可以特别是负责操作设备的软件更新(特别是固件)的FUMS(“固件更新管理系统”)网络管理系统。为此，FUMS系统可与SDMS节点配合。

SDMS随后向每个节点Ni发送一对参考节点列表Li(R)和次级节点列表Li(S)，每个节点可以将这些列表存储在内存MEM中。应当注意，完全位于SMG网络下游的叶节点可能仅具有参考节点，且其次级节点列表可减少为空集，或者该节点可能根本不具有次级节点列表。

参考图6，SDMS节点在收到设备软件的更新请求时，将软件的更新授权(例如，通过SDMS节点)发送到次级节点(图6示例的R1、R3)。接下来，例如，节点R1是下游次级节点S1的参考节点，并且依次向其发送更新授权。类似地，节点S1可以是后续次级节点S2的参考节点R2，依此类推。如图6所示，可以适当地提出，次级节点(S1)可以具有多个参考节点R1,R3。这种实施方式有利于同时下载待更新的不同部分，其中，这些不同部分来自不同参考节点R1,R3，以减轻每个参考节点的负荷。

此外，提供排序的参考节点列表是有利于的，以便于等待来自第一个节点的更新数据，如果这些数据未由列表中的第一个节点提供，则在一段时延后，等待来自这些数据列表中第二个节点的数据，依此类推。图2示出了这种实施方式，下文将对其进行讨论。

一旦在第一步骤S10中定义了网络拓扑结构，就可以在步骤S11中定义参考节点列表Li(R)和次级节点列表Li(S)。在步骤S12中，这些列表被传送到智能电网网络的每个节点，这样在示例实施方式中，这些列表可以在步骤S13中被每个节点存储。应当注意，作为变体，这些节点列表可以，例如，被SMDS根节点或FUMS更新管理系统存储。

接下来，在当前步骤S14期间，网络的当前节点接收更新请求(其中，该请求通常包括网络节点N的标识符)。该请求可来自SDMS根节点，例如，用于网络精确节点N的目标更新，并且包括用于该目的的节点N的标识符。作为一种变体，例如，在连接到节点N的新硬件安装之后，该请求可以由该节点N直接发出。

当前节点的次级节点列表L(S)通常包括这些次级节点标识符列表，使得当前节点可以在步骤S15中将请求中存在的标识符与次级节点的标识符列表进行对比。得到比较结果时，如果当前节点在列表中没有找到节点N的标识符，则当前节点拒绝步骤S16中的请求。否则，其在步骤S17中为节点N发送软件所需的更新数据。

另外，或者作为变体(通常在网络下游的叶节点的情况下)，当前节点可以在步骤S30中，接收例如从FUMS系统发送的更新命令(例如，通过SDMS根节点)。在步骤S31中，该当前节点可以查阅其参考节点列表L(R)，并且更具体地查阅其各自的标识符，以便向参考节点发送更新数据的请求。因此，在步骤S32中，来自列表L(R)的第一个参考节点NR1的标识符用于建立对更新数据的第一请求。如果未在时延S35后于步骤S33中接收到这些数据，可再次查阅该列表，以在步骤S36中向列表中的下一节点发送请求。如果在用尽列表中的标识符后仍未接收到数据，当前节点可以再次向第一个节点NR1发送请求，并且重复步骤S32、S33、S35和S36，直到在步骤S34中接收到更新数据为止。

因此，在该实施方式中，提出了在第一步骤中，在网络中定义存储或下载“最新”软件(或固件)的“参考”节点子集。在第二步骤中，这些参考节点(R节点)通过符合IEC-61850标准的协议来管理对次级节点(S节点)更新的广播，如下所述。

因此，提出了每个设备单元数据模型的更改，包括根据IEC-61850标准由“数据对象”类型变量定义的两个新参数：

·能够更新要求软件更新的当前节点的参考节点列表；以及

·当前设备单元的次级节点列表，该当前设备单元可以是被配置用于允许这些次级节点更新的参考节点。

每个设备单元将维系的参考节点列表和次级节点列表存储在内存中(或可以访问远程存储内存)。一个次级节点可以由多个参考节点进行更新，以便为系统提供弹性。因此，可以通过其他节点属性隐含地(根据列表中参考节点的顺序)或明确限定用于更新次级节点的参考节点优先级。例如，这些优先级节点可以有利地接收比列表上其它节点更高的网络安全级别(防入侵)。

更准确地说，可以更改IEC 61850-90-16标准(第90-16部分——“将IEC61850用于系统管理目的”)，以提出两个新变量，这两个新变量描述了分别定义参考节点的参数和次级节点的参数。

在设备的数据模型中可静态或动态配置次级代码或参考代码的最大数量。

根据IEC 61850-7-2标准(版本2.1——“存在要素的条件”)的规定，为逻辑节点类别中命名为“数据对象”的对象分配了条件(下表中所述的M/O/C列)。这也使得可以定义具有这些数据对象(Mmulti，Omulti)多个实例的可能性。缩写M/O/C分别表示强制的、可选的和有条件的。在此，选择以“可选”和“多个”(Omulti)类型的条件作为示例，但其他实现方式也有可能。具体地，这种条件使得可以实例化大于或等于零的多个数据对象。

更具体地，在涉及给定设备单元的固件管理的逻辑节点类别中(智能电网网络中的智能设备，智能电子设备称为IED)，根据IEC 61850-90-16，该类别可指定为“逻辑节点LIFH”(其中IFH是IED固件处理)，可以定义如下内容：

