CN114827272B - 电力业务管理方法及其装置、变电站设备和存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电力业务管理方法及其装置、变电站设备和存储介质。该电力业务管理方法包括：根据第一电力通信业务流生成帧逻辑树结构和网络物理拓扑结构；在接收到第二电力通信业务流的情况下，根据帧逻辑树结构和网络物理拓扑结构生成业务调度策略；根据业务调度策略调节业务传输队列。本申请基于业务帧行为学习预测生成业务帧调度策略，根据业务调度策略调节业务传输队列，可以减少大流量数据报文对高优先级报文影响，响应延时减小，无丢帧；支持更高关联业务优先级动态调整；预测业务帧趋势，关联业务报文帧同步传输，关键实时类业务应用响应速率提升，无丢包；突破优先级限制，可以按实时业务逻辑调度调整分配资源和收发队列顺序。

Description

电力业务管理方法及其装置、变电站设备和存储介质

技术领域

本申请涉及电力业务技术领域，特别涉及一种电力业务管理方法及其装置、变电站设备和存储介质。

背景技术

目前，各厂商交换机按照电力行业和国家电网公司企业标准，按调度优先级分类，设置4/8种不同类型队列，采用先入先出的方式。FIFO资源采用固定方式，对应不同优先级，或者根据流量统计比例设定。GOOSE优先级4，对应队列4；GSE优先级1，对应队列1；SV优先级4，对应队列4，与GOOSE合并队列，顺序发送。

这种资源调度策略存在以下缺点：(1)调度优先级按报文类型提前定义完成，无法动态调整，报文类之间完整逻辑未解析；(2)多MAC地址终端GOOSE和SV混合发送，关联事件报文产生延迟，不支持高并发按任务的优先级调度；(3)固定式FIFO队列容易丢帧，需要重传，效率低，时延大；(4)比例权重式分配FIFO资源易发生大流量业务报文干扰高优先级控制报文，引发丢帧和加大延时。

发明内容

本申请实施方式提供一种电力业务管理方法及其装置、变电站设备和存储介质。

本申请实施方式提供一种电力业务管理方法。所述电力业务管理方法包括：根据第一电力通信业务流生成帧逻辑树结构和网络物理拓扑结构；在接收到第二电力通信业务流的情况下，根据所述帧逻辑树结构和所述网络物理拓扑结构生成业务调度策略；根据所述业务调度策略调节业务传输队列。

在某些实施方式中，所述根据第一电力通信业务流生成帧逻辑树结构和网络物理拓扑结构，包括：对所述第一电力通信业务流的业务帧进行分类标记；根据分类标记结果关联所述业务帧并分块存储；解析所述业务帧的功能码，根据所述功能码、标记的序号和网络设备的物理地址交换上下行逻辑生成所述帧逻辑树结构。

在某些实施方式中，所述根据第一电力通信业务流生成帧逻辑树结构和网络物理拓扑结构，包括：获取关联的所述业务帧源地址、目的地址和中间转换地址；根据电力业务上下行逻辑和功能定义，解析所述源地址、目标地址对应的设备类型和功能；根据所述设备类型和功能、所述中间转换地址生成所述网络物理拓扑结构。

在某些实施方式中，所述对所述第一电力通信业务流的业务帧进行分类标记，包括：对所述业务帧的内容进行处理保留关键数据；为所述业务帧增加帧头以标记所述业务帧的业务类型和所述序号。

在某些实施方式中，所述在接收到第二电力通信业务流的情况下，根据所述帧逻辑树结构和所述网络物理拓扑结构生成业务调度策略，包括：在接收到所述第二电力通信业务流的情况下，识别当前业务帧的业务类型；根据所述当前帧业务帧的业务类型、所述帧逻辑树结构和所述网络物理拓扑结构预测所述当前业务帧的数据流向；根据预测结果生成业务调度策略。

在某些实施方式中，所述业务传输队列包括基本队列和扩展队列，所述根据所述业务调度策略调节业务传输队列，包括：根据所述业务调度策略将所述第二电力通信业务流增加到扩展队列，所述扩展队列中各个序列的优先级高于基本队列中对应序列的优先级。

