CN113991840B - 低压配电设备智能化改造的方法及其协议解析装置 - Google Patents

低压配电设备智能化改造的方法及其协议解析装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种低压配电设备智能化改造的方法，在处理器内运行实时操作系统，建立第一和第二两个通信任务，第一通信任务用来控制下行接口，第二通信任务按照统一的数据上送格式，控制模块根据上送信息中的唯一ID号及低压配电设备厂家信息，进行低压配电设备信息及拓扑自动识别。本发明还涉及一种低压配电设备智能化改造的协议解析装置，包括下行接口、上行接口和核心处理器，核心处理器支持实时操作系统，用于对协议解析装置的上行和下行接口进行控制，处理器的程序通过上行接口由智能配变终端下发，上行接口及下行接口与处理器相连。本发明可实现对存量低压配电设备的智能化改造；可实现低压配电设备的不掉电改造；设备具有远程升级功能。

Description

低压配电设备智能化改造的方法及其协议解析装置
技术领域
本发明涉及电力行业配电技术领域，特别是配电领域中的配电自动化方面，适用于对存量低压配电设备进行智能化改造时进行协议解析的方法及利用统一协议模型上送的协议解析装置。
背景技术
随着低压配电物联网领域的快速发展，接入的配网设备种类和数量都明显增加，对于新建台区，可以通过对新装低压配电设备按照物联网接入模式进行改造接入，但是对于老旧台区进行智能化改造时，要求厂家对已装好的设备进行改造，修改程序或电路板，并不现实，因此，需要一种适用于低压配电设备智能化改造的方法和协议解析装置，实现存量低压配电设备的数据的解析，同时将设备数据通过统一的设备协议进行重组，按照统一的设备协议进行发送，利用统一的设备协议模型，可以实现低压配电设备的自描述、自发现、拓扑结构的自动生成，有利于老旧台区的改造。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种低压配电设备智能化改造的方法及协议解析装置，旨在解决存量设备智能化改造时所遇到的痛点，实现不停电改造，提升设备的智能化水平，实现设备的自描述、自发现以及拓扑的自动识别等功能。
为此，本发明采用了以下技术方案：
一种低压配电设备智能化改造的方法，在处理器内运行实时操作系统，建立第一和第二两个通信任务，第一通信任务用来控制下行接口，通过下行接口连接下行设备的通信端口，下行设备即存量低压配电设备，当下行设备接入后，通过配置处理器的对下协议参数，按照存量低压配电设备的通信规约与低压配电设备进行通信，获取低压配电设备的实时信息，并将其存入内存数据库中，同时将低压配电设备的设备信息及安装位置信息配置在存储器中；第二通信任务按照统一的数据上送格式，将低压配电设备的数据进行重组，按照重组后的数据上送格式通过上行接口与上行设备进行通信，上行设备即智能配电终端；设置控制模块，控制模块根据上送信息中的唯一ID号及低压配电设备厂家信息，进行低压配电设备信息及拓扑的自动识别。
一种低压配电设备智能化改造的协议解析装置，应用前述的低压配电设备智能化改造的方法，包括：下行接口、上行接口和核心处理器，上行接口用于协议解析装置与智能配变终端的通信，为协议解析装置与智能配变终端的通信接口，下行接口用于连接低压配电设备，核心处理器支持实时操作系统，用于对协议解析装置的上行和下行接口进行控制，处理器的程序通过上行接口由智能配变终端下发，上行接口及下行接口与处理器相连，协议解析装置中设置有标识低压配电设备的唯一ID号。
本发明具有以下有益效果：
1)通过本方法和装置，可实现对存量低压配电设备的智能化改造；2)采用穿刺安装取电方法，可以实现低压配电设备的不掉电改造；3)设备具有远程升级功能，可以实现程序无感升级。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的具体实施方式、或者现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些具体实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的属于本申请保护范围之内的附图。
图1为本发明的方法的流程示意图；
图2为本发明的方法的第一通信任务的流程示意图；
图3为本发明的方法的第二通信任务的流程示意图；
图4为本发明的方法的唯一ID号的编码方式示意图；
图5为本发明的低压配电设备智能化改造的协议解析装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征能够更加明显易懂，下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
