CN113783796A - 一种用于换流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换流系统的通信方法及装置，通过预先设置区分待传输的数据类型，根据不同的数据类型采用不同的数据传输方式，并且在上层设备中针对不同的数据类型采用不同的进程进行处理，可实现上、下层设备对不同类型数据采取不同的发送和处理机制。使得在大功率、高电压等级项目中，针对指数级增加的状态监视数据以及远距离传输情况，可有效缓解阀控设备端和上层监控管理端的通信压力的问题，提高系统的通信可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种用于换流系统的通信方法及装置。
背景技术
模块化多电平(MMC)柔性直流输电技术在新能源并网、海岛供电等领域具有广阔的应用前景，柔性直流输电系统电路高度模块化，可通过增加接入换流器的子模块数量来满足不同的功率和电压等级的要求。阀控设备是柔性直流输电工程中的关键设备，从目前国内各柔直换流站运行情况看，阀控设备的故障在柔直换流站所有故障中占比较高，阀控设备直接控制换流阀，其控制性能直接决定了整个柔性直流输电系统的运行性能。加强对阀控设备运行数据的实时监视，对提高换流站的稳定可靠运行有重大意义。要全面掌握柔直换流阀运行特性和故障特性，实时监测设备的运行状态、发展趋势及故障部位、严重程度，会导致阀控控制模块和监控管理模块数据传输量大、通讯带宽占用高等问题。尤其对于大功率、高电压等级的项目，指数级增加的状态监视数据，以及远距离传输会导致下层阀控设备端和上层监控管理端之间通信压力过大，进而降低系统的性能。
发明内容
基于现有技术的上述情况，本发明的目的在于提供一种用于换流系统的通信方法及装置，以解决大功率、高电压等级项目中，针对指数级增加的状态监视数据以及远距离传输导致的下层阀控设备端和上层监控管理端通信压力的问题，提高系统的通信可靠性。
为达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种用于换流系统的通信方法，所述换流系统包括下位机控制模块和监控管理模块，包括步骤：
监控管理模块设置数据规则表并发送至下位机控制模块，该数据规则表将下位机控制模块待发送的数据区分为第一类型数据和第二类型数据；
下位机控制模块根据接收的数据规则表，将第一类型数据以第一发送方式上传，将第二类型数据以第二发送方式上传；
监控管理模块对接收到的第一类型数据以第一进程处理，第二类型数据以第二进程处理；
监控管理模块判断CPU资源占用率或带宽占用率是否超出预设健康值，若超出，则关闭第二进程，并在预设时间间隔后再次进行判断；若未超出，则循环执行该步骤。
进一步的，还包括：
监控管理模块判断CPU资源占用率或带宽占用率超出预设健康值时，向下位机控制模块发送通知报文，以通知下位机控制模块停止上传第二类型数据。
进一步的，还包括：
监控管理模块判断CPU资源占用率或带宽占用率超出预设健康值并在预设时间间隔后判断为未超出时，重新启动第二进程，并向下位机控制模块发送查询报文，以通知下位机控制模块启动上传第二类型数据。
进一步的，所述第一类型数据包括实时性数据，所述第二类型数据包括非实时性数据。
进一步的，所述第一发送方式包括变位上送方式，所述第二发送方式包括按照固定的时间片间隔上送方式。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于换流系统的通信装置，所述换流系统包括下位机控制模块和监控管理模块，该装置包括规则表设置单元、数据上传单元、以及数据处理单元，所述规则表设置单元和数据处理单元设置于监控管理模块，所述数据上传单元设置于下位机控制模块；其中，
所述规则表设置单元用于设置数据规则表并发送至下位机控制模块，该数据规则表将下位机控制模块待发送的数据区分为第一类型数据和第二类型数据；
所述数据上传单元用于根据该数据规则表，将第一类型数据以第一发送方式上传，将第二类型数据以第二发送方式上传；