在某些实施方式中，所述电力业务管理方法，包括：根据调节后的所述业务传输队列中各序列的优先级传输所述第一电力通信业务流。

本申请还提供一种电力业务管理装置。所述电力业务管理装置包括：结构生成模块、策略生成模块和调节模块。所述结构生成模块用于根据第一电力通信业务流生成帧逻辑树结构和网络物理拓扑结构；所述策略生成模块用于在接收到第二电力通信业务流的情况下，根据所述帧逻辑树结构和所述网络物理拓扑结构生成业务调度策略；所述调节模块用于根据所述业务调度策略调节业务传输队列。

本申请还提供一种变电站设备，包括处理器和存储器。所述存储器存储由计算机程序，当所述计算机程序被一个或多个处理器执行时，实现上述实施方式任一项所述的电力业务管理方法。

本申请还提供一种包含有计算机程序的非易失性计算机可读存储介质。当所述计算机程序被一个或多个处理器执行时，实现上述实施方式任一项所述的电力业务管理方法。

本申请的电力业务管理方法及其装置、变电站设备和存储介质基于业务帧行为学习预测生成业务帧调度策略，根据业务调度策略调节业务传输队列，可以减少大流量数据报文对高优先级报文影响，响应延时减小，无丢帧；支持更高关联业务优先级动态调整；预测业务帧趋势，关联业务报文帧同步传输，关键实时类业务应用响应速率提升，无丢包；突破优先级限制，可以按实时业务逻辑调度调整分配资源和收发队列顺序。

本申请实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点可以从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请的电力业务管理方法的流程示意图；

图2是本申请的电力业务管理装置的结构示意图；

图3是本申请的电力业务管理方法的整体逻辑架构的示意图；

图4是本申请的电力业务管理方法调节前后的队列映射关系的示意图；

图5是本申请的电力业务管理方法的流程示意图；

图6是本申请的电力业务管理方法中生成网络物理拓扑结构和帧逻辑树结构的流程示意图；

图7是本申请的电力业务管理方法中业务逻辑帧树生成示意图；

图8是本申请的电力业务管理方法的流程示意图；

图9是本申请的电力业务管理方法中网络物理拓扑结构生成示意图；

图10是本申请的电力业务管理方法的流程示意图；

图11是本申请的电力业务管理方法的流程示意图；

图12是本申请的电力业务管理方法的流程示意图；

图13是本申请的电力业务管理方法的流程示意图；

图14是本申请的电力业务管理装置的结构示意图；

图15是本申请的变电站设备的结构示意图；

图16是本申请的计算机可读存储介质的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中，相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请的实施方式，而不能理解为对本申请的实施方式的限制。

请参阅图1，本申请提供了一种电力业务管理方法。该电力业务管理方法包括：

01：根据第一电力通信业务流生成帧逻辑树结构和网络物理拓扑结构；

03：在接收到第二电力通信业务流的情况下，根据帧逻辑树结构和网络物理拓扑结构生成业务调度策略；

05：根据业务调度策略调节业务传输队列。

请参阅图2，本申请还提供一种电力业务管理装置10。该电力业务管理装置10包括结构生成模块11、策略生成模块13和调节模块15。

步骤01可以由结构生成模块11实现，步骤03可以由策略生成模块13实现，步骤05可以由调节模块15实现。也即是说，结构生成模块11用于根据第一电力通信业务流生成帧逻辑树结构和网络物理拓扑结构；策略生成模块13用于在接收到第二电力通信业务流的情况下，根据帧逻辑树结构和网络物理拓扑结构生成业务调度策略；调节模块15用于根据业务调度策略调节业务传输队列。

具体地，电力业务帧流可以包括第一电力通信业务流和第二电力通信业务流。其中，第一电力通信业务流为正常业务流，第二电力通信业务流为突发业务流。

可以理解地，智能变电站内部物理网络结构单一，电力业务流呈现高度一致性特征。正常信息流和突发业务流与电力业务行为一致，从基本信息流特征可以推测出后续业务流。突发业务流内部帧结构存在强相关的行为特征，与电力的继电保护业务关联。通过数据帧特征学习，可以提前预知后续帧类型、数量，提前调整队列资源，动态调节资源池，减少重传，降低时延，保障高优先级业务。

