CN114827013B - 配电网站域式快速保护系统数据冗余发送方法及相关装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种配电网站域式快速保护系统数据冗余发送方法及相关装置，实现配电网网站域式快速保护系统的2路数据冗余发送。保护装置的4个端口可以任意互联，保护装置自身即可完成冗余通信，无需通过传输网络完成通信。动态选择2条路径进行数据发送和接收，使CPU之间的数据交互，从数据的发送接口、途径的路径、数据的接收接口整个过程都具备最优的相互备份的数据。在任何一条路径上的端口、连接线发送故障时，备份数据仍能到达目标。任何两点之间的最优路径也是不同的，充分利用4个端口的动态选择路径能提升任意两点间的通信的效率及可靠性，解决了现有技术只能通过传输网络的冗余路径发送数据，导致数据容易丢失的问题。

Description

配电网站域式快速保护系统数据冗余发送方法及相关装置

技术领域

本申请涉及电力通信技术领域，尤其涉及一种配电网站域式快速保护系统数据冗余发送方法及相关装置。

背景技术

目前，由于配电网中级联开关数较多，采用传统的过流、距离等保护方式，保护的整定配合非常困难，保护动作选择性差，动作时间长。现有的配电网保护系统数据传输使用以太网传输，控制无法实现更快速和精准。配电网站域式快速保护系统是为解决上述问题而产生的配电网保护系统，此系统对数据的可靠性要求较高，任何的数据丢失都会造成系统无法快送判断故障和指令执行。以往在数据可靠性上主要依赖于网络，保护装置本身并没有冗余发送机制。

传统保护装置及保护终端发送采用一个数据发送/接收端口对外通信。CPU产生的数据只有一份数据进入到传输通道中，当传输通道出现故障时，虽然可通过传输网络的冗余路径，切换其他路径完成后续的数据传输，但是，传输网络切换路径需要一定时间，这段时间中的数据会丢失。

发明内容

本申请提供了一种配电网站域式快速保护系统数据冗余发送方法及相关装置，用于解决现有技术只能通过传输网络的冗余路径发送数据，导致数据容易丢失的技术问题。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种配电网站域式快速保护系统数据冗余发送方法，所述方法包括：

S1、通过源ID保护装置的所有端口分别向其他保护装置发送含有ID信息的路径选择报文，使得其他保护装置根据路径选择报文的ID信息判断其自身是否为目标ID保护装置；

S2、当其他保护装置为非目标ID保护装置且第一次收到路径选择报文时，更新路径选择报文中的路径信息和跳数后向其他保护装置进行转发；

S3、当其他保护装置为目标ID保护装置时，记录每一个收到的路径选择报文中的路径信息，根据预设优先级选择最优路径信息的两条路径选择报文，并分别生成两条路径确认报文后分别通过所有端口向其他保护装置发送；

S4、当非源ID保护装置第一次收到路径确认报文时，根据路径确认报文的路径信息确定自身各端口需要转发的数据，从而生成各保护装置的路径选择表；

S5、当源ID保护装置第一次收到路径确认报文时，将CPU的数据封装成数据报文，基于各保护装置的路径选择表将数据报文分别通过路径确认报文确定的两个端口向其他保护装置发送，使得数据报文发送至目标ID保护装置。

可选地，步骤S5，之后还包括：

当目标ID保护装置的第一次收到数据报文后，对数据报文进行数据校验；

当数据报文通过校验时，将数据报文中的数据字段发送给CPU，当数据报文未通过校验时，对第二次收到的数据报文进行数据校验并将校验通过的数据报文中的数据字段发送给CPU。

