CN114143201A - 基于低代码技术的配电网融合终端设备控制方法 - Google Patents

基于低代码技术的配电网融合终端设备控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于低代码技术的配电网融合终端设备控制方法,该方法优化了配电网融合终端设备的数据采集、计算以及控制能力等,包括以下步骤:1)根据配电网融合终端应用场景确定初步控制策略;2)转换为基于事件驱动的控制策略;3)构建AOE网络;4)利用AOE网络配置文件定义AOE网络的基本信息、变量、事件和动作;5)测点配置文件和通道配置文件的编写;6)AOE网络的解析与执行。本发明方法基于低代码技术,能够灵活适用于配电网复杂多样的控制场景,清晰地显示控制逻辑,同时使用该融合终端无需编程,只要按照AOE网络将控制策略以接近数学公式的形式写入配置文件即可导入终端,可提升控制策略设计效率,方便业务人员应用。

Description

基于低代码技术的配电网融合终端设备控制方法
技术领域
本发明涉及事件驱动技术,具体涉及基于代低码技术的配电网融合终端设备控制方法。
背景技术
在以新能源为主体的新型电力系统建设背景下,亟需加强低压配电网的可测可控性,提升配电网电量自平衡能力,充分发挥配网侧及用户侧对电网运行和新能源消纳的支撑作用,而这过程中配电网融合终端是最为关键的设备,通过边缘计算赋能实现了电网末端感知数据流的汇聚整理,同时贯通营配融合,并通过标准MQTT协议送至云平台。
然而,目前配电网融合终端设备仍存在如下问题:(1)配电网终端的标准化、可靠性、集成度水平亟待提升,现有各类监测设备硬件独立、软件固化,数据采集及其通信方式随制造厂家不同而各成一家,扩展性、灵活性差、业务需求响应不及时,滞缓数字化配网发展进程。(2)配电网终端智能分析和控制功能不完善,现有的配电网融合终端实现主要侧重于集成数据采集功能,而智能分析、边缘计算和控制能力不足,因此难以应对新能源高比例接入情形下配网电压波动、三相不平衡等问题。(3)配电网终端的部署应用及运维等工作量大,现有配电网终端需要专业技术背景人员编写所需通信和控制功能程序,不便于业务人员应用,研发人力成本较高,限制了其“泛在接入”、“即插即用”能力。
发明内容
基于上述现有技术中存在的缺陷,本发明提供一种基于低代码技术的配电网融合终端设备控制方法,该方法结合低代码控制技术的新型配电融合终端,可集用电信息采集、设备运行状态监测、智能控制等功能于一体,满足配电台区基础运行信息监测分析、电能质量监控、台区需求侧管理、低压配网运维管控、多主站终端协同控制等要求,弥补现有终端在控制功能方面的不足。
为达到上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种基于低代码技术的配电网融合终端设备控制方法,包括以下步骤:
1)根据配电网融合终端应用场景确定初步控制策略,具体为:
在电能质量协调治理场景中,基于低代码技术的配电网融合终端能提供自律协同无功电压控制、换相开关三相不平衡控制等边缘计算功能:
自律协同无功电压控制是基于时差和定值配合的配网边缘控制策略,包括基于负荷预测的预控策略和线路调压器与有载调压变的协调控制;基于负荷预测的预控策略通过比较实测电压、优化电压以及考核电压做出调档调压指令,当实测电压大于考核电压上限且持续一段时间则发降档降压指令,当实测电压大于优化电压上限值且小于考核电压上限并持续一段时间同时负荷处于上升趋势中则不调档,当实测电压大于优化电压上限值且小于考核电压上限并持续一段时间同时负荷处于下降趋势中则发降档降压指令,电压偏低时与电压偏高时类似;线路调压器与有载调压变的协调控制为当出现线路电压低于额定值90%的情况时,线路调压器先于有载调压变动作,即动作延时比有载调压变短,同时设定线路调压器的动作定值范围比有载调压变宽。
换相开关三相不平衡控制中,基于低代码技术的配电网融合终端通过采集台区三相电流、负载率以及换相开关处三相电压、负荷电流等数据,制定三相不平衡控制策略,控制负荷换相开关进行换相,实现台区各分支线三相功率平衡。
在营配融合数据支撑场景中,基于低代码技术的配电网融合终端能提供分路分段线损分析、低压分相可开放容量分析等智能分析功能:
