CN113473644A - 一种基于5g的稳控装置站间通信方法及稳控装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于5G的稳控装置站间通信方法，包括：稳控装置周期性对基于5G网络与各邻接稳控装置之间建立通信的数据通道情况进行检测；待获取当前检测周期已建立通信的数据通道后，生成待发送的报文，并结合当前检测周期已建立通信的各数据通道中信息的实时性要求，对应设置各待发送报文的发送频率次数，且进一步结合网络总带宽上限值以及数据通道总数，调整各待发送报文在相应数据通道中传输所需的带宽；在下一检测周期到达之前，基于各待发送报文的发送频率次数及传输所需的带宽，将各待发送报文分别向已建立通信的各数据通道发送。实施本发明，能减少稳控装置改造中通道接口调试的工作量及投资成本，提高通信的适应性。

Description

一种基于5G的稳控装置站间通信方法及稳控装置

技术领域

本发明涉及电力通信技术领域，尤其涉及一种基于5G的稳控装置站间通信方法。

背景技术

安全稳定控制系统(以下简称稳控系统)是由两个及以上厂站的安全稳定控制装置(以下简称稳控装置)通过通信设备联络构成的系统，实现区域或更大范围的电力系统的稳定控制，采取切机、切负荷等措施确保电力系统安全稳定运行。

随着特高压交直流的发展，区域电网互联也越来越紧密，由于特高压输送容量大，当其发生故障时，严重影响电网的安全稳定运行。为了确保电网稳定可靠运行，稳控系统在电网中应用越来越广，且切负荷对象越来越精细，下放到了配网环网柜及用户侧。同时，随着电网运行方式的改变，稳控系统也需随着电网进行升级改造，这给各变电站间的稳控装置通信带了挑战。

目前，各变电站间的稳控装置通信采用点对点的通信，使得在一个变电站对多个变电站通信时，不仅需要开通对应数量的通道接口，而且在下一次升级改造中增加或减少一个通道时都需进行调整，因此一旦出现通信插件接口不够还需另行购买，这就给施工带来大量的工作量。同时，随着供电可靠性的提高，稳控系统切负荷要求也越来越精细化，切负荷对象下放到配网环网柜或用户侧，若采用传统光纤通信，则投资巨大且施工困难。

因此，亟需一种基于5G的稳控装置站间通信方法，能减少稳控装置改造中通道接口调试的工作量及投资成本，提高通信的适应性。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种基于5G的稳控装置站间通信方法稳控装置，能减少稳控装置改造中通道接口调试的工作量及投资成本，提高通信的适应性。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于5G的稳控装置站间通信方法，所述方法包括以下步骤：

步骤S1、稳控装置周期性对基于5G网络与各邻接稳控装置之间数据通道的建立情况进行检测；

步骤S2、待获取当前检测周期已建立通信的数据通道后，生成向已建立通信的各数据通道待发送的报文，并结合当前检测周期已建立通信的各数据通道中信息的实时性要求，对应设置当前检测周期中各待发送报文的发送频率次数，且进一步结合预设的网络总带宽上限值以及当前检测周期已建立通信的数据通道总数，调整当前检测周期中各待发送报文在相应数据通道中传输所需的带宽；

步骤S3、在下一检测周期到达之前，基于当前检测周期各待发送报文的发送频率次数及在相应数据通道中传输所需的带宽，将各待发送报文分别向当前检测周期已建立通信的各数据通道发送。

其中，在步骤S2和步骤S3之间，所述方法进一步包括以下步骤：

在当前检测周期各待发送报文中设置相应的特征码并更新。

其中，所述特征码包括信息类报文头特征码和命令类报文头特征码。

其中，所述方法进一步包括：

若当前检测周期内与某一数据通道中断通信后又恢复，则认定有目标地址调整需求，并根据预先设置的变化规则，更改相应待发送报文中的目标地址。

其中，通过预设时间范围内接收报文的次数是否小于等于预定次数或报文内容格式是否正确来判断通信中断与否。

其中，所述方法进一步包括：

若当前检测周期内与某一数据通道一直出现通信告警，则重新检测与通信告警的数据通道之间的建立情况，并在重新检测到与通信告警的数据通道无异常之后，重新生成对应发送的报文。

