CN112531900B - 一种基于消息代理的分布式馈线自动化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于消息代理的分布式馈线自动化方法，该方法包括在分布式FA系统中设置有一个消息代理服务端，在每台分布式智能终端上预设有唯一的关联节点，消息代理服务端通过关联节点来识别对应的分布式智能终端，在系统中的所有分布式智能终端基于TCP/IP协议与消息代理服务端建立通信连接，用于实现对各分布式智能终端之间消息交互过程。本发明在分布式FA系统中设置一个消息代理，分布式智能终端不再以传统方式广播消息，而是通过消息代理精准转发，从而实现信息交互，可以拓宽分布式FA的适用范围，提升分布式FA的伸缩性和容错性，有利于分布式FA的快速普及与发展。

Description

一种基于消息代理的分布式馈线自动化方法
技术领域
本发明涉及配电网自动化技术领域，尤其涉及一种基于消息代理的分布式馈线自动化方法。
背景技术
馈线自动化，以下简称FA。分布式FA既解决了传统就地型FA动作时间长，需要多次重合变电站出口开关的问题，也弥补了集中式FA通信环节多，响应周期长等缺陷。是目前配电网快速实现故障切除，故障隔离以及自愈转供的主流方案，在南方电网的大力推动下，分布式FA在广东、广西、海南等省份均有一定规模的应用。
分布式FA功能需要馈线上的分布式智能终端(跟馈线开关一同称作节点)通过对等通讯的方式来获得相邻开关的信息，而后再结合自身采集的信号，通过特定的逻辑算法完成FA功能。目前绝大多数厂家采用的对等通讯方案是IEC61850标准中的一种快速报文传输机制，即GOOSE通讯。
虽然GOOSE通讯具有传输速度快、互通性好等特点，但是在实际的工程应用中，GOOSE通讯却有着较大的局限性，难以大规模普及应用。
首先，GOOSE报文工作在开放式系统互联模型(OSI)中的链路层，只能在局域网中使用。如果分段开关之间间隔较远，则需要专门铺设光缆。考虑到施工便利性，通常为环形结构，如图1所示。而配电网一条馈线的长度通常为几十到几百公里，分段开关之间的距离较远，这就导致了光纤铺设的成本十分高昂。并且，想要在农村配电网或者老旧城区配电网改造等这些难以铺设光纤的情况下搭建分布式FA系统，则会十分困难。
其次，GOOSE的订阅信息固化在模型文件中，分布式智能终端之间只能静态的确定订阅关系，不能自行动态修改，无法做到自适应网络拓扑。当馈线上某个节点的分布式智能终端由于故障等原因离线时，相邻节点的DTU由于失去了一侧的节点信息，因此不能再执行分布式FA逻辑，只能转转为就地方式运行。
再者，GOOSE的互通性严重依赖于设备的CID模型文件的匹配，而CID模型文件十分庞大，编辑难度很高，对工程技术人员的专业水平是一个极大的挑战，如果稍有不慎配错了模型文件，排查问题十分费时费力。可以说模型文件的复杂性，也在一定程度上制约了分布式FA功能的快速普及和发展。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种在分布式FA系统中设置一个消息代理，通过消息代理精准转发，从而实现信息交互的基于消息代理的分布式馈线自动化方法。
为了实现上述的主要目的，本发明提供的一种基于消息代理的分布式馈线自动化方法，其包括在分布式FA系统中设置有一个消息代理服务端，在每台分布式智能终端上预设有唯一的关联节点，消息代理服务端通过关联节点来识别对应的分布式智能终端，在系统中的所有分布式智能终端基于TCP/IP协议与消息代理服务端建立通信连接，用于实现对各分布式智能终端之间消息交互过程。
进一步的方案中，在各分布式智能终端之间的消息交互过程中，分布式智能终端和消息代理服务端之间的交互消息包含消息主题和消息内容，其中，消息主题用于控制分布式智能终端之间的订阅关系并表达消息内容的解析方式，消息内容用于承载具体的交互信息。
更进一步的方案中，消息主题使用正斜杠分层，用于控制分布式智能终端之间的订阅关系并表达消息内容的解析方式，消息内容使用Json数据交换格式，用于承载具体的交互信息。
更进一步的方案中，当分布式FA系统中的分布式智能终端与消息代理服务端建立通信连接时，在分布式智能终端可以设置有遗嘱消息，该遗嘱消息在分布式智能终端与消息代理服务端建立连接时存储于消息代理中，当分布式智能终端跟消息代理服务端断开连接时，则消息代理服务端发布该遗嘱消息。