分路分段线损分析中,基于低代码技术的配电网融合终端计算台区总电量数据并抄读整个台区各末端智能电表的数据,然后根据总表数据、低压开关数据和用户电能表数据分级分层进行线损分析和管理。
低压分相可开放容量分析中,基于低代码技术的配电网融合终端采集配变侧数据、用户侧数据、台区台账信息对低压分相可开放容量进行计算,计算公式如下:Popen=[S-Lmax1]/α2,其中Popen表示低压分相可开放容量,S表示额定容量,Lmax表示最高运行负荷(历史负载、负荷预测最大负载),α1α2表示用户侧同时率。根据计算结果若低压分相可开放容量不足可进行业扩报装、变压器增容。
2)设计基于事件驱动的配电网融合终端控制策略,具体步骤如下:
将步骤1)中所确定控制策略转换为基于事件驱动形式:
201)依据融合终端控制要求设定所需测点,测点可包括融合终端采集的用电信息、设备运行状态监测值、台区台账信息等,并定义所需变量和设置变量初始值,变量类型包括:浮点型,为电流电压等模拟值;整型,为指令等状态量;
202)将配电网融合终端所需的智能控制策略按照执行的先后顺序划分为若干个动作,所述动作的类型为下面的一种:None,表示无动作;SetPoints,表示设点,这个动作既可以将测点设值为数字量,也可以将变量定义为模拟量;Solve,表示线性方程组求解。单个动作进行计算时需要用到的变量必须由测点获取、变量定义或者在前驱动作中通过设点确定。其中,前驱动作指事件发生前需要被执行的所有动作;
203)确定每个动作开始执行时需要满足的事件条件和前驱动作,其中开始执行时需要满足的事件条件指动作执行前需要满足的条件;
204)确定每个动作执行完成的事件条件、事件的超时时间,以及执行失败后需要采取的措施。其中,执行完成的事件条件指动作执行后某些变量或者测点需要满足的条件(可根据具体情况确定需要满足的条件)。事件的超时时间指动作执行后,等待事件发生的最长时间。执行失败后需要采取的措施指动作执行失败后可以选择的几种处理措施,包括:尝试重新执行失败的动作、忽略本次失败并不影响其它动作、停止受到影响的动作、停止本次控制策略的执行。
3)以AOE网络对控制策略进行标准化建模和配置
将步骤2)中所确定控制策略转换为AOE网络形式。
确定每个动作的顺序以及动作发生、完成的事件后,用节点表示事件,事件发生导致被执行的动作作为从这个节点出发的有向边,每条有向边指向的节点表示动作完成后需要满足的事件。按照上述逻辑组织所有的节点和边,构成融合终端控制策略的AOE网络拓扑。
4)利用AOE网络配置文件定义AOE网络的基本信息、变量、事件和动作,从而描述步骤3)中构建的AOE网络及步骤2)中设计的控制策略。文件配置按照标准化格式,以表格信息录入的方式来完成,不需要编写代码,因此提高了配电网融合终端的标准化、可靠性。AOE网络基本信息包括AOE网络的ID、是否启用网络标志、AOE网络的名称、AOE网络的触发条件、AOE网络的触发条件参数、变量初始值;所述的变量指控制算法执行过程中用到的中间量;所述的事件指由测点和变量计算构成的布尔表达式;动作指策略中的无动作、计算、指令下发行为;测点指在配置文件中通过属性进行描述的、用来记录实际设备非连续量的测量点。具体包括如下步骤:
401)AOE网络基本信息的低代码表达。其中,AOE网络的ID用正整数表示;是否启用网络标识用布尔值表示;AOE网络的名称用字符串表示;AOE网络的触发条件用简单重复驱动(SimpleRepeat)、时间驱动(TimeDirve)和事件驱动(EventDrive)三者之一表示;AOE网络的触发条件参数根据触发条件不同而表示不同的含义:触发条件为简单重复驱动时,触发条件参数为重复驱动之间的时间间隔(ms),用正整数表示;触发条件为时间驱动时,触发条件参数表示执行计划,用cron字符串表示;触发条件为事件驱动时,触发条件参数缺省;变量初始值用字符串和浮点数表示,分别表示变量名和该变量的初始值。AOE网络基本信息的低代码表达格式如表1所示。
表1 AOE网络基本信息的低代码表达
Figure BDA0003352630530000061
(表格中u64表示64位无符号整数;Bool表示布尔类型;String表示字符串类型;\表示缺省;Float表示32位浮点数;Expr表示表达式字符串)
基于低代码技术的配电网融合终端设备的AOE网络触发采用EventDrive方式。