本发明实施例还提供了一种稳控装置，所述稳控装置包括：

周期性检测数据通道单元，用于周期性对基于5G网络与各邻接稳控装置之间数据通道的建立情况进行检测；

报文发送频率处理及带宽调整单元，用于待获取当前检测周期已建立通信的数据通道后，生成向已建立通信的各数据通道待发送的报文，并结合当前检测周期已建立通信的各数据通道中信息的实时性要求，对应设置当前检测周期中各待发送报文的发送频率次数，且进一步结合预设的网络总带宽上限值以及当前检测周期已建立通信的数据通道总数，调整当前检测周期中各待发送报文在相应数据通道中传输所需的带宽；

报文发送单元，用于在下一检测周期到达之前，基于当前检测周期各待发送报文的发送频率次数及在相应数据通道中传输所需的带宽，将各待发送报文分别向当前检测周期已建立通信的各数据通道发送。

其中，所述稳控装置还包括：

特征码设置及更新单元，用于在当前检测周期各待发送报文中设置相应的特征码并更新。

其中，所述稳控装置还包括：

报文异常地址变更单元，用于若当前检测周期内与某一数据通道中断通信后又恢复，则认定有目标地址调整需求，并根据预先设置的变化规则，更改相应待发送报文中的目标地址。

其中，所述稳控装置还包括：

报文重新生成单元，用于若当前检测周期内与某一数据通道一直出现通信告警，则重新检测与通信告警的数据通道之间的建立情况，并在重新检测到与通信告警的数据通道无异常之后，重新生成对应发送的报文。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

1、本发明的稳控装置通过周期性(如10S)对基于5G网络与各邻接稳控装置之间数据通道的建立情况进行检测，并针对当前检测周期已建立通信的数据通道，生成报文及其对应发送频率次数、传输所需的带宽，使得稳控装置不需要对通道接口进行反复调试工作，同时不需要增加光纤投入，节省了投资成本，提高通信的适应性；

2、本发明的稳控装置在报文中设置特征码、调整中断通信后又恢复的数据通道对应报文中的目标地址以及重新生成通信告警的数据通道对应报文等方式，用来提高报文的安全性，确保通信的传输安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。

图1为本发明实施例提供的基于5G的稳控装置站间通信方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的基于5G的稳控装置站间通信方法中稳控装置基于5G网络通信形成稳控系统的架构图；

图3为本发明实施例提供的稳控装置的系统结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

如图1所示，为本发明实施例中，提供的一种基于5G的稳控装置站间通信方法，所述方法包括以下步骤：

步骤S1、稳控装置周期性对基于5G网络与各邻接稳控装置之间数据通道的建立情况进行检测；

具体过程为，稳控装置每隔10S一次对基于5G网络与各邻接稳控装置之间数据通道(如图2所示)的建立情况进行周期性检测。当然，周期性检测时间可根据实际需求进行灵活调整，不局限于10S一次。

应当说明的是，稳控装置和各邻接稳控装置均可通过各自前端的客户端以太网接入设备来接入5G网络中，也可以内置有相应的无线通信模块来接入5G网络中。其中，客户端以太网接入设备具有无线通信功能，可以同时将需要发送到多个变电站的以太网信息进行拆包发送，以及将接收的信息转换成以太网信息。

步骤S2、待获取当前检测周期已建立通信的数据通道后，生成向已建立通信的各数据通道待发送的报文，并结合当前检测周期已建立通信的各数据通道中信息的实时性要求，对应设置当前检测周期中各待发送报文的发送频率次数，且进一步结合预设的网络总带宽上限值以及当前检测周期已建立通信的数据通道总数，调整当前检测周期中各待发送报文在相应数据通道中传输所需的带宽；

具体过程为，首先，确定当前检测周期已建立通信的数据通道，并生成向已建立通信的各数据通道待发送的报文。例如，1个变电站与n个变电站进行通信，则该变电站中稳控装置需要发送n个报文，且每个报文内容及长度均不同。

其次，结合当前检测周期已建立通信的各数据通道中信息的实时性要求，对应设置当前检测周期中各待发送报文的发送频率次数。例如，变电站1中稳控装置需要给变电站2中邻接稳控装置发送大量负荷的状态信息，若每帧全部发送一次，则每帧报文长度可能达60个字节，考虑到变电站1至变电站2的数据通信中信息正常情况下变化相对稳定，因此可以分为三帧循环发送，使得报文长度可降到20个字节左右，大大降低了对网络带宽的需求。当然，若变电站1至变电站2的数据通信中信息的实时性要求高，则报文长度为60个字节。