更进一步的方案中，在分布式FA系统中的分布式智能终端与消息代理服务端建立通信连接后，向消息代理服务端发送包含遗嘱消息的连接报文，消息代理服务端在收到连接报文后，会保存该客户端节点，并将该客户端节点的遗嘱消息跟该客户端节点的连接状态建立连接关系；分布式智能终端在收到消息代理服务端连接成功的确认消息后，向消息代理服务端发送节点订阅请求以及拓扑消息订阅请求，当所有分布式智能终端均正常运行并完成节点订阅后，即可完成初始拓扑关系的建立；其中，在分布式FA系统中设置有拓扑消息，系统中的所有分布式智能终端均订阅所述拓扑消息的主题，且分布式智能终端的遗嘱消息主题和消息内容均与所述拓扑消息保持一致，所述拓扑消息的内容包含分布式智能终端的本地节点编号，以及M侧节点编号和N侧节点编号。
更进一步的方案中，当系统中的某台分布式智能终端离线时，消息代理服务端会将该离线的分布式智能终端的第一拓扑消息作为第一遗嘱消息广播给系统中所有的分布式智能终端。
更进一步的方案中，当接收方确定第一遗嘱消息内容中M侧节点编号与自身节点编号一致，且本地节点编号与自身N侧节点编号一致时，向消息代理服务端退订自身N侧节点，并订阅拓扑消息中新的N侧节点。
更进一步的方案中，当接收方确定第一遗嘱消息内容中N侧节点编号跟自身节点编号一致，且本地节点编号与自身M侧节点编号一致时，向消息代理服务端退订自身M侧节点，并订阅拓扑消息中新的M侧节点。
更进一步的方案中，若接收方确定第一遗嘱消息内容中的M侧节点和N侧节点信息跟自身节点信息均不相符，则丢弃该遗嘱消息。
更进一步的方案中，当系统中的某台分布式智能终端重新上线时，向消息代理服务端发送自身第二拓扑消息，消息代理服务端收到第二拓扑消息后向系统中所有的分布式智能终端广播该消息。
更进一步的方案中，当接收方确定第二拓扑消息中的M侧节点编号与自身节点编号一致，且消息中的N侧节点编号与自身N侧节点编号也一致时，则向消息代理服务端退订自身N侧节点，并将第二拓扑消息中的本地节点编号作为N侧节点编号进行重新订阅。
更进一步的方案中，当接收方确定第二拓扑消息中的N侧节点编号与自身节点编号一致，且消息中的M侧节点编号跟自身M侧节点编号也一致时，则向消息代理服务端退订M侧节点，并将第二拓扑消息中的本地节点编号作为M侧节点编号进行重新订阅。
更进一步的方案中，若接收方确定第二拓扑消息中的M侧节点编号与自身节点编号一致，N侧节点编号与自身N侧节点编号不一致时，则添加订阅消息中的本地节点编号作为新增的N侧节点编号；若接收方发现第二拓扑消息中的N侧节点编号与自身节点编号一致，M侧节点编号与自身M侧节点编号不一致，则添加订阅消息中的本地节点编号作为新增的M侧节点编号；若第二拓扑消息中的M侧节点编号和N侧节点编号与接收方自身节点信息均不相符，则丢弃该消息。
更进一步的方案中，当分布式FA系统中的某台分布式智能终端的节点两侧有压且开关处于分闸模式时，该分布式智能终端即可判定该节点处于联络模式，当该节点进入联络模式后，该联络节点向消息代理服务端订阅所有开关的故障隔离信号，消息代理服务端会将系统中所有其它节点所产生的隔离信号直接转发给该联络节点，进而完成基于消息代理服务端的分布式FA的自愈转供操作。
由此可见，本发明具有以下有益效果：
1、分布式智能终端跟消息代理服务端之间的通讯协议基于TCP/IP协议族，使得分布式FA的实现不再局限于光纤以太网链路组成的局域网，而是能够方便的通过5G，Wi-Fi等无线通讯方式实现广域网上的互联互通，不仅能够省去光线铺设的麻烦，而且更加方便农村电网或老旧城区实施配网自动化改造，大大拓宽了分布式FA的适用范围。
2、消息代理服务端支持分布式智能终端通过报文动态订阅主题，当有分布式智能终端离线时，消息代理服务端能够及时通知到两侧节点，使它们跳过离线节点建立订阅关系，以扩大隔离范围的方式继续执行分布式FA逻辑。并且，离线的智能终端重新上线后，它们之间的订阅关系也可以及时恢复，这样就极大的提升了分布式FA的伸缩性和容错性。
3、使用Json作为信息交互的标准格式，跟GOOSE模型文件一样，Json也是一种面向对象的信息格式；但跟GOOSE的模型文件截然不同的是，Json格式简洁明了，十分简单易学，在互联网上有着极为广泛的应用。因此使用Json格式进行信息交互，有利于分布式FA的快速普及与发展。
附图说明
图1是现有技术的一种基于Goose的通讯拓扑的分布式FA系统的原理框图。
图2是本发明一种基于消息代理的分布式馈线自动化方法实施例中的原理图。
图3是本发明一种基于消息代理的分布式馈线自动化方法实施例的流程框图。
图4是本发明一种基于消息代理的分布式馈线自动化方法实施例中分布式智能终端与消息代理服务端建立通信连接的流程框图。
图5是本发明一种基于消息代理的分布式馈线自动化方法实施例中分布式智能终端离线时的流程框图。