402)变量的低代码表示。若单个变量在同一应用场景中的多个控制策略中用到,需要在定义变量时声明该变量生效的AOE网络ID以及该变量的定义。变量的定义包含变量名称和变量的表达式,变量的表达式中可以使用测点值、变量和常数,变量之间也可以存在相互依赖的关系。变量的低代码表达格式如表2所示。
表2变量的低代码表达
Figure BDA0003352630530000062
403)事件的低代码表示。事件包括节点所在的AOE网络、节点ID、节点名称、节点类型、超时时间、事件表达式。节点所在的AOE网络用401)中定义的AOE网络的ID表示;节点ID用正整数表示;节点名称用字符串表示;节点类型用普通节点(Condition)或分支节点(Switch)二者之一表示,其中普通节点在节点事件触发后,以该节点为起点的所有动作都会被执行,而分支节点为二分支节点,根据事件是否发生选择后续两个动作之一执行;超时时间用正整数表示,含义是事件发生的最长等待时间(ms);事件表达式用布尔表达式表示,计算结果为1或0分别表示事件发生和不发生。事件的低代码表达格式如表3所示。
表3事件的低代码表示
Figure BDA0003352630530000071
基于低代码技术的配电网融合终端设备在自律协同无功电压控制策略中,首节点和节点3、6为电压比较逻辑判断节点,故设置为Switch节点,其余为Condition节点;节点4、7为结束节点,故设置超时时间为100ms,其余为10ms。
404)动作的低代码表示。动作包括所在的AOE网络、首尾节点ID、动作名称、失败模式、动作类型、动作参数。所在的AOE网络用401)中定义的AOE网络的ID表示;首尾节点ID用一对正整数表示,含义分别是这条边的起点和终点,用403)中定义的节点ID表示;失败模式用重新执行失败的动作(Default)、忽略本次失败并不影响其它动作(Ignore)、停止受到影响的动作(StopFailed)和停止整个控制策略(StopAll)四者之一表示;动作类型用无动作(None)、设点(SetPoints)、线性方程组求解(Solve)三者之一表示;动作参数根据动作类型不同而表示不同的含义:动作类型为无动作时,动作参数缺省;动作类型为设点时,动作参数为字符串和表达式,并按照变量类型分为数字量和模拟量两部分,设点动作既可以进行变量的定义,也可以把数字量或者模拟量设置给测点,其中字符串表示变量或测点名称,表达式表示变量定义式或者测点被设置的值;动作类型为线性方程组求解时,动作参数为描述对应的数学模型的字符串。动作的低代码表达格式如表4所示。
表4动作的低代码表达
Figure BDA0003352630530000081
5)测点配置文件和通道配置文件的编写;所述测点配置文件的编写是将描述一个测点所需要的属性列举出来;所述通道配置文件用于描述控制器与被控对象的通信方式,并依据测点配置文件中的测点属性,给出保存测点值的寄存器信息和地址。具体包括以下步骤:
501)测点配置文件编写。测点配置文件里包括所有测点的序号、点号、名称、别名、是否离散、是否计算点、默认值和备注。序号用正整数表示,一般从1开始连续对测点进行编号;点号用正整数表示;名称用字符串表示,可包含中文;别名用字符串表示,即在步骤4)中进行AOE网络配置文件的低代码表达时需要用到的测点名,一般仅包含字母;是否离散用布尔值表示;是否计算点用布尔值表示;默认值用浮点数表示。测点配置文件的格式如表5所示。
表5测点配置文件的格式
Figure BDA0003352630530000091
502)通道配置文件的编写。所述的通道配置文件包括通信方式配置和测点寄存器配置两部分,支持Modbus、IEC104、MQTT、串口作为通信方式,通信方式配置根据采用通信协议的类型而包含不同的信息;采用Modbus通信,通信方式配置包括客户端IP\服务端IP、客户端端口\服务端端口、slave id、通信协议;采用IEC104通信,通信方式配置包括主站地址、从站地址、端口号;采用MQTT通信,通信方式配置包括服务器地址、服务器端口、订阅主题、推送主题;采用串口通信,通信方式配置包括端口号、波特率、校验位、数据位、停止位;测点寄存器配置用于给出存储测点数据的地址信息,包括序号、寄存器类型、起始地址、数据类型、新请求标志、轮询周期、点号。