可选地，所述路径选择报文由：目标ID、源ID 、报文类型、帧ID、本机ID+发送端口和跳数构成。

可选地，所述预设优先级，具体包括：

S01、根据跳数大小对路径选择报文进行排序，选择跳数最小的两个路径信息对应的路径选择报文；

S02、当选出的两个路径选择报文的第一个本机ID+发送端口一致时，顺延选取一个路径选择报文；

S03、当根据步骤S01-S02选出的路径选择报文多于两个时，根据路径选择报文的最后一个本机ID+发送端口选取两个路径选择报文。

可选地，所述更新路径选择报文中的路径信息和跳数后向其他保护装置进行转发，具体包括：

在路径选择报文中原有的本机ID+发送端口增加当前保护装置的本机ID+发送端口，同时跳数减去1后向其他保护装置进行转发。

可选地，步骤S2，之后还包括：当保护装置第二次收到相同ID信息的路径选择报文时，直接丢弃。

可选地，所述使得其他保护装置根据路径选择报文的ID信息判断其自身是否为目标ID保护装置，具体包括：

当路径选择报文的目标ID与当前保护装置的ID信息相同时，判定当前保护装置为目标ID保护装置，否则当前保护装置为非目标ID保护装置。

可选地，所述路径选择表，具体由：目标ID、源ID和转发端口构成。

本申请第二方面提供一种配电网站域式快速保护系统数据冗余发送设备，所述设备包括处理器以及存储器：

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令，执行如上述第一方面所述的配电网站域式快速保护系统数据冗余发送方法的步骤。

本申请第三方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行上述第一方面所述的配电网站域式快速保护系统数据冗余发送方法。

从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：

本申请提供了一种配电网站域式快速保护系统数据冗余发送方法，包括：S1、通过源ID保护装置的所有端口分别向其他保护装置发送含有ID信息的路径选择报文，使得其他保护装置根据路径选择报文的ID信息判断其自身是否为目标ID保护装置；S2、当其他保护装置为非目标ID保护装置且第一次收到路径选择报文时，更新路径选择报文中的路径信息和跳数后向其他保护装置进行转发；S3、当其他保护装置为目标ID保护装置时，记录每一个收到的路径选择报文中的路径信息，根据预设优先级选择最优路径信息的两条路径选择报文，并分别生成两条路径确认报文后分别通过所有端口向其他保护装置发送；S4、当非源ID保护装置第一次收到路径确认报文时，根据路径确认报文的路径信息确定自身各端口需要转发的数据，从而生成各保护装置的路径选择表；S5、当源ID保护装置第一次收到路径确认报文时，将CPU的数据封装成数据报文，基于各保护装置的路径选择表将数据报文分别通过路径确认报文确定的两个端口向其他保护装置发送，使得数据报文发送至目标ID保护装置。

与现有技术相比，本申请的数据发送方法实现配电网网站域式快速保护系统的2路数据冗余发送。保护装置的4个端口可以任意互联，保护装置自身即可完成冗余通信，无需通过传输网络完成通信。动态选择2条路径进行数据发送和接收，使CPU之间的数据交互，从数据的发送接口、途径的路径、数据的接收接口整个过程都具备最优的相互备份的数据。在任何一条路径上的端口、连接线发送故障时，备份数据仍能到达目标，不造成数据丢失。任何两点之间的最优路径也是不同的，充分利用4个端口的动态选择路径能提升任意两点间的通信的效率及可靠性。从而解决了现有技术只能通过传输网络的冗余路径发送数据，导致数据容易丢失的技术问题。

附图说明

图1为本申请实施例中提供的一种配电网站域式快速保护系统数据冗余发送方法的流程示意图；

图2为本申请实施例中提供的一种路径选择报文结构示意图；

图3为本申请实施例中提供的一种路径确认报文结构示意图；

图4为本申请实施例中提供的一种数据报文结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1，本申请实施例中提供的一种配电网站域式快速保护系统数据冗余发送方法，包括：

步骤101、通过源ID保护装置的所有端口分别向其他保护装置发送含有ID信息的路径选择报文，使得其他保护装置根据路径选择报文的ID信息判断其自身是否为目标ID保护装置；

需要说明的是，本实施例中的每个保护装置具备不同的设备ID，用以区分，每个保护装置具备四个端口，源ID保护装置为数据发送的保护装置目标保护装置为想要通信的保护装置。