图6是本发明一种基于消息代理的分布式馈线自动化方法实施例中故障切除的流程框图。
图7是本发明一种基于消息代理的分布式馈线自动化方法实施例中故障隔离的流程框图。
图8是本发明一种基于消息代理的分布式馈线自动化方法实施例自愈转供方式的流程框图。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
为了使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限用于本发明。
参见图2与图3，本发明的基于消息代理的分布式馈线自动化方法具体包括：
步骤S1、在分布式FA系统中设置有一个消息代理服务端10。
步骤S2、在每台分布式智能终端上预设有唯一的关联节点，消息代理服务端10通过关联节点来识别对应的分布式智能终端。其中，本实施例的分布式智能终端为分布式DTU。
步骤S3、在系统中的所有分布式智能终端基于TCP/IP协议与消息代理服务端10建立通信连接，用于实现对各分布式智能终端之间消息交互过程。
具体地，在分布式FA系统中部署一个消息代理作为服务端，该系统中的所有分布式DTU均以客户端的形式跟消息代理服务端10建立TCP连接，消息代理服务端10具备以下功能：
1、处理来自分布式DTU的订阅和退订请求。
2、考虑到支线或环网，分布式DTU可以订阅多个M或N侧节点。
3、定期给每台分布式DTU发送心跳帧，监视DTU的在线状态。
4、接收来自分布式DTU的消息并转发至目标设备。
5、保存分布式DTU的遗嘱消息，当分布式DTU离线时转发至目标设备。
6、保存分布式DTU的保留模式消息，当订阅该DTU的设备上线时，转发至该设备。如果消息代理服务端10收到多条相同主题的保留模式消息，则只保存最后一条消息。
7、通过消息主题来管理信息传输，分布式DTU向消息代理发布带有消息主题的信息，代理会向订阅此主题的目标设备分发此信息。
因此，本实施例的分布式DTU无需跟两侧节点分别建立通讯，只需要跟消息代理连通即可，便于管理、维护和调试。且星形拓扑相比于环形拓扑来说，不仅删除或者添加站点更加容易，而且能够更加方便的进行网络重构，为后续的配电网拓扑结构自适应提供了硬件基础。
在步骤S3中，在各分布式智能终端之间的消息交互过程中，分布式智能终端和消息代理服务端10之间的交互消息包含消息主题和消息内容，其中，消息主题用于控制分布式智能终端之间的订阅关系并表达消息内容的解析方式，消息内容用于承载具体的交互信息。
在本实施例中，消息主题使用正斜杠分层，用于控制分布式智能终端之间的订阅关系并表达消息内容的解析方式，消息内容使用Json数据交换格式，用于承载具体的交互信息。
具体的，本实施例的交互消息格式方案为：
1、消息主题使用正斜杠分层，如：{nodeId}/{operator}/{infoType}。
其中，nodeId表示为分布式DTU所在节点编号，如图1和图2中的CB1、SW1、SY1等，接收方根据该层主题辨别系统中的节点。
operator表示为操作类型，接收方根据该层主题确定解析方式，主要分为两种：一种为notify，即监视类，如遥测、遥信和拓扑消息均属于监视类操作；另一种为action，即指令类，如对时，遥控等均属于指令类操作。
infotype表示为消息内容的类型，接收方根据该层主题解析消息内容。拓扑消息为relationship，故障信号为overcurrent，隔离信号为isolation，闭锁信号为interlock。
消息主题的订阅支持通配符，通配符分为单层通配符+和多层通配符#。例如，订阅SW2的所有信息，则订阅主题设置为：SW2/#；另外，分布式DTU必须订阅其它所有节点的拓扑消息，则订阅主题为：+/notify/relationship。
2、消息内容使用Json格式，例如，SW3的拓扑消息的内容为：
Figure BDA0002823267480000071
Figure BDA0002823267480000081
其中，Guid为消息编号，为保证解析效率，采用整数自增长方案；Timestamp为消息产生的时间戳，格式遵循ISO8601标准的日期和时间组合表示法的字符串，统一使用UTC时间；2020-09-21T16:48:50Z表示2020年9月21日16时48分50秒230毫秒；Body为消息内容及其值。
其中，该拓扑消息内容表示本地节点为SW3，M侧节点为SW2，N侧节点为SW4和SY1。