最后，确定预设的网络总带宽上限值，并根据网络总带宽上限值以及当前检测周期已建立通信的数据通道总数，调整当前检测周期中各待发送报文在相应数据通道中传输所需的带宽。例如，变电站1所使用的网络总带宽上限值限制在50Mbps时，若需对128个环网柜通信(即已建立通信的数据通道总数为128)，且根据实时性要求，设置应用层每个报文长度为20个字节(即报文的发送频率次数为3)时，则报文传输所需的带宽应小于825.8帧/s，详见下面计算公式：

50Mbps*1024*1024/128/(62*8)＝825.8(帧/s)

其中，1Mbps等于1024*1024Bytes；报文包括：14个字节的以太网数据、20个字节的IP层数据、8个字节的UDP报文头和20个字节的应用数据，共计62个字节，一个字节有8个bit。

当然，某一个环网柜通信要求不高，则可设置400帧/s或其它带宽，可以减少网络带宽压力。

应当说明的是，考虑到报文的安全性，在步骤S2和步骤S3之间，所述方法进一步包括以下步骤：在当前检测周期各待发送报文中设置相应的特征码并更新；其中，特征码包括信息类报文头特征码和命令类报文头特征码。

例如，信息类报文头特征码设置为XX，命令类报文头特征码设置ML(详见表1报文格式示例)，以便于区分对各种报文的确认处理。应当说明的是，命令报文需要考虑多帧确认与瞬时信号中断的问题，以防止装置拒动或误动。

表1

步骤S3、在下一检测周期到达之前，基于当前检测周期各待发送报文的发送频率次数及在相应数据通道中传输所需的带宽，将各待发送报文分别向当前检测周期已建立通信的各数据通道发送。

具体过程为，在下一个检测周期(即下一个10S)到达之前，在当前检测周期内将各待发送报文根据发送频率次数及传输所需的带宽向对应数据通道发送。

在本发明实施例中，考虑到5G无线传输过程中受到网络攻击，因此需对不同站点设置不同的目标地址，并且根据预先设置的变化规则对目标地址进行动态调整。

因此，所述方法进一步包括：若当前检测周期内与某一数据通道中断通信后又恢复，则认定有目标地址调整需求，并根据预先设置的变化规则，更改相应待发送报文中的目标地址。其中，通过预设时间范围内接收报文的次数是否小于等于预定次数或报文内容格式是否正确来判断通信中断与否。例如，假设2ms发送一帧，则要求1s内至少收到495帧以上，否则持续5s不满足则判断通信中断，或者报文长度、内容不满足预设报文内容格式要求持续5s判断通信中断。

在本发明实施例中，若通信一直告警则需安排处理，确认通信无问题后重新报文初始化，回归到初始目标地址。因此，所述方法进一步包括：若当前检测周期内与某一数据通道一直出现通信告警，则重新检测与通信告警的数据通道之间的建立情况，并在重新检测到与通信告警的数据通道无异常之后，重新生成对应发送的报文。当然，可以将通信告警的数据通道中邻接稳控装置进行重启，重新进行地址或数据通道匹配。

如图3所示，为本发明实施例中，提供的一种稳控装置，所述稳控装置包括：

周期性检测数据通道单元110，用于周期性对基于5G网络与各邻接稳控装置之间数据通道的建立情况进行检测；

报文发送频率处理及带宽调整单元120，用于待获取当前检测周期已建立通信的数据通道后，生成向已建立通信的各数据通道待发送的报文，并结合当前检测周期已建立通信的各数据通道中信息的实时性要求，对应设置当前检测周期中各待发送报文的发送频率次数，且进一步结合预设的网络总带宽上限值以及当前检测周期已建立通信的数据通道总数，调整当前检测周期中各待发送报文在相应数据通道中传输所需的带宽；

报文发送单元130，用于在下一检测周期到达之前，基于当前检测周期各待发送报文的发送频率次数及在相应数据通道中传输所需的带宽，将各待发送报文分别向当前检测周期已建立通信的各数据通道发送。

其中，所述稳控装置还包括：

特征码设置及更新单元，用于在当前检测周期各待发送报文中设置相应的特征码并更新。

其中，所述稳控装置还包括：

报文异常地址变更单元，用于若当前检测周期内与某一数据通道中断通信后又恢复，则认定有目标地址调整需求，并根据预先设置的变化规则，更改相应待发送报文中的目标地址。

其中，所述稳控装置还包括：

报文重新生成单元，用于若当前检测周期内与某一数据通道一直出现通信告警，则重新检测与通信告警的数据通道之间的建立情况，并在重新检测到与通信告警的数据通道无异常之后，重新生成对应发送的报文。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