所述数据处理单元用于对接收到的第一类型数据以第一进程处理，第二类型数据以第二进程处理；
并判断CPU资源占用率或带宽占用率是否超出预设健康值，若超出，则关闭第二进程，并在预设时间间隔后再次进行判断；若未超出，则循环判断。
进一步的，所述数据处理单元还用于当判断CPU资源占用率或带宽占用率超出预设健康值时，向下位机控制模块发送通知报文，以通知下位机控制模块停止上传第二类型数据。
进一步的，所述监控管理单元还用于判断CPU资源占用率或带宽占用率超出预设健康值并在预设时间间隔后判断为未超出时，重新启动第二进程，并向下位机控制模块发送查询报文，以通知下位机控制模块启动上传第二类型数据。
进一步的，所述第一类型数据包括实时性数据，所述第二类型数据包括非实时性数据。
进一步的，所述第一发送方式包括变位上送方式，所述第二发送方式包括按照固定的时间片间隔上送方式。
综上所述，本发明提供了一种用于换流系统的通信方法及装置，通过预先设置区分待传输的数据类型，根据不同的数据类型采用不同的数据传输方式，并且在上层设备中针对不同的数据类型采用不同的进程进行处理，可实现上、下层设备对不同类型数据采取不同的发送和处理机制。使得在大功率、高电压等级项目中，针对指数级增加的状态监视数据以及远距离传输情况，可有效缓解阀控设备端和上层监控管理端的通信压力的问题，提高系统的通信可靠性。
附图说明
图1是本发明用于换流系统的通信方法的流程图；
图2是本发明用于换流系统的通信装置的构成框图。
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明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
下面对结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。根据本发明的一个实施例，提供了一种用于换流系统的通信方法，该方法的流程图如图1所示，所述换流系统包括下位机控制模块和监控管理模块，包括如下步骤：
S1、监控管理模块设置数据规则表并发送至下位机控制模块，该数据规则表将下位机控制模块待发送的数据区分为第一类型数据和第二类型数据。其中，该第一类型数据可以包括实时性数据，第二类型数据可以包括非实时性数据。本实施例提供的通信方法适用于换流系统的上下层设备的数据传输过程中，上层设备例如为监控管理模块，下层设备例如为下位机控制模块，具体来说可以为阀控控制模块，阀控控制模块通常可以包括多个阀控子模块，每个阀控制子模块负责采集不同的数据，所采集的数据通过数据通信通道传输至监控管理模块，监控管理模块完成对数据的汇总输出。根据该实施例的方案，监控管理模块预先在规则库中为每个阀控子模块设置数据的类型，例如包括实时性数据和非实时性数据，并将设置好的数据规则表下发至下位机控制模块。其中，实时性数据是指用来反馈下层阀控设备的运行状态或者故障状态的数据，包含各链路出现的通信故障状态、设备的硬件故障状态、阀控设备的运行模式切换等，通常作为判断下层设备是否正常运行的首要数据；非实时性数据是指用来辅助监视下层阀控设备运行状态的数据，是对实时性数据的一种补充，包含模块的电压、系统电流、通信故障计数、阀控设备的温湿度等。通常情况下，在监控管理模块首要关注的是实时性数据的显示，一旦实时性数据发生变化，可通过监视对应补充的非实时性数据进行辅助判断。该监控管理模块中的规则库可以按照不同的工程特点进行定制。规则库对于下层的控制子模块而言，相当于配置文件，文件格式固定，数据内容可以根据工程特点进行配置。不同工程的硬件配置不同，反映到规则库中就是监视的硬件故障状态种类不同；不同工程的系统架构不同，反映到规则库中就是监视的链路通信状态种类不同。