如图1所示，为本发明的方法的流程示意图。一种低压配电设备智能化改造的方法，在处理器内运行实时操作系统，建立第一和第二两个通信任务，第一通信任务用来控制下行接口，通过下行接口连接下行设备的通信端口，下行设备即存量低压配电设备，当下行设备接入后，通过配置处理器的对下协议参数，按照存量低压配电设备的通信规约与低压配电设备进行通信，获取低压配电设备的实时信息，并将其存入内存数据库中，同时将低压配电设备的类型、厂家和协议解析模块等设备信息及安装位置信息配置在存储器中；第二通信任务按照统一的数据上送格式，将低压配电设备的数据进行重组，按照重组后的格式通过上行接口与上行设备进行通信，上行设备即智能配电终端；设置控制模块，控制模块根据上送信息中的唯一ID及低压配电设备厂家信息，进行低压配电设备信息及拓扑的自动识别。本发明的一种低压配电设备智能化改造的方法，首先初始化外设接口，然后对运行的物联网实时操作系统进行初始化，之后建立通信任务，包括对下与低压配电设备的第一通信任务及对上与智能配电终端的第二通信任务，当通信任务建立后，进入通信任务的执行流程。
如图2所示，为本发明的方法的第一通信任务即对下通信任务的流程示意图。第一通信任务定期向低压配电设备发送查询报文，接收低压配电设备通过对下通信接口返回的报文，按照低压配电设备的通信规约进行解析，并将结果写到内存数据库中。
如图3所示，为本发明的方法的第二通信任务即对上通信任务的流程示意图。第二通信任务接收智能配变终端的下发报文，判断报文的类型，若报文为查询报文，则将数据从内存数据库中读出，并按照统一规约格式组帧，并将报文回复给智能配变终端；若报文为控制报文，则进行报文转发，直接将报文发送给下行设备即低压配电设备；若报文为升级报文，则接收升级报文，提取报文中的程序文件，下载入内存中，当按照序号接收完成程序二进制文件时，则将程序写入Flash中，并主动重新启动初始化。
如图4所示，为本发明的方法的唯一ID号的编码方式示意图。唯一ID号的长度为64位，前32位表征低压配电设备的出厂信息ID，每个低压配电设备的出厂信息ID都不一样，后32位表征低压配电设备的安装位置信息，可以表征从总出线至用户任意一级低压配电设备的具体安装位置，从总出线到用户可分为六级，包括：变压器总出线、变压器总出线分支、一级分支箱、二级分支箱、三级分支箱和入户信息，出厂信息ID和安装位置信息两部分合成低压配电设备的唯一ID号。
如图5所示，为本发明的低压配电设备智能化改造的协议解析装置的结构示意图。一种低压配电设备智能化改造的协议解析装置，应用前述的低压配电设备智能化改造的方法，包括：下行接口、上行接口和核心处理器，其中上行接口可采用串口、以太网口、宽带电力线载波、微功率无线和WIFI接口等，可以采用其中的某一种或几种的组合；上行接口用于协议解析装置与智能配变终端的通信，为协议解析装置与智能配变终端的通信接口，上行通信接口可以根据应用现场的需求，选择网口、宽带载波通信接口、微功率无线等。下行接口包括串口、TTL、以太网口、微功率无线和WIFI等接口，可以使用其中的某一种或几种的组合，用于连接低压配电设备，包括剩余电流动作保护器、塑壳断路器、多功能表、集中器、换相开关、智能电表、分支箱、无功补偿装置、分布式能源设备、充电桩等。协议解析装置采用ARM核的处理器，支持实时操作系统，用于对协议解析装置的上行和下行接口进行控制，处理器的程序可以通过上行接口由智能配变终端下发，实现无感升级；上行接口及下行接口与处理器相连。协议解析装置中设置有标识低压配电设备的唯一ID号，用于标识低压配电设备信息及其安装位置信息。
所述ARM核处理器，包括ARMv6M、或者ARMv7、或者ARMv9等系列处理器，处理器ROM应大于40KB，处理器RAM应大于20KB。
所述实时操作系统，为处理器可用嵌入式实时物联网操作系统，用于系统任务调度，嵌入式实时物联网操作系统可以使用华为LiteOS、或者AliOSThings、或者RT-Thread等。
所述无感升级，为处理器在升级程序的过程中，低压配电装置可正常运行，当升级完成后，程序重新运行，程序切换的时间很短，升级的过程不会对系统运行造成影响。
所述唯一ID号长度为64位，前32位表征低压配电设备的出厂信息编号，后32位表征低压配电设备的安装位置信息，两部分合成低压配电设备的唯一ID号。
所述对下协议参数，包括下行设备的类型、通信的参数，如波特率等，对下协议参数存储在协议解析装置的Flash存储器中，掉电不会丢失。