因此，无需配置复杂的模型文件，只需要定义好交互内容即可，并且交互内容简单明了，简单易学。且Github上有现成的开源项目用于Json内容的序列化和反序列化，易于实施和普及。
具体的，在步骤S2、S3中，本实施例的消息代理服务端10和分布式DTU的通讯交互方案为：
1、每台分布式DTU均设置一个全系统唯一的关联节点编号，消息代理服务端10通过该关联节点编号来识别客户端。
2、分布式DTU和消息代理服务端10之间的交互消息包含消息主题和消息内容两大部分，其中，消息主题用来控制分布式DTU之间的订阅关系并表达内容的解析方式；消息内容采用Json格式，用来承载具体的交互信息。
3、每条消息均设置有消息标识符，以便消息接收端进行去重处理。
4、每条消息均设置有时间标识符，以便系统维护和调试。
5、消息发布端按照特定时间间隔重复发送消息，直至收到消息代理服务端10的确认信息；同样消息代理服务端10也会按照特定时间间隔重复转发消息，直至收到接收方的确认消息。当然，最多重发次数可根据实际网络情况进行调整。
6、分布式DTU可以设置一条遗嘱消息，该遗嘱消息在分布式DTU跟消息代理服务端10建立连接时存储于消息代理服务端10中，当分布式DTU跟消息代理服务端10断开连接时，则消息代理服务端10发布该遗嘱消息。
7、分布式DTU可以将消息设置为保留模式(包括遗嘱消息)，消息代理服务端10在收到具有保留模式的消息后，会存储该消息，如有订阅该消息主题的新客户端上线，则消息代理服务端10会立刻将该消息发送至该客户端。
进一步的，在步骤S3中，当分布式FA系统中的分布式智能终端与消息代理服务端10建立通信连接时，在分布式智能终端可以设置有遗嘱消息，该遗嘱消息在分布式智能终端与消息代理服务端10建立连接时存储于消息代理中，当分布式智能终端跟消息代理服务端10断开连接时，则消息代理服务端10发布该遗嘱消息。
在分布式FA系统中的分布式智能终端与消息代理服务端10建立通信连接后，向消息代理服务端10发送包含遗嘱消息的连接报文，消息代理服务端10在收到连接报文后，会保存该客户端节点，并将该客户端节点的遗嘱消息跟该客户端节点的连接状态建立连接关系。
分布式智能终端在收到消息代理服务端10连接成功的确认消息后，向消息代理服务端10发送节点订阅请求以及拓扑消息订阅请求，当所有分布式智能终端均正常运行并完成节点订阅后，即可完成初始拓扑关系的建立。
其中，在分布式FA系统中设置有拓扑消息，系统中的所有分布式智能终端均订阅所述拓扑消息的主题，且分布式智能终端的遗嘱消息主题和消息内容均与所述拓扑消息保持一致，所述拓扑消息的内容包含分布式智能终端的本地节点编号，以及M侧节点编号和N侧节点编号。
当系统中的某台分布式智能终端离线时，消息代理服务端10会将该离线的分布式智能终端的第一拓扑消息作为第一遗嘱消息广播给系统中所有的分布式智能终端。
当接收方确定第一遗嘱消息内容中M侧节点编号与自身节点编号一致，且本地节点编号与自身N侧节点编号一致时，向消息代理服务端10退订自身N侧节点，并订阅拓扑消息中新的N侧节点。
当接收方确定第一遗嘱消息内容中N侧节点编号跟自身节点编号一致，且本地节点编号与自身M侧节点编号一致时，向消息代理服务端10退订自身M侧节点，并订阅拓扑消息中新的M侧节点。
若接收方确定第一遗嘱消息内容中的M侧节点和N侧节点信息跟自身节点信息均不相符，则丢弃该遗嘱消息。
在本实施例中，当系统中的某台分布式智能终端重新上线时，向消息代理服务端10发送自身第二拓扑消息，消息代理服务端10收到第二拓扑消息后向系统中所有的分布式智能终端广播该消息。
当接收方确定第二拓扑消息中的M侧节点编号与自身节点编号一致，且消息中的N侧节点编号与自身N侧节点编号也一致时，则向消息代理服务端10退订自身N侧节点，并将第二拓扑消息中的本地节点编号作为N侧节点编号进行重新订阅。
当接收方确定第二拓扑消息中的N侧节点编号与自身节点编号一致，且消息中的M侧节点编号跟自身M侧节点编号也一致时，则向消息代理服务端10退订M侧节点，并将第二拓扑消息中的本地节点编号作为M侧节点编号进行重新订阅。
若接收方确定第二拓扑消息中的M侧节点编号与自身节点编号一致，N侧节点编号与自身N侧节点编号不一致时，则添加订阅消息中的本地节点编号作为新增的N侧节点编号；若接收方发现第二拓扑消息中的N侧节点编号与自身节点编号一致，M侧节点编号与自身M侧节点编号不一致，则添加订阅消息中的本地节点编号作为新增的M侧节点编号；若第二拓扑消息中的M侧节点编号和N侧节点编号与接收方自身节点信息均不相符，则丢弃该消息。
在具体应用中，在步骤S3中，本发明提供了一种分布式FA网架结构自适应方案，如下：