S2、下位机控制模块根据接收的数据规则表，将第一类型数据以第一发送方式上传，将第二类型数据以第二发送方式上传。由于实时性数据对实时性要求较高，因此可以采用变位上送方式进行上传，变位处理的逻辑是在下层阀控设备端执行，每个控制周期(例如为50μs)判断一次，每个控制周期采集一次实时性数据，记录当前控制周期的数据，并与上一控制周期记录的数据进行对比，若对比不一致，将当前数据上送至上层监控管理模块；若对比一致，则不再上传。对于实时性要求不高的非实时性数据，按照固定的时间片间隔上送方式，例如下层设备初始化配置可以按照500ms～1s间隔进行上送，上送的时间间隔也可以在上层监控管理模块的规则库中进行设定并下发至下层阀控设备，阀控设备按照接收到的设定时间，进行报文上送。以此可以节约数据通信通道的带宽，以应对指数级增长的状态监视数据。
S3、监控管理模块对接收到的第一类型数据以第一进程处理，第二类型数据以第二进程处理；并且，监控管理模块判断CPU资源占用率或带宽占用率是否超出预设健康值，若超出，则关闭第二进程，即关闭对非实时性数据的处理进程，舍弃数据库中缓存的非实时性数据，向下位机控制模块发送通知报文，以通知下位机控制模块停止上传非实时性数据，并在预设时间间隔后再次进行判断；若未超出，则循环执行该步骤。根据监控管理模块的硬件配置性能，CPU资源占用率健康值一般设置为75％，当CPU资源占用率在0～75％变化时，监控管理模块能够正常工作，超过75％监控管理模块的数据处理可能会受到影响。带宽占用率健康值一般设置为80％，以防出现数据量太大当网络阻塞的现象，同时也能应对实时性数据流量突发造成的丢包现象。带宽占用率在60％左右监控管理模块会有报警，可在监控管理模块的规则表中对下层控制子模块的非实时性数据上传间隔加大，一般不能超过1s，通过此方法可以一定程度缓解带宽占用率，若带宽占用率仍增加并超过80％，监控管理模块下发通知报文，下层控制模块不再上送非实时性数据。下位机控制模块中的阀控子模块收到该通知报文之后，停止对非实时性数据的定时上传。其中，两个进程没有本质区别，是为了实现对实时性数据和非实时性数据采用的分开处理，以此来实现当CPU占用率过高时，关掉非实时性数据的处理进程来降低资源占用率。当带宽占用率过高时，通过上层监控管理模块发下通知报文，停止下层控制模块对非实时性数据的上送，以此实现降低带宽占用率。
监控管理模块判断CPU资源占用率或带宽占用率超出预设健康值并在预设时间间隔后判断为未超出时，重新启动第二进程，并向下位机控制模块发送查询报文，以通知下位机控制模块启动上传非实时性数据。下位机控制模块中的阀控子模块收到该查询报文之后，启动对非实时性数据的定时上传。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种用于换流系统的通信装置，所述换流系统包括下位机控制模块和监控管理模块，该装置包括规则表设置单元、数据上传单元、以及数据处理单元，所述规则表设置单元和数据处理单元设置于监控管理模块，所述数据上传单元设置于下位机控制模块。
规则表设置单元用于设置数据规则表并发送至下位机控制模块，该数据规则表将下位机控制模块待发送的数据区分为第一类型数据和第二类型数据；其中，第一类型数据包括实时性数据，所述第二类型数据包括非实时性数据。
数据上传单元用于根据该数据规则表，将第一类型数据以第一发送方式上传，将第二类型数据以第二发送方式上传；其中，第一发送方式包括变位上送方式，所述第二发送方式包括按照固定的时间片间隔上送方式。
数据处理单元用于对接收到的第一类型数据以第一进程处理，第二类型数据以第二进程处理；
并判断CPU资源占用率或带宽占用率是否超出预设健康值，若超出，则关闭第二进程，并在预设时间间隔后再次进行判断；若未超出，则循环判断。
进一步的，所述数据处理单元还用于当判断CPU资源占用率或带宽占用率超出预设健康值时，向下位机控制模块发送通知报文，以通知下位机控制模块停止上传第二类型数据。
进一步的，所述监控管理单元还用于判断CPU资源占用率或带宽占用率超出预设健康值并在预设时间间隔后判断为未超出时，重新启动第二进程，并向下位机控制模块发送查询报文，以通知下位机控制模块启动上传第二类型数据。