以采用Modbus通信的通道为例,通道配置文件包含通道名称、连接个数、服务端口、连接名称、测点个数、客户端IP、客户端端口、slave id、通信协议、一次读寄存器数上线、一次读开关数上限、一次写寄存器数上限、一次写开关数上限、(默认)轮询周期(ms)、超时时间(ms)、通道状态测点号、序号、寄存器类型、起始地址、数据类型、新请求标志、轮询周期、点号。通道名称用字符串表示,可包含中文;连接个数用正整数表示;服务端口用正整数表示;连接名称用字符串表示;测点个数用正整数表示;客户端IP用字符串表示,格式为IPv4地址格式;客户端端口为正整数;通信协议为XA和ENCAP二者之一表示,XA和ENCAP表示Modbus通信中的两种通信协议(其中XA表示Modbus tcp协议,对应slave里面modbus tcp;ENCAP是最原始的Modbus rtu,表示只是用tcp作为载体字节的组织,对应slave里面Modbusrtu over tcp);一次读寄存器数上限用正整数表示;一次读开关数上限用正整数表示;一次写寄存器数上限用正整数表示;一次写开关数上限用正整数表示;默认轮询周期(ms)用正整数表示;超时(ms)用正整数表示;通道状态测点号用正整数表示;序号用正整数表示,一般从1开始连续对测点进行编号;寄存器类型用COILS、DISCRETE、HOLDING和INPUT四者之一表示,其中COILS表示线圈寄存器,实际上就可以类比为开关量,DISCRETE表示离散输入寄存器,只能读取开关量,相当于线圈寄存器的只读模式,HOLDING表示保持寄存器,该寄存器的单位不再是bit而是两个byte,可以存放具体的数据量的,并且是可读写的,INPUT表示输入寄存器,可看作只读模式的保持寄存器;起始地址用正整数表示,根据数据类型确定测点的地址偏移;数据类型用约定的类型声明表示,测点支持的数据类型如表6所示;新请求标志用布尔值表示;轮询周期用正整数表示,单位为ms;点号用正整数表示。通道配置文件的格式如表7所示。
表6测点支持的数据类型
Figure BDA0003352630530000101
Figure BDA0003352630530000111
表7通道配置文件的格式
Figure BDA0003352630530000112
Figure BDA0003352630530000121
6)AOE网络的解析与执行
启动控制程序,解析AOE网络配置文件、通道配置文件和测点配置文件后,将这些文件所描述的控制策略应用于实际工业控制场景中即可实现配电网融合终端设备控制。控制过程中,文件所定义的AOE网络被执行,具体步骤如下:
601)将AOE网络配置文件解析后得到的策略保存为一个AOE向量,所述AOE向量包含一个或多个AOE网络;
602)对测点配置文件和通道配置文件进行解析,为测点分配存放数据的内存空间,并按照通道配置文件中声明的通信方式建立通信连接;
603)根据解析得到的AOE网络的触发条件决定控制策略的启动,采用简单重复驱动和时间驱动的AOE网络按照AOE网络配置文件中定义的AOE网络的触发条件参数执行;而对于采用事件驱动的AOE网络,将首节点的事件条件作为整个AOE网络是否被触发的条件,所述首节点表示AOE网络中入度为0的节点;
604)根据测点配置文件里的属性和起始地址,监测测点值的变动;当测点发生变动并引起首节点事件触发后,AOE网络启动并执行控制;
605)AOE网络从当前拓扑排序队列中弹出首节点,等待直到首节点的事件发生或者超时;
606)当弹出的节点的事件发生超时,若超时不是收到外部的AOE取消指令或者失败,回到步骤605);
607)当首节点事件发生时,若满足后续设置条件则触发事件,执行该事件触发的所有动作,即AOE网络中以该节点为首节点的所有边上的动作被执行,并等待动作执行的返回结果,对于结果不成功的动作,根据每个动作的失败模式采取忽略、重试、停止受影响的节点、停止AOE执行的措施;
608)当动作全部执行完毕后,若拓扑排序队列不为空,则返回步骤605),否则说明节点已全部弹出,AOE网络执行完毕,控制过程结束。
本发明的有益效果为:
1)本发明的基于低代码技术的配电网融合终端设备控制方法,使设备实现通信和控制功能几乎不用编写代码,只需要按照标准化格式编写配置文件,其中控制策略可基于事件驱动转换为AOE网络进行编写,大大缩短了控制设计环节的时间,并可显著降低终端部署应用和运维工作量,同时标准化格式编写配置文件可以极大提高配电网融合终端的标准化、可靠性;
2)支持以太网通讯、RS485和RS232串口通讯,支持目前流行的Modbus、IEC 104、MQTT等通信规约,集成了现有各种配电终端的数据采集和通信功能,可实现遥测、遥信、遥控和遥调功能,并与上级调度通信,提升了配电网融合终端的扩展性和灵活性;
3)本发明方法能够解决当前配电网融合终端控制功能和智能分析不完善的问题,基于AOE事件驱动技术可快速地对配电网中的各类事件进行响应,同时提供了一种通用化控制策略设计框架,可适应各种控制场景,有助于应用人员清晰把握控制逻辑,提升控制策略设计效率;AOE网络的动作配置中,本发明提供了线性方程组求解、线性规划问题求解数学计算,能够极大提高配电网融合终端智能分析的能力。
附图说明
图1是自律协同无功电压控制策略的AOE网络图。
图2是低代码技术实现控制策略的流程图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
以电能质量协调治理的自律协同无功电压控制为例,自律控制指利用子区域内部的快速可调资源,将子区域内的注入量波动导致的状态量变化控制在某一目标值或者某一给定范围之内,使子控制区对于整体全局系统在边界上表现出友好外部性;协同控制只针对各个分布的自律控制器,通过全局计算来合理设定其控制目标值或运行约束范围,从而实现整体目标的优化。在自律控制中,通过基于负荷预测的控制策略,对有载调压变和线路调压器进行调节:当实测电压大于考核电压上限且持续一段时间则发降档降压指令;当实测电压大于优化电压上限值且小于考核电压上限并持续一段时间,同时负荷处于上升趋势中,则不调档;当实测电压大于优化电压上限值且小于考核电压上限并持续一段时间,同时负荷处于下降趋势中,则发降档降压指令;电压偏低时与电压偏高时类似。通过上述动作实现子区域无功电压自律控制。
配电融合终端采用低代码控制方法后,可以将上述子区域无功电压自律控制进行事件驱动的AOE网络标准化建模,如图1所示;编写低代码表达的AOE网络配置文件、测点配置文件和通道配置文件,如表8-表10所示。
如图1所示,自律协同无功电压控制策略包含7个事件,事件的配置参数和拓扑关系如表8中所示。其中事件1为首节点,事件2为实测电压大于考核电压上限;事件3为持续时间ΔT后实测时间是否大于考核电压上限;事件5为实测电压大于优化电压上限值且小于考核电压上限;事件6为持续时间ΔT后实测时间是否负荷处于上升趋势、实测电压大于考核电压上限;事件4、7为结束节点,表示AOE网络执行完毕。
如图1所示,自律协同无功电压控制策略包含8个动作,动作的配置参数和拓扑关系如表8中所示。其中AOE触发测点复位,动作1、2根据条件进入响应事件,动作3是记录当前时间并置flag1=1;动作4是发降档降压指令并置flag1=0;动作5是置flag1=0;动作6是记录当前时间及负荷并置flag2=1;动作7是计发降档降压指令并置flag2=0;动作8是置flag2=0。
如表9-表10所示,通道配置文件规定本例采用的通信方式为Modbus通信,共有7个测点。其中测点1表示设定的考核电压上限;测点2表示实测的电压值;测点3表示上级优化电压值;测点4表示当前时间;测点5表示实测负荷值;测点6表示设定的持续时间ΔT;测点7为降档降压指令。
如图2所示,本发明基于AOE事件驱动技术的低代码工业控制方法控制流程如下:
1)控制程序启动,完成AOE网络配置文件、测点配置文件和通道配置文件解析。完成AOE配置文件解析后,控制程序在其内存中形成多个AOE对象;测点配置文件和通道配置文件解析完成后,控制程序建立通信连接,并为测点指定内存;
2)根据测点配置的结果,被控对象状态变动会以测点数值变化的形式被控制程序检测,当测点数值变化引起事件发生后,AOE网络开始执行。在本例中,AOE网络首节点的触发事件为实测电压大于考核电压上限,或实测电压大于优化电压上限值且小于考核电压上限;
3)从AOE网络的拓扑排序队列中弹出首节点,等待直到首节点事件发生或者超时。本例中当首节点事件被触发后,若满足后续设置条件则触发事件;