1、在分布式FA系统中设置一条拓扑消息，系统中的所有分布式DTU都必须订阅该拓扑消息的主题，且分布式DTU的遗嘱消息主题和内容跟该拓扑消息一致。该拓扑消息的内容仅包含分布式DTU的本地节点编号，以及M侧节点编号和N侧节点编号(首开关和末开关的M侧节点及N侧节点分别为空)。
2、当系统中的某台分布式DTU离线时，由于所有分布式DTU都订阅了拓扑消息的主题，因此消息代理服务端10会将该DTU的拓扑消息作为遗嘱消息广播给系统中所有的分布式DTU。当接收方发现该遗嘱消息内容中M侧节点编号跟自身节点编号一致且本地节点编号跟自身N侧节点编号一致时，首先向消息代理退订自身N侧节点，然后订阅拓扑消息中新的N侧节点；同样，如果接收方发现拓扑消息内容中的N侧节点跟自身节点信息一致且本地节点编号跟自身M侧节点编号一致时，则先退订自身M侧节点，然后订阅新的M侧节点。如果遗嘱消息中的M侧和N侧节点信息跟自身节点信息均不相符，则丢弃该消息。
3、当系统中的某台DTU上线时，会向消息代理服务端10发送拓扑消息，消息代理服务端10收到该消息后向所有分布式DTU广播该消息。如果接收方发现该拓扑消息中的M侧节点编号跟自身节点编号一致且消息中的N侧节点编号跟自身N侧节点编号也一致时，则退订N侧节点并将拓扑消息中的本地节点作为N侧节点重新订阅；同样，如果接收方发现该拓扑消息中的N侧节点编号跟自身节点编号一致且消息中的M侧节点编号跟自身M侧节点编号也一致时，则退订M侧节点并将拓扑消息中的本地节点作为M侧节点重新订阅。如果接收方发现拓扑消息中的M侧节点编号跟自身节点编号一致但是N侧节点编号跟自身N侧节点编号不一致，则添加订阅消息中的本地节点作为新增的N侧节点；同样，如果接收方发现消息中的N侧节点编号跟自身节点编号一致，但是M侧节点编号跟自身节点编号不一致，则添加订阅消息中的本地节点作为新增的M侧节点。如果拓扑消息中的M侧和N侧节点跟自身节点信息均不相符，则丢弃该消息。
4、拓扑消息和遗嘱消息均必须主题一致，以确保分布式DTU离线之后再重新上线，拓扑消息能够覆盖消息代理中的遗嘱消息，从而使得新的分布式DTU上线后能够收到正确的消息内容。同时，拓扑消息和遗嘱消息都必须设置成保留模式，以保证新的分布式DTU上线后能够收到最新的拓扑或遗嘱消息。
因此，综上所述，只需要将每台分布式DTU的本地节点，M侧节点以及N侧节点配置好，开机即可自动生成订阅关系，并且无论有任何节点离线或者新增，相邻节点均可重新刷新订阅关系，从而做到整个分布式FA系统的拓扑自适应。
本实施例还提供一种基于消息代理的分布式FA的自愈转供方式，其包括：当分布式FA系统中的某台分布式智能终端的节点两侧有压且开关处于分闸模式时，该分布式智能终端即可判定该节点处于联络模式，当该节点进入联络模式后，该联络节点向消息代理服务端10订阅所有开关的故障隔离信号，消息代理服务端10会将系统中所有其它节点所产生的隔离信号直接转发给该联络节点，进而完成基于消息代理服务端10的分布式FA的自愈转供操作。
在实际应用中，在应用本发明的基于消息代理服务端10的分布式馈线自动化方法时，首先，建立初始拓扑关系：如果整个分布式FA系统是通过局域网运行，则可以将消息代理部署在系统中的通讯综合管理单元中；如果运行在广域网上，则可以将消息代理部署在阿里云等云服务器上，以保证稳定可靠及安全性。
以图2拓扑为例，首先需要将初始关联节点预设在分布式DTU中，如SW2的M侧为SW1，N侧为SW3；SW3的M侧为SW2，N侧为SW4和YS1；SW4和YS1的M侧为SW3等等。
如图4所示，图4是本发明的分布式智能终端与消息代理服务端10建立通信连接并上线自动更新的流程框图。假设此时SW3节点的分布式DTU开机启动，程序启动后首先尝试向消息代理服务端10建立Sockt连接(连接消息代理)，Sock连接建立后向消息代理服务端10发送附带遗嘱消息的连接报文(发送连接报文)，遗嘱消息的主题和内容如下：
主题：SW3/notify/relationship
内容：
Figure BDA0002823267480000131
在消息代理服务端10收到连接报文后，会保存该客户端节点，并将该节点的遗嘱消息跟该节点的连接状态建立关系。
分布式DTU在收到消息代理的连接成功确认后，向消息代理服务端10发送节点订阅请求以及拓扑消息订阅请求，即订阅M/N侧节点以及拓扑消息，其中，SW3的节点订阅主题为：SW2/#，SW4/#和YS1/#；拓扑消息订阅主题为：+/notify/relationship。
在订阅成功后，SW3节点的分布式DTU将接收SW2、SW4以及SY1发来的所有信息以及所有分布式DTU发出的拓扑消息。