所述内存数据库，位于协议解析装置的RAM中，具有一定的数据结构，通过对下协议读取的数据存储在其中。
所述统一的数据上送格式，是指按照与智能配变终端约定好的数据格式，上送的低压配电设备的数据格式。
最后需要说明的是：以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此。本领域技术人员应该理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.低压配电设备智能化改造的方法，其特征在于，在处理器内运行实时操作系统，建立第一通信任务和第二通信任务，第一通信任务用来控制下行接口，通过下行接口连接下行设备的通信端口，下行设备即存量低压配电设备，当下行设备接入后，通过配置处理器的对下协议参数，按照存量低压配电设备的通信规约与低压配电设备进行通信，获取低压配电设备的实时信息，并将其存入内存数据库中，同时将低压配电设备的设备信息及安装位置信息配置在存储器中；第二通信任务按照统一的数据上送格式，将低压配电设备的数据进行重组，按照重组后的数据上送格式通过上行接口与上行设备进行通信，上行设备即智能配电终端；设置控制模块，控制模块根据上送信息中的唯一ID号及低压配电设备厂家信息，进行低压配电设备信息及拓扑的自动识别；
第一通信任务定期向低压配电设备发送查询报文，接收低压配电设备通过对下通信接口返回的报文，按照低压配电设备的通信规约进行解析，并将结果写到内存数据库中；
第二通信任务接收智能配变终端的下发报文，判断报文的类型，若报文为查询报文，则将数据从内存数据库中读出，并按照统一规约格式组帧，并将报文回复给智能配变终端；若报文为控制报文，则进行报文转发，直接将报文发送给下行设备即低压配电设备；若报文为升级报文，则接收升级报文，提取报文中的程序文件，下载入内存中，当按照序号接收完成程序二进制文件时，则将程序写入Flash中，并主动重新启动初始化。
2.根据权利要求1所述的低压配电设备智能化改造的方法，其特征在于，所述的低压配电设备的设备信息包括：低压配电设备的类型、厂家和协议解析模块。
3.根据权利要求1或2所述的低压配电设备智能化改造的方法，其特征在于，唯一ID号的长度为64位，前32位表征低压配电设备的出厂信息ID，后32位表征低压配电设备的安装位置信息，从总出线到用户分为六级，包括：变压器总出线、变压器总出线分支、一级分支箱、二级分支箱、三级分支箱和入户信息，出厂信息ID和安装位置信息两部分合成低压配电设备的唯一ID号。
4.低压配电设备智能化改造的协议解析装置，其特征在于，应用如权利要求1所述的低压配电设备智能化改造的方法，包括：下行接口、上行接口和核心处理器，上行接口用于协议解析装置与智能配变终端的通信，为协议解析装置与智能配变终端的通信接口，下行接口用于连接低压配电设备，核心处理器支持实时操作系统，用于对协议解析装置的上行和下行接口进行控制，处理器的程序通过上行接口由智能配变终端下发，上行接口及下行接口与处理器相连，协议解析装置中设置有标识低压配电设备的唯一ID号。
5.根据权利要求4所述的低压配电设备智能化改造的协议解析装置，其特征在于，上行接口采用串口、以太网口、宽带电力线载波、微功率无线和WIFI接口，采用其中的某一种或几种的组合；下行接口包括串口、TTL、以太网口、微功率无线和WIFI接口，使用其中的某一种或几种的组合。
6.根据权利要求4所述的低压配电设备智能化改造的协议解析装置，其特征在于，协议解析装置采用ARM核的处理器，包括：ARMv6M、或者ARMv7、或者ARMv9处理器，处理器ROM大于40KB，处理器RAM大于20KB；
所述实时操作系统，为处理器可用嵌入式实时物联网操作系统，用于系统任务调度，嵌入式实时物联网操作系统使用华为LiteOS、或者AliOS Things、或者RT-Thread。
7.根据权利要求4所述的低压配电设备智能化改造的协议解析装置，其特征在于，所述唯一ID号长度为64位，前32位表征低压配电设备的出厂信息编号，后32位表征低压配电设备的安装位置信息，两部分合成低压配电设备的唯一ID号。
8.根据权利要求4所述的低压配电设备智能化改造的协议解析装置，其特征在于，所述对下协议参数，包括下行设备的类型、通信的参数，对下协议参数存储在协议解析装置的Flash存储器中；
所述内存数据库，位于协议解析装置的RAM中，具有一定的数据结构，通过对下协议读取的数据存储在其中；
所述统一的数据上送格式，是指按照与智能配变终端约定好的数据格式，上送的低压配电设备的数据格式。
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