1、本发明的稳控装置通过周期性(如10S)对基于5G网络与各邻接稳控装置之间数据通道的建立情况进行检测，并针对当前检测周期已建立通信的数据通道，生成报文及其对应发送频率次数、传输所需的带宽，使得稳控装置不需要对通道接口进行反复调试工作，同时不需要增加光纤投入，节省了投资成本，提高通信的适应性；

2、本发明的稳控装置在报文中设置特征码、调整中断通信后又恢复的数据通道对应报文中的目标地址以及重新生成通信告警的数据通道对应报文等方式，用来提高报文的安全性，确保通信的传输安全。

值得注意的是，上述装置实施例中，所包括的各个装置单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种基于5G的稳控装置站间通信方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤S1、稳控装置周期性对基于5G网络与各邻接稳控装置之间数据通道的建立情况进行检测；

步骤S2、待获取当前检测周期已建立通信的数据通道后，生成向已建立通信的各数据通道待发送的报文，并结合当前检测周期已建立通信的各数据通道中信息的实时性要求，对应设置当前检测周期中各待发送报文的发送频率次数，且进一步结合预设的网络总带宽上限值以及当前检测周期已建立通信的数据通道总数，调整当前检测周期中各待发送报文在相应数据通道中传输所需的带宽；

步骤S3、在下一检测周期到达之前，基于当前检测周期各待发送报文的发送频率次数及在相应数据通道中传输所需的带宽，将各待发送报文分别向当前检测周期已建立通信的各数据通道发送。

2.如权利要求1所述的基于5G的稳控装置站间通信方法，其特征在于，在步骤S2和步骤S3之间，所述方法进一步包括以下步骤：

在当前检测周期各待发送报文中设置相应的特征码并更新。

3.如权利要求2所述的基于5G的稳控装置站间通信方法，其特征在于，所述特征码包括信息类报文头特征码和命令类报文头特征码。

4.如权利要求1所述的基于5G的稳控装置站间通信方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

若当前检测周期内与某一数据通道中断通信后又恢复，则认定有目标地址调整需求，并根据预先设置的变化规则，更改相应待发送报文中的目标地址。

5.如权利要求4所述的基于5G的稳控装置站间通信方法，其特征在于，通过预设时间范围内接收报文的次数是否小于等于预定次数或报文内容格式是否正确来判断通信中断与否。

6.如权利要求1所述的基于5G的稳控装置站间通信方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

若当前检测周期内与某一数据通道一直出现通信告警，则重新检测与通信告警的数据通道之间的建立情况，并在重新检测到与通信告警的数据通道无异常之后，重新生成对应发送的报文。

7.一种稳控装置，其特征在于，所述稳控装置包括：

周期性检测数据通道单元，用于周期性对基于5G网络与各邻接稳控装置之间数据通道的建立情况进行检测；

报文发送频率处理及带宽调整单元，用于待获取当前检测周期已建立通信的数据通道后，生成向已建立通信的各数据通道待发送的报文，并结合当前检测周期已建立通信的各数据通道中信息的实时性要求，对应设置当前检测周期中各待发送报文的发送频率次数，且进一步结合预设的网络总带宽上限值以及当前检测周期已建立通信的数据通道总数，调整当前检测周期中各待发送报文在相应数据通道中传输所需的带宽；

报文发送单元，用于在下一检测周期到达之前，基于当前检测周期各待发送报文的发送频率次数及在相应数据通道中传输所需的带宽，将各待发送报文分别向当前检测周期已建立通信的各数据通道发送。

8.如权利要求7所述的稳控装置，其特征在于，所述稳控装置还包括：

特征码设置及更新单元，用于在当前检测周期各待发送报文中设置相应的特征码并更新。

9.如权利要求7所述的稳控装置，其特征在于，所述稳控装置还包括：

报文异常地址变更单元，用于若当前检测周期内与某一数据通道中断通信后又恢复，则认定有目标地址调整需求，并根据预先设置的变化规则，更改相应待发送报文中的目标地址。

10.如权利要求7所述的稳控装置，其特征在于，所述稳控装置还包括：

报文重新生成单元，用于若当前检测周期内与某一数据通道一直出现通信告警，则重新检测与通信告警的数据通道之间的建立情况，并在重新检测到与通信告警的数据通道无异常之后，重新生成对应发送的报文。

Images