随后SW3将发送自身拓扑消息(发送拓扑消息)，消息内容除了时间戳以外，其余内容跟遗嘱消息一致。消息代理服务端10在收到SW3的消息后将其广播至系统的其它节点(广播拓扑消息)。如果某些节点还没有上线，消息代理服务端10会保存该拓扑消息(保留拓扑消息)，当其它节点上线时再发送。
当SW2节点收到拓扑消息后，由于拓扑消息中的M侧节点内容跟自身一致，但是N侧节点为SW4和SY1，跟自身N侧节点不一致(因为SW2预设的N侧节点为SW3)；因此，如果SW2自身N侧节点中没有SW3，则SW2会向消息代理服务端10订阅SW3的主题作为自身N侧节点(订阅消息中的本地节点作为自身N侧节点)。
同理，当SW4和SY1收到拓扑消息后，由于消息中的N侧节点内容有跟自身一样的编号，但是M侧节点跟自身M侧节点不一致；因此如果SW4和SY1自身M侧节点中没有SW3，则SW4和SY1会向消息代理服务端10订阅SW3的主题作为自身M侧节点(订阅消息中的本地节点作为自身M侧节点)。
当所有分布式DTU均正常运行并完成节点订阅后，也就完成了拓扑关系的建立过程。
然后，进行分布式DTU离线时的拓扑关系调整：
如图5所示，消息代理服务端10实时发送心跳帧，假设此时SW3离线，则不会再回应消息代理服务端10发出的心跳帧。消息代理服务端10如果连续三次发送心跳帧未回应，则会判定该节点离线，并广播该节点的遗嘱消息至其它节点。
当SW2节点收到遗嘱消息后，由于消息中的M侧节点内容跟自身一致(也是SW2)，并且本地节点内容跟自身N侧节点内容一样(都是SW3)，则判定SW3离线，随即向消息代理服务端10退订SW3的主题，然后订阅遗嘱消息内容中的N侧节点主题，即SW4/#和SY1/#。此时SW2的N侧节点则变更为SW4和SY1，从而将接收SW4和SY1发来的所有消息。
同理，当SW4和SY1收到遗嘱消息后，由于消息中的N侧节点内容跟自身一致，并且本地节点内容跟自身M侧节点内容一样，则判定SW3离线，随即也向消息代理服务端10退订SW3的主题，然后订阅遗嘱消息内容中的M侧节点主题，即SW2/#。此时，SW4和SY1的M侧节点则变更为SW2，从而将接收SW2发来的所有消息。
然后，进行分布式DTU重新上线后的拓扑关系恢复：
假设此时SW3重新上线，跟消息代理服务端10重新建立了连接后发送自身拓扑消息。
当SW2收到拓扑消息后，由于消息中的M侧节点内容跟自身一致(也是SW2)，并且消息中的N侧节点内容跟自身N侧节点内容也一样(都是SW4和SY1)，则判定为SW3恢复，随即向消息代理服务端10退订SW4和SY1的主题，并订阅拓扑消息中的本地节点(即SW3)作为自身新的N侧节点，从而恢复接收SW3的所有消息。
同理，当SW4和SY1收到拓扑消息后，由于消息中的N侧节点内容跟自身一致，并且消息中的M侧节点内容跟自身M侧节点内容也一样，则判定为SW3恢复，随即向消息代理服务端10退订SW2的主题，并订阅拓扑消息中的本地节点作为自身新的M侧节点，从而恢复接收SW3的所有消息。
此外，本发明的分布式馈线自动化方法还可以进行分布式FA故障切除和隔离，如图6和图7所示，该系统的分布式FA故障切除和隔离的逻辑跟基于GOOSE的分布式FA逻辑基本一致，如在进行分布式FA故障切除时，当本节点发生故障时，发送故障信号，并收到M和N两侧的故障信号或收到M或N单侧的故障信号，当收到M和N两侧的故障信号时，收到M或N的拒动信号，进行故障切除(跳闸)，判断开关是否拒动，如是，发送拒动信号；此外，当收到M或N单侧的故障信号，进行故障切除(跳闸)，判断开关是否拒动，如是，发送拒动信号。
如在进行分布式FA故障隔离时，当本节点无故障，收到M或N侧的拒动信号或收到M或N单侧的故障信号，进行故障隔离(跳闸)后发送隔离信号，并判断开关是否拒动，如是，则发送拒动信号。
此外，如图8所示，本发明的分布式馈线自动化方法还可以提供一种基于消息代理的分布式FA的自愈转供方式，具体如下：
当节点两侧有压且开关处于分闸模式时，分布式DTU即判定该节点处于联络模式。
基于GOOSE的分布式FA系统中的联络节点由于只能订阅两侧的联络节点，则需要中间联络节点逐个转发隔离信号，直至隔离信号到达联络或首末节点，传送过程十分繁琐，并且中间节点越多，转发延时就越大，很容易造成自愈转供过慢或拒动。
由于本系统支持动态订阅，一旦该节点进入联络模式，该节点则会随即向消息代理服务端10订阅所有开关的故障隔离信号，订阅主题为：+/notify/isolation，而后消息代理服务端10会将系统中所有其它节点所产生的隔离信号直接转发给联络节点，完全不会受到中间节点的数量或质量影响。