4)以弹出的节点为首节点的动作被执行,如果动作执行成功,则返回步骤3)并弹出新的节点,如果执行不成功,由于本例中所有动作失败模式均为重试(Default),程序会尝试重试失败的动作;
5)若拓扑排序队列中所有节点被弹出,则本次AOE网络执行完成,控制程序将控制量输出通过通信通道下发降档降压指令。
表8AOE网络配置文件
Figure BDA0003352630530000171
表9测点配置文件
Figure BDA0003352630530000172
Figure BDA0003352630530000181
表10通道配置文件
Figure BDA0003352630530000182

Claims (5)

1.一种基于低代码技术的配电网融合终端设备控制方法,其特征在于,步骤如下:
1)根据配电网融合终端应用场景确定初步控制策略;具体为:
在电能质量协调治理场景中,初步控制策略包括:自律协同无功电压控制和换相开关三相不平衡控制:
自律协同无功电压控制包括基于负荷预测的预控策略以及线路调压器与有载调压变的协调控制;基于负荷预测的预控策略通过比较实测电压、优化电压以及考核电压做出调档调压指令,当实测电压大于考核电压上限且持续一段时间则发降档降压指令,当实测电压大于优化电压上限值且小于考核电压上限并持续一段时间同时负荷处于上升趋势中则不调档,当实测电压大于优化电压上限值且小于考核电压上限并持续一段时间同时负荷处于下降趋势中则发降档降压指令,电压偏低时与电压偏高时类似;线路调压器与有载调压变的协调控制为当出现线路电压低于额定值90%的情况时,线路调压器先于有载调压变动作,同时设定线路调压器的动作定值范围比有载调压变宽;
换相开关三相不平衡控制中,基于低代码技术的配电网融合终端通过采集台区三相电流、负载率以及换相开关处三相电压、负荷电流数据,制定三相不平衡控制策略,控制负荷换相开关进行换相,实现台区各分支线三相功率平衡;
在营配融合数据支撑场景中,初步控制策略包括:分路分段线损分析和低压分相可开放容量分析:
分路分段线损分析中,基于低代码技术的配电网融合终端计算台区总电量数据并抄读整个台区各末端智能电表的数据,然后根据总表数据、低压开关数据和用户电能表数据分级分层进行线损分析和管理;
低压分相可开放容量分析中,基于低代码技术的配电网融合终端采集配变侧数据、用户侧数据、台区台账信息对低压分相可开放容量进行计算,计算公式如下:Popen=[S-Lmax1]/α2,其中Popen表示低压分相可开放容量,S表示额定容量,Lmax表示最高运行负荷,α1和α2表示用户侧同时率;根据计算结果若低压分相可开放容量不足可进行业扩报装、变压器增容;
2)设计基于事件驱动的配电网融合终端控制策略,具体步骤如下:
将步骤1)中所确定控制策略转换为基于事件驱动形式:
201)依据融合终端控制要求设定所需测点,测点包括融合终端采集的用电信息、设备运行状态监测值、台区台账信息,并定义所需变量和设置变量初始值,变量类型包括:浮点型,为电流电压模拟值;整型,为指令状态量;
202)将配电网融合终端所需的智能控制策略按照执行的先后顺序划分为若干个动作,所述动作的类型为下面的一种:None,表示无动作;SetPoints,表示设点,用于将测点设值为数字量或者将变量定义为模拟量;Solve,表示线性方程组求解;单个动作进行计算时需要用到的变量必须由测点获取、变量定义或者在前驱动作中通过设点确定;其中,前驱动作指事件发生前需要被执行的所有动作;
203)确定每个动作开始执行时需要满足的事件条件和前驱动作,其中开始执行时需要满足的事件条件指动作执行前需要满足的条件;
204)确定每个动作执行完成的事件条件、事件的超时时间,以及执行失败后需要采取的措施;其中,执行完成的事件条件指动作执行后某些变量或者测点需要满足的条件;事件的超时时间指动作执行后,等待事件发生的最长时间;执行失败后需要采取的措施指动作执行失败后可以选择的几种处理措施,包括:尝试重新执行失败的动作、忽略本次失败并不影响其它动作、停止受到影响的动作、停止本次控制策略的执行;
3)以AOE网络对控制策略进行标准化建模和配置
将步骤2)中所确定控制策略转换为AOE网络形式;
确定每个动作的顺序以及动作发生、完成的事件后,用节点表示事件,事件发生导致被执行的动作作为从这个节点出发的有向边,每条有向边指向的节点表示动作完成后需要满足的事件;按照上述逻辑组织所有的节点和边,构成融合终端控制策略的AOE网络拓扑;