综上所述，本发明涉及一种用于换流系统的通信方法及装置，通过预先设置区分待传输的数据类型，根据不同的数据类型采用不同的数据传输方式，并且在上层设备中针对不同的数据类型采用不同的进程进行处理，可实现上、下层设备对不同类型数据采取不同的发送和处理机制。使得在大功率、高电压等级项目中，针对指数级增加的状态监视数据以及远距离传输情况，可有效缓解阀控设备端和上层监控管理端的通信压力的问题，提高系统的通信可靠性。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (10)
1.一种用于换流系统的通信方法，所述换流系统包括下位机控制模块和监控管理模块，其特征在于，包括步骤：
监控管理模块设置数据规则表并发送至下位机控制模块，该数据规则表将下位机控制模块待发送的数据区分为第一类型数据和第二类型数据；
下位机控制模块根据接收的数据规则表，将第一类型数据以第一发送方式上传，将第二类型数据以第二发送方式上传；
监控管理模块对接收到的第一类型数据以第一进程处理，第二类型数据以第二进程处理；
监控管理模块判断CPU资源占用率或带宽占用率是否超出预设健康值，若超出，则关闭第二进程，并在预设时间间隔后再次进行判断；若未超出，则循环执行该步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
监控管理模块判断CPU资源占用率或带宽占用率超出预设健康值时，向下位机控制模块发送通知报文，以通知下位机控制模块停止上传第二类型数据。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
监控管理模块判断CPU资源占用率或带宽占用率超出预设健康值并在预设时间间隔后判断为未超出时，重新启动第二进程，并向下位机控制模块发送查询报文，以通知下位机控制模块启动上传第二类型数据。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述第一类型数据包括实时性数据，所述第二类型数据包括非实时性数据。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述第一发送方式包括变位上送方式，所述第二发送方式包括按照固定的时间片间隔上送方式。
6.一种用于换流系统的通信装置，所述换流系统包括下位机控制模块和监控管理模块，其特征在于，该装置包括规则表设置单元、数据上传单元、以及数据处理单元，所述规则表设置单元和数据处理单元设置于监控管理模块，所述数据上传单元设置于下位机控制模块；其中，
所述规则表设置单元用于设置数据规则表并发送至下位机控制模块，该数据规则表将下位机控制模块待发送的数据区分为第一类型数据和第二类型数据；
所述数据上传单元用于根据该数据规则表，将第一类型数据以第一发送方式上传，将第二类型数据以第二发送方式上传；
所述数据处理单元用于对接收到的第一类型数据以第一进程处理，第二类型数据以第二进程处理；
并判断CPU资源占用率或带宽占用率是否超出预设健康值，若超出，则关闭第二进程，并在预设时间间隔后再次进行判断；若未超出，则循环判断。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述数据处理单元还用于当判断CPU资源占用率或带宽占用率超出预设健康值时，向下位机控制模块发送通知报文，以通知下位机控制模块停止上传第二类型数据。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述监控管理单元还用于判断CPU资源占用率或带宽占用率超出预设健康值并在预设时间间隔后判断为未超出时，重新启动第二进程，并向下位机控制模块发送查询报文，以通知下位机控制模块启动上传第二类型数据。
9.根据权利要求6-8中任意一项所述的装置，其特征在于，所述第一类型数据包括实时性数据，所述第二类型数据包括非实时性数据。
10.根据权利要求6-8中任意一项所述的装置，其特征在于，所述第一发送方式包括变位上送方式，所述第二发送方式包括按照固定的时间片间隔上送方式。
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