路径选择报文的格式如图2，包括：

目标ID：想要通信的保护装置的ID。

源ID：数据发送的保护装置的ID。

类型：A0表示此报文为路径选择报文；A1表示路径确定报文；AA表示此报文为数据报文。

帧ID：表述源保护装置发送的第几个报文，例如与目标ID 1保护装置发送的路径选择报文的帧ID 10，与目标ID 2保护装置发送的路径选择报文的帧ID 12,用以区分与不同设备进行路径选择的报文。

本机ID+发送端口：表示此报文是从哪台设备的哪个端口发出的，发送/接收组件有4个端口，分别为1、2、3、4。非目标ID的保护装置，在转发此报文时，在前一个“本机ID+发送端口”字段后继续增加自己的本机ID+发送端口。

跳数：记录路径选择报文经过的跳数，起始128，经过一跳，跳数减1。

可以理解的是，首先从源ID保护装置的4个端口从端口1、2、3、4同时发送路径选择报文，其中“目标ID”“源ID”“类型”“帧ID”“跳数”相同，“本机ID+发送端口”字段不同，发送端口分别对应报文所发送的端口1、2、3、4。进一步地，如果收到被其他保护装置转发回来的此路径选择报文，直接丢弃。接着，其他保护装置接收到路径选择报文，根据路径选择报文的目标ID判断其自身是否为目标ID保护装置。

步骤102、当其他保护装置为非目标ID保护装置且第一次收到路径选择报文时，更新路径选择报文中的路径信息和跳数后向其他保护装置进行转发；

可以理解的是，当其他保护装置判断其自身为非目标ID保护装置时，同时为第一次从4个端口（发送/接收组件）中的一个端口收到路径选择报文时，那么记录此路径选择报文的信息：目标ID、源ID、帧ID。而从未收到报文的其他3个端口同时转发此路径选择报文。这四个端口在向其他保护装置转发路径选择报文时在原有“本机ID+发送端口”后，增加自身的“本机ID+发送端口”，并且跳数减1。第二次或之后无论哪个端口，再次收到被其他保护装置转发回来的该路径选择报文，直接丢弃，不进行转发。

步骤103、当其他保护装置为目标ID保护装置时，记录每一个收到的路径选择报文中的路径信息，根据预设优先级选择最优路径信息的两条路径选择报文，并分别生成两条路径确认报文后分别通过所有端口向其他保护装置发送；

可以理解的是，当其他保护装置判断其自身为目标ID保护装置时，该目标ID保护装置会从其4个端口，收取到很多个路径选择报文。其检测到目标ID是自身，不再对路径选择报文进行转发。同时记录每一个收到的路径选择报文上的路径信息（源ID及非目标ID的保护装置累计添加的“本机ID+发送端口）和跳数。

并按如下预设优先级，选择最优路径信息的两条路径选择报文：

1、根据跳数的大小进行路径选择排序，选取出跳数最小（跳数字段剩余值最大）的两个路径信息。

2、两个路径信息应该是从该保护装置不同端口接收到的，以保障最终的数据从两个端口进入目标ID装置。

3、两个路径信息的第一个“本机ID+发送端口”的发送端口信息不能一致，如果一致，需从跳数排序表中，顺延选取一个路径信息进行比对，以保障选取的两条路径是从源ID保护装置的不同端口发送，形成冗余。

4、如果满足以上两个优先级的路径信息多于2条，根据最后一个“本机ID+发送端口”进行筛选，按不同ID、不同发送端口的顺序进行筛选，以保障最终选出的2条路径，在途径的保护装置也是不同的。依次类推，直至最终选取出2个最优路径信息的路径选择报文。

接着，目标ID保护装置根据选出的最优的两条路径信息生成2个帧ID不同的路径确认报文，如图3所示，并通过其自身所有端口向全网的各保护装置发送（也就是向源ID保护装置和或非源ID保护装置发送）。也就是说，4个端口同时发送相同的路径确认报文。2个路径确认报文，发送2次，共8个报文。进一步地，目标ID保护装置通过目标ID和源ID及帧ID判断，如果收到被其他保护装置转发回来的此路径确认报文，直接丢弃。