4)利用AOE网络配置文件定义AOE网络的基本信息、变量、事件和动作,从而描述步骤3)中构建的AOE网络及步骤2)中设计的控制策略;文件配置按照标准化格式,以表格信息录入的方式完成;AOE网络基本信息包括AOE网络的ID、是否启用网络标志、AOE网络的名称、AOE网络的触发条件、AOE网络的触发条件参数、变量初始值;所述的变量指控制算法执行过程中用到的中间量;所述的事件指由测点和变量计算构成的布尔表达式;动作指策略中的无动作、计算、指令下发行为;测点指在配置文件中通过属性进行描述的、用来记录实际设备非连续量的测量点;
5)测点配置文件和通道配置文件的编写;所述测点配置文件的编写是将描述一个测点所需要的属性列举出来;所述通道配置文件用于描述控制器与被控对象的通信方式,并依据测点配置文件中的测点属性,给出保存测点值的寄存器信息和地址;
6)AOE网络的解析与执行
启动控制程序,解析AOE网络配置文件、通道配置文件和测点配置文件后,将这些文件所描述的控制策略应用于实际工业控制场景中即可实现配电网融合终端设备控制。
2.根据权利要求1所述的基于低代码技术的配电网融合终端设备控制方法,其特征在于,所述的步骤4)具体包括如下步骤:
401)AOE网络基本信息的低代码表达;其中,AOE网络的ID用正整数表示;是否启用网络标识用布尔值表示;AOE网络的名称用字符串表示;AOE网络的触发条件用事件驱动表示;AOE网络的触发条件参数根据触发条件不同而表示不同的含义:触发条件为简单重复驱动时,触发条件参数为重复驱动之间的时间间隔ms,用正整数表示;触发条件为时间驱动时,触发条件参数表示执行计划,用cron字符串表示;触发条件为事件驱动时,触发条件参数缺省;变量初始值用字符串和浮点数表示,分别表示变量名和该变量的初始值;
402)变量的低代码表示;若单个变量在同一应用场景中的多个控制策略中用到,需要在定义变量时声明该变量生效的AOE网络ID以及该变量的定义;变量的定义包含变量名称和变量的表达式,变量的表达式中可以使用测点值、变量和常数,变量之间也可以存在相互依赖的关系;
403)事件的低代码表示;事件包括节点所在的AOE网络、节点ID、节点名称、节点类型、超时时间、事件表达式;节点所在的AOE网络用401)中定义的AOE网络的ID表示;节点ID用正整数表示;节点名称用字符串表示;节点类型用普通节点或分支节点二者之一表示,其中普通节点在节点事件触发后,以该节点为起点的所有动作都会被执行,而分支节点为二分支节点,根据事件是否发生选择后续两个动作之一执行;超时时间用正整数表示,含义是事件发生的最长等待时间ms;事件表达式用布尔表达式表示,计算结果为1或0分别表示事件发生和不发生;
404)动作的低代码表示;动作包括所在的AOE网络、首尾节点ID、动作名称、失败模式、动作类型、动作参数;所在的AOE网络用401)中定义的AOE网络的ID表示;首尾节点ID用一对正整数表示,含义分别是这条边的起点和终点,用403)中定义的节点ID表示;失败模式用重新执行失败的动作、忽略本次失败并不影响其它动作、停止受到影响的动作和停止整个控制策略四者之一表示;动作类型用无动作、设点、线性方程组求解三者之一表示;动作参数根据动作类型不同而表示不同的含义:动作类型为无动作时,动作参数缺省;动作类型为设点时,动作参数为字符串和表达式,并按照变量类型分为数字量和模拟量两部分,其中字符串表示变量或测点名称,表达式表示变量定义式或者测点被设置的值;动作类型为线性方程组求解时,动作参数为描述对应的数学模型的字符串。
3.根据权利要求1所述的基于低代码技术的配电网融合终端设备控制方法,其特征在于,所述的步骤5)具体包括以下步骤:
501)测点配置文件编写;测点配置文件里包括所有测点的序号、点号、名称、别名、是否离散、是否计算点、默认值和备注;序号用正整数表示;点号用正整数表示;名称用字符串表示,可包含中文;别名用字符串表示,即步骤4)中的测点名,仅包含字母;是否离散用布尔值表示;是否计算点用布尔值表示;默认值用浮点数表示;