随后的自愈转供逻辑跟常规分布式FA一致，如图8所示，在订阅所有开关的故障隔离信号后，在确定单侧失压后，收到M或N单侧的故障信号，闭锁合闸，发送闭锁信号。
此外，在确定单侧失压后，收到隔离信号，进行自愈转供(合闸)，判断开关是否拒动，如是，发送拒动信号。
由此可见，本发明具有以下有益效果：
1、分布式智能终端跟消息代理服务端10之间的通讯协议基于TCP/IP协议族，使得分布式FA的实现不再局限于光纤以太网链路组成的局域网，而是能够方便的通过5G，Wi-Fi等无线通讯方式实现广域网上的互联互通，不仅能够省去光线铺设的麻烦，而且更加方便农村电网或老旧城区实施配网自动化改造，大大拓宽了分布式FA的适用范围。
2、消息代理服务端10支持分布式智能终端通过报文动态订阅主题，当有分布式智能终端离线时，消息代理服务端10能够及时通知到两侧节点，使它们跳过离线节点建立订阅关系，以扩大隔离范围的方式继续执行分布式FA逻辑。并且，离线的智能终端重新上线后，它们之间的订阅关系也可以及时恢复，这样就极大的提升了分布式FA的伸缩性和容错性。
3、使用Json作为信息交互的标准格式，跟GOOSE模型文件一样，Json也是一种面向对象的信息格式；但跟GOOSE的模型文件截然不同的是，Json格式简洁明了，十分简单易学，在互联网上有着极为广泛的应用。因此使用Json格式进行信息交互，有利于分布式FA的快速普及与发展。
本实施例还提供一种基于消息代理服务端的分布式馈线自动化装置以及一种存储介质。
根据本实施例的基于消息代理服务端的分布式馈线自动化装置包括存储器和处理器。分布式馈线自动化装置中的各组件通过总线系统和/或其它形式的连接机构(未示出)互连。
所述存储器用于存储非暂时性计算机可读指令。具体地，存储器可以包括一个或多个计算机程序产品，所述计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。所述易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。所述非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。
所述处理器可以是中央处理单元(CPU)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其它形式的处理单元，并且可以控制分布式馈线自动化装置中的其它组件以执行期望的功能。在本公开的一个实施例中，所述处理器用于运行所述存储器中存储的所述计算机可读指令，使得所述分布式馈线自动化装置执行上述分布式馈线自动化方法。所述分布式馈线自动化方法与上述分布式馈线自动化方法描述的实施例相同，在此将省略其重复描述。
根据本实施例的存储介质其上存储有计算机可读指令。当所述计算机可读指令由处理器运行时，执行参照上述描述的根据本实施例的分布式馈线自动化方法。
以上结合具体实施例描述了本公开的基本原理，但是，需要指出的是，在本公开中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本公开的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本公开为必须采用上述具体的细节来实现。
本公开中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。
需要说明的是，以上仅为本发明的优选实施例，但发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明做出的非实质性修改，也均落入本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.基于消息代理的分布式馈线自动化方法，其特征在于，包括：
在分布式FA系统中设置有一个消息代理服务端，在每台分布式智能终端上预设有唯一的关联节点，消息代理服务端通过关联节点来识别对应的分布式智能终端，在系统中的所有分布式智能终端基于TCP/IP协议与消息代理服务端建立通信连接，用于实现对各分布式智能终端之间消息交互过程；
在各分布式智能终端之间的消息交互过程中，分布式智能终端和消息代理服务端之间的交互消息包含消息主题和消息内容，其中，消息主题用于控制分布式智能终端之间的订阅关系并表达消息内容的解析方式，消息内容用于承载具体的交互信息；