·名为“FWUpdRef”(用于“固件更新参考节点”)的新数据对象变量具有“可选的”条件“OMulti”(由“整数状态设置”限定)，其向上述给定IED设备的软件更新提供参考节点标识符；以及

·名为“FWUpdSec”(用于“固件更新次级节点”)的新数据对象变量具有“可选的”条件“OMulti”(由“整数状态设置”限定)，通过上述给定IED设备传输更新数据，从而为次级节点提供用于其更新的标识符。

如下可以是这些变量的声明表：

数据对象名称	共用数据类	说明	T	M/O/C
					FWUpdRef	VSG	IED的参考节点列表	OMulti
FWUpdSec	VSG	IED的次级节点列表		OMulti

然后，可以根据IEC 61850-7-3中定义的“可见字符串设置”(共用数据类)类型来定义对象列表，缩写为VSG。

如果次级节点在该列表中，则每个参考节点可以授权该次级节点并进行该次级节点的软件更新。

如果次级节点在参考节点列表中，为了更新其软件，每个次级节点可以联系授权参考节点。

图3示出了固件类型软件更新顺序的可能的实施方式。

在步骤S20中，网络设备固件更新管理系统(FUMS)通过通知例如某些网络设备(或某些设备型号，通常为IED)可以使用新版本来启动。在步骤S20后，在步骤S21中，称为SDMS的智能电网命令控制设备管理系统，向一个(或多个)参考接收设备单元R启动更新部署过程。在检索新版本后(并且在步骤S22中确认接收到新版本)，每个参考节点R将更新的可用性依次通知(步骤S23)给被定义为次级节点S的节点。这些次级节点S随后能够从参考节点R请求(步骤S24)并且检索(S25)该新软件版本，以便更新固件。接下来，完成此项更新的每个设备单元，都可以在步骤S26中通知SDMS系统更新结束，以便在其中记录该更改。

应注意，一种变体可以是：次级节点以设定的时间间隔查询其参考节点，以验证是否有新的更新可用。

通常，本发明不限于上述示例性实施例；其扩展到其他变体。

例如，上面提出了一种情况，其中，当前节点可以具有次级节点列表和参考节点列表。但是，在不太复杂的实施例中，仅可以提供次级节点列表，其中，每个当前节点将更新数据传播至其下游的次级节点。

Claims

1.一种由计算机装置实施的用于更新旨在由配电网的设备执行的软件的方法，其中每个设备单元形成命令控制网络中与该命令控制网络的其他节点通信的一个节点，该命令控制网络的节点具有各自的标识符，该命令控制网络的节点包括针对各自次级节点的多个参考节点，参考节点被配置用于允许至少一个次级节点软件更新，并且所述方法包括由当前节点实施的步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其包括由当前节点实施的步骤：

在收到指定节点的软件更新请求时，其中所述请求包括指定节点的标识符；

-确定该指定节点的标识符是否包含在所述第一数据中；以及

3.一种由计算机装置实施的用于更新旨在由配电网的设备执行的软件的方法，其中每个设备单元形成命令控制网络中与该命令控制网络的其他节点通信的一个节点，该命令控制网络的节点具有各自的标识符，并且所述方法包括由当前节点实施的步骤：

对于所述当前节点的软件更新：

-读取所述第二数据以用于识别至少一个参考节点；以及

-准备所述当前节点的软件更新请求，其中所述请求旨在请求所识别的参考节点并且包括所述当前节点的标识符。

4.根据权利要求3并结合权利要求1和2中任一项所述的方法，其特征在于，每个节点存储所述第一数据和第二数据。

5.根据权利要求1、2和4中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一数据包括次级节点标识符列表。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二数据包括参考节点标识符列表。

7.根据权利要求5和6中任一项所述的方法，其特征在于，次级节点标识符列表和/或参考节点标识符列表中的至少一个在标准IEC 61850中声明为数据对象类型对象的多重实例。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据IEC 61850标准，所述多重实例在“逻辑节点LIFH”逻辑节点类别中，与当前节点中的软件管理有关。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其特征在于，参考节点标识符列表能够被排序，并且对于当前节点的软件更新，所述当前节点：

-准备旨在请求第一识别参考节点的第一软件更新请求；以及

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其进一步包括优先步骤，在所述优先步骤中，用于该命令控制网络的节点的管理系统，根据该命令控制网络的预定拓扑结构，为每个节点确定一个或多个参考节点和/或一个或多个次级节点。

11.系统，其至少包括：

-第一设备单元，第一设备单元包括用于执行根据权利要求1、2、4至9中任一项所述的方法的步骤的程控计算机电路，作为参考节点；以及

-第二设备单元，第二设备单元包括用于执行根据权利要求3所述的方法的步骤的程控计算机电路，作为次级节点。

12.根据权利要求11所述的系统，其进一步包括用于该命令控制网络的节点的管理系统，其中该系统包括被编程用于执行根据权利要求10所述的方法的步骤的计算机电路。

13.一种计算机程序，其包括当该程序由处理器实施时用于执行根据权利要求1至10中任一项所述的方法的指令。

14.用于配电网的设备，其包括用于执行根据权利要求1、2、4至9中任一项所述的方法的步骤的程控计算机电路，作为参考节点。

15.用于配电网的设备，其包括用于执行根据权利要求3所述的方法的步骤的程控计算机电路，作为次级节点。