步骤104、当非源ID保护装置第一次收到路径确认报文时，根据路径确认报文的路径信息确定自身各端口需要转发的数据，从而生成各保护装置的路径选择表；

可以理解的是，当非源ID保护装置从4个端口中的其中一个端口收到路径确认报文时，则记录此路径确认报文的信息（目标ID、源ID、帧ID）；而从未收到报文的其他3个端口同时转发此报文。

第二次或之后无论哪个端口，再次收到被其他保护装置转发回来此报文，直接丢弃，不进行转发。

当记录完路径确认报文后，则识别路径确认报文中的路径信息，所有“途径信息+发送端口”中，是否有匹配其自身ID的信息，如有，即自身的一个端口号为被选中的路径。当收到第二个（不同帧ID）路径确定报文中，也有自身ID信息，且端口号不同，表示两个端口都为被选中的路径，用于转发数据报文（数据报文在步骤105生成，在该步骤还未生成数据报文，这里写成数据报文是为了方便描述）时，被选中的2个端口应同时转发数据报文。

从而生成生成各保护装置的路径选择表，如下表：

所有途径的保护装置都根据路径确认报文生成路径选择表，当收到匹配的源ID和目标ID的数据报文（类型:AA）时，按生成的路径选择表进行数据转发。

步骤105、当源ID保护装置第一次收到路径确认报文时，将CPU的数据封装成数据报文，基于各保护装置的路径选择表将数据报文分别通过路径确认报文确定的两个端口向其他保护装置发送，使得数据报文发送至目标ID保护装置。

可以理解的是，所有路径确认报文经过各保护装置的转发到达源ID保护装置（也就是说，且路径确认报文中源ID与该保护装置的ID匹配，那么不再转发此路径确认报文），源ID保护装置收到类型为A1的路径确认报文。

第二次或以后收到相同帧ID的路径确认报文时，直接丢弃。源ID保护装置最终收到两个不同帧ID的路径确认报文。而从两个路径确认报文中，分别识别出帧ID字段后的“源ID+发送端口”中的发送端口，即为通过上述路径选择流程后，选择出的最优的2个数据发送端口。

接着，当选择出的最优的2个数据发送端口，源ID保护装置就会收到发送指令，从而开始接收CPU的数据并进行数据报文封装。封装好的数据报文，通过选出的2个端口同时向全网其他保护装置发送，这两个数据的帧ID相同。CPU不同的数据的帧ID不同。数据报文的格式如图4所示。

途径的保护装置的4个端口（发送/接收组件）第一次接收到数据报文后，按照自身生成的路径选择表，进行数据转发，并记录。如再次收到相同报文（目标ID、源ID、帧ID都相同），直接丢弃，不进行二次转发。由于通过路径选择流程最终选出了2条路径，所以目标ID保护装置的发送/接收组件一定会从自身的2个不同端口分别收到2份相同的数据报文（目标ID、源ID、帧ID都相同）。

进一步地，目标ID保护装置收到数据报文后，对第一次收到的数据报文进行数据校验，如校验通过，发送/接收组件将数据报文的中的数据字段发送给CPU，并行记录。再次收到的数据报文，进行丢弃。如果第一次收到数据报文校验未通过，不向CPU发送数据，并记录。等待第二路径的数据报文到达。第二路径数据报文到达后，进行校验，校验通过后将数据字段发送给CPU。

本实施例提供的一种配电网站域式快速保护系统数据冗余发送方法，通过保护装置的多端口发送数据，在4个端口中，动态选择2个端口并行发送，同时有两份相同数据进行传输，以确保在发生传输通道故障时，仍有数据到达目的地。保护装置可通过自身的4个端口完成连接，并选取出最优的2个端口发送数据。解决了现有技术只能通过传输网络的冗余路径发送数据，导致数据容易丢失的技术问题。

进一步地，本申请实施例中还提供了一种配电网站域式快速保护系统数据冗余发送设备，所述设备包括处理器以及存储器：

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行上述方法实施例所述的配电网站域式快速保护系统数据冗余发送方法。