消息主题使用正斜杠分层，用于控制分布式智能终端之间的订阅关系并表达消息内容的解析方式，消息内容使用Json数据交换格式，用于承载具体的交互信息；
当分布式FA系统中的分布式智能终端与消息代理服务端建立通信连接时，在分布式智能终端设置有遗嘱消息，该遗嘱消息在分布式智能终端与消息代理服务端建立连接时存储于消息代理中，当分布式智能终端跟消息代理服务端断开连接时，则消息代理服务端发布该遗嘱消息；
在分布式FA系统中的分布式智能终端与消息代理服务端建立通信连接后，向消息代理服务端发送包含遗嘱消息的连接报文，消息代理服务端在收到连接报文后，会保存客户端节点，并将该客户端节点的遗嘱消息跟该客户端节点的连接状态建立连接关系；
分布式智能终端在收到消息代理服务端连接成功的确认消息后，向消息代理服务端发送节点订阅请求以及拓扑消息订阅请求，当所有分布式智能终端均正常运行并完成节点订阅后，即可完成初始拓扑关系的建立；
其中，在分布式FA系统中设置有拓扑消息，系统中的所有分布式智能终端均订阅所述拓扑消息的主题，且分布式智能终端的遗嘱消息主题和消息内容均与所述拓扑消息保持一致，所述拓扑消息的内容包含分布式智能终端的本地节点编号，以及M侧节点编号和N侧节点编号；
当系统中的某台分布式智能终端离线时，消息代理服务端会将该离线的分布式智能终端的第一拓扑消息作为第一遗嘱消息广播给系统中所有的分布式智能终端；
若接收方确定第一遗嘱消息内容中的M侧节点和N侧节点信息跟自身节点信息均不相符，则丢弃该遗嘱消息；
当系统中的某台分布式智能终端重新上线时，向消息代理服务端发送自身第二拓扑消息，消息代理服务端收到第二拓扑消息后向系统中所有的分布式智能终端广播该消息；
当接收方确定第二拓扑消息中的M侧节点编号与自身节点编号一致，且消息中的N侧节点编号与自身N侧节点编号也一致时，则向消息代理服务端退订自身N侧节点，并将第二拓扑消息中的本地节点编号作为N侧节点编号进行重新订阅；
当接收方确定第二拓扑消息中的N侧节点编号与自身节点编号一致，且消息中的M侧节点编号跟自身M侧节点编号也一致时，则向消息代理服务端退订M侧节点，并将第二拓扑消息中的本地节点编号作为M侧节点编号进行重新订阅；
若接收方确定第二拓扑消息中的M侧节点编号与自身节点编号一致，N侧节点编号与自身N侧节点编号不一致时，则添加订阅消息中的本地节点编号作为新增的N侧节点编号；
若接收方发现第二拓扑消息中的N侧节点编号与自身节点编号一致，M侧节点编号与自身M侧节点编号不一致，则添加订阅消息中的本地节点编号作为新增的M侧节点编号；
若第二拓扑消息中的M侧节点编号和N侧节点编号与接收方自身节点信息均不相符，则丢弃该消息；
其中，拓扑消息和遗嘱消息均必须主题一致，以确保分布式DTU离线之后再重新上线，拓扑消息能够覆盖消息代理中的遗嘱消息，从而使得新的分布式DTU上线后能够收到正确的消息内容；同时，拓扑消息和遗嘱消息都必须设置成保留模式，以保证新的分布式DTU上线后能够收到最新的拓扑或遗嘱消息；
在进行分布式FA故障切除时，当本节点发生故障时，发送故障信号，并收到M和N两侧的故障信号或收到M或N单侧的故障信号，当收到M和N两侧的故障信号时，收到M或N的拒动信号，进行故障切除，判断开关是否拒动，如是，发送拒动信号；此外，当收到M或N单侧的故障信号，进行故障切除，判断开关是否拒动，如是，发送拒动信号；
在进行分布式FA故障隔离时，当本节点无故障，收到M或N侧的拒动信号或收到M或N单侧的故障信号，进行故障隔离后发送隔离信号，并判断开关是否拒动，如是，则发送拒动信号。
2.根据权利要求1所述的分布式馈线自动化方法，其特征在于：
当接收方确定第一遗嘱消息内容中M侧节点编号与自身节点编号一致，且本地节点编号与自身N侧节点编号一致时，向消息代理服务端退订自身N侧节点，并订阅拓扑消息中新的N侧节点。
3.根据权利要求1所述的分布式馈线自动化方法，其特征在于：
当接收方确定第一遗嘱消息内容中N侧节点编号跟自身节点编号一致，且本地节点编号与自身M侧节点编号一致时，向消息代理服务端退订自身M侧节点，并订阅拓扑消息中新的M侧节点。
4.根据权利要求1所述的分布式馈线自动化方法，其特征在于：
当分布式FA系统中的某台分布式智能终端的节点两侧有压且开关处于分闸模式时，该分布式智能终端即可判定该节点处于联络模式，当该节点进入联络模式后，该节点向消息代理服务端订阅所有开关的故障隔离信号，消息代理服务端会将系统中所有其它节点所产生的隔离信号直接转发给该联络节点，进而完成基于消息代理服务端的分布式FA的自愈转供操作。
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