502)通道配置文件的编写;所述的通道配置文件包括通信方式配置和测点寄存器配置两部分,支持Modbus、IEC104、MQTT、串口作为通信方式,通信方式配置根据采用通信协议的类型而包含不同的信息;采用Modbus通信,通信方式配置包括客户端IP\服务端IP、客户端端口\服务端端口、slave id、通信协议;采用IEC104通信,通信方式配置包括主站地址、从站地址、端口号;采用MQTT通信,通信方式配置包括服务器地址、服务器端口、订阅主题、推送主题;采用串口通信,通信方式配置包括端口号、波特率、校验位、数据位、停止位;测点寄存器配置用于给出存储测点数据的地址信息,包括序号、寄存器类型、起始地址、数据类型、新请求标志、轮询周期、点号。
4.根据权利要求3所述的基于低代码技术的配电网融合终端设备控制方法,其特征在于,采用Modbus通信的通道时,通道配置文件包含通道名称、连接个数、服务端口、连接名称、测点个数、客户端IP、客户端端口、slave id、通信协议、一次读寄存器数上线、一次读开关数上限、一次写寄存器数上限、一次写开关数上限、轮询周期ms、超时时间ms、通道状态测点号、序号、寄存器类型、起始地址、数据类型、新请求标志、轮询周期、点号;通道名称用字符串表示,可包含中文;连接个数用正整数表示;服务端口用正整数表示;连接名称用字符串表示;测点个数用正整数表示;客户端IP用字符串表示,格式为IPv4地址格式;客户端端口为正整数;通信协议为XA和ENCAP二者之一表示,XA和ENCAP表示Modbus通信中的两种通信协议,其中XA表示Modbus tcp协议,对应slave里面modbus tcp;ENCAP是最原始的Modbusrtu,表示只是用tcp作为载体字节的组织,对应slave里面Modbus rtu over tcp;一次读寄存器数上限用正整数表示;一次读开关数上限用正整数表示;一次写寄存器数上限用正整数表示;一次写开关数上限用正整数表示;默认轮询周期ms用正整数表示;超时ms用正整数表示;通道状态测点号用正整数表示;序号用正整数表示,从1开始连续对测点进行编号;寄存器类型用COILS、DISCRETE、HOLDING和INPUT四者之一表示,其中COILS表示线圈寄存器,实际上就可以类比为开关量,DISCRETE表示离散输入寄存器,只能读取开关量,相当于线圈寄存器的只读模式,HOLDING表示保持寄存器,该寄存器的单位不再是bit而是两个byte,可以存放具体的数据量的,并且是可读写的,INPUT表示输入寄存器,可看作只读模式的保持寄存器;起始地址用正整数表示,根据数据类型确定测点的地址偏移;数据类型用约定的类型声明表示;新请求标志用布尔值表示;轮询周期用正整数表示,单位为ms;点号用正整数表示。
5.根据权利要求1所述的基于低代码技术的配电网融合终端设备控制方法,其特征在于,所述的步骤6)的具体步骤如下:
601)将AOE网络配置文件解析后得到的策略保存为一个AOE向量,所述AOE向量包含一个或多个AOE网络;
602)对测点配置文件和通道配置文件进行解析,为测点分配存放数据的内存空间,并按照通道配置文件中声明的通信方式建立通信连接;
603)根据解析得到的AOE网络的触发条件决定控制策略的启动,采用简单重复驱动和时间驱动的AOE网络按照AOE网络配置文件中定义的AOE网络的触发条件参数执行;而对于采用事件驱动的AOE网络,将首节点的事件条件作为整个AOE网络是否被触发的条件,所述首节点表示AOE网络中入度为0的节点;
604)根据测点配置文件里的属性和起始地址,监测测点值的变动;当测点发生变动并引起首节点事件触发后,AOE网络启动并执行控制;
605)AOE网络从当前拓扑排序队列中弹出首节点,等待直到首节点的事件发生或者超时;
606)当弹出的节点的事件发生超时,若超时不是收到外部的AOE取消指令或者失败,回到步骤605);
607)当首节点事件发生时,若满足后续设置条件则触发事件,执行该事件触发的所有动作,即AOE网络中以该节点为首节点的所有边上的动作被执行,并等待动作执行的返回结果,对于结果不成功的动作,根据每个动作的失败模式采取忽略、重试、停止受影响的节点、停止AOE执行的措施;
608)当动作全部执行完毕后,若拓扑排序队列不为空,则返回步骤605),否则说明节点已全部弹出,AOE网络执行完毕,控制过程结束。
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