进一步地，本申请实施例中还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行上述方法实施例所述的配电网站域式快速保护系统数据冗余发送方法。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应当理解，在本申请中，“至少一个（项）”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项（个）或复数项（个）的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项（个），可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（英文全称：Read-OnlyMemory，英文缩写：ROM）、随机存取存储器（英文全称：Random Access Memory，英文缩写：RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种配电网站域式快速保护系统数据冗余发送方法，其特征在于，包括：

S1、通过源ID保护装置的所有端口分别向其他保护装置发送含有ID信息的路径选择报文，使得其他保护装置根据路径选择报文的ID信息判断其自身是否为目标ID保护装置；

S2、当其他保护装置为非目标ID保护装置且第一次收到路径选择报文时，更新路径选择报文中的路径信息和跳数后向其他保护装置进行转发；

S3、当其他保护装置为目标ID保护装置时，记录每一个收到的路径选择报文中的路径信息，根据预设优先级选择最优路径信息的两条路径选择报文，并分别生成两条路径确认报文后分别通过所有端口向其他保护装置发送；

S4、当非源ID保护装置第一次收到路径确认报文时，根据路径确认报文的路径信息确定自身各端口需要转发的数据，从而生成各保护装置的路径选择表；

S5、当源ID保护装置第一次收到路径确认报文时，将CPU的数据封装成数据报文，基于各保护装置的路径选择表将数据报文分别通过路径确认报文确定的两个端口向其他保护装置发送，使得数据报文发送至目标ID保护装置；

其中，所述预设优先级，具体包括：

S01、根据跳数大小对路径选择报文进行排序，选择跳数最小的两个路径信息对应的路径选择报文；

S02、当选出的两个路径选择报文的第一个本机ID+发送端口一致时，顺延选取一个路径选择报文；

S03、当根据步骤S01-S02选出的路径选择报文多于两个时，根据路径选择报文的最后一个本机ID+发送端口选取两个路径选择报文。

2.根据权利要求1所述的配电网站域式快速保护系统数据冗余发送方法，其特征在于，步骤S5，之后还包括：

当目标ID保护装置第一次收到数据报文后，对数据报文进行数据校验；

当数据报文通过校验时，将数据报文中的数据字段发送给CPU，当数据报文未通过校验时，对第二次收到的数据报文进行数据校验并将校验通过的数据报文中的数据字段发送给CPU。

3.根据权利要求1所述的配电网站域式快速保护系统数据冗余发送方法，其特征在于，所述路径选择报文由：目标ID、源ID 、报文类型、帧ID、本机ID+发送端口和跳数构成。

4.根据权利要求3所述的配电网站域式快速保护系统数据冗余发送方法，其特征在于，所述更新路径选择报文中的路径信息和跳数后向其他保护装置进行转发，具体包括：

在路径选择报文中原有的本机ID+发送端口增加当前保护装置的本机ID+发送端口，同时跳数减去1后向其他保护装置进行转发。

5.根据权利要求1所述的配电网站域式快速保护系统数据冗余发送方法，其特征在于，步骤S2，之后还包括：当保护装置第二次收到相同ID信息的路径选择报文时，直接丢弃。

6.根据权利要求3所述的配电网站域式快速保护系统数据冗余发送方法，其特征在于，所述使得其他保护装置根据路径选择报文的ID信息判断其自身是否为目标ID保护装置，具体包括：

当路径选择报文的目标ID与当前保护装置的ID信息相同时，判定当前保护装置为目标ID保护装置，否则当前保护装置为非目标ID保护装置。

7.根据权利要求1所述的配电网站域式快速保护系统数据冗余发送方法，其特征在于，所述路径选择表，具体由：目标ID、源ID和转发端口构成。

8.一种配电网站域式快速保护系统数据冗余发送设备，其特征在于，所述设备包括处理器以及存储器：

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行权利要求1-7任一项所述的配电网站域式快速保护系统数据冗余发送方法。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行权利要求1-7任一项所述的配电网站域式快速保护系统数据冗余发送方法。

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