首先，根据第一电力通信业务流生成帧逻辑树结构和网络物理拓扑结构。在收到第一电力通信业务流后，即，在收到正常业务流后，正常业务流的数据可以拷贝一份同步输入到业务流学习模块。在正常工作过程中，业务流处于学习状态。业务流根据学习的内容生成网络物理拓扑结构，识别各MAC地址设备的功能角色和作用，绘制虚拟物理拓扑图。同时，学习模块根据业务逻辑帧的顺序结构和电力业务识别结果，生成帧逻辑树结构。

然后，在接收到第二电力通信业务流的情况下，即在突发业务流产生时，业务流学习模块根据学习生成的网络物理拓扑结构和帧逻辑树结构生成业务调度策略，调整附加8个抢占优先级FIFO队列资源，根据业务调度策略调节业务传输队列。如图3所示，图3中生成两部分的业务调度策略，分别为业务调度策略模块1和业务调度策略模块2。

详细地，如图3所示，模块1为新增部分，在不影响原有架构的基础上，新增业务流无监督学习模块，学习特征信息流后生成抢占优先级队列，支持突发业务流和高优先级事件对象。

模块2为原有队列，在扩展队列后重新映射优先级，支持原有8个优先级队列。在扩展抢占式队列后8个优先级每个插入一个更高优先级队列，原1对应1，2对应3，间隔对应，如图4所示。如此，本申请的电力业务管理方法可以实现同等优先级可抢占式调整优先发送顺序，改变了原队列只能后续排队等待前面序列发送完才可以发送的规则。

本申请基于业务帧行为学习预测生成业务帧调度策略，根据业务调度策略调节业务传输队列，可以减少大流量数据报文对高优先级报文影响，响应延时减小，无丢帧；支持更高关联业务优先级动态调整；预测业务帧趋势，关联业务报文帧同步传输，关键实时类业务应用响应速率提升，无丢包；突破优先级限制，可以按实时业务逻辑调度调整分配资源和收发队列顺序。

请参阅图5，步骤01包括：

011：对第一电力通信业务流的业务帧进行分类标记；

012：根据分类标记结果关联业务帧并分块存储；

013：解析业务帧的功能码，根据功能码、标记的序号和网络设备的物理地址交换上下行逻辑生成帧逻辑树结构。

请结合图2，步骤011、步骤012和步骤013可以由结构生成模块11实现。也即是说，结构生成模块11用于对第一电力通信业务流的业务帧进行分类标记；根据分类标记结果关联业务帧并分块存储；解析业务帧的功能码，根据功能码、标记的序号和网络设备的物理地址交换上下行逻辑生成帧逻辑树结构。

具体地，请结合图6和图7，业务流学习模块在接收到第一电力通信业务帧流后可以批量进行缓存，为了便于分类存储，可以对批量存储第一电力通信业务流的业务帧进行分类标记，如图7所示，其中，第一电力通信业务流的业务帧类型包括数据帧和事件帧。业务流学习模块可以根据帧解析，生产逻辑业务关联业务帧；学习模块把不同帧分类标记，合并归集为逻辑业务帧类型库；如，业务逻辑1关联多个SV-s1、SV-s2(s1、s2为不同时序产生的关联数据帧)数据帧和GOOSE-s1事件帧。同理，逻辑业务n，关联多个SV-y1、SV-y2、SV-y3(y1、y2、y3为不同时序产生的关联数据帧)数据帧和GOOSE-y1、GOOSE-y2事件帧。

然后，根据分类标记结果关联业务帧并分块存储，即可以按业务帧类型标记分类存储和序号分类存储。

之后，解析业务帧的功能码，根据功能码、标记的序号和网络设备的物理地址交换上下行逻辑生成帧逻辑树结构。即，可以进行关联业务帧数据块结构内容解析，解析当前业务帧的功能码，将相同功能码数据帧批量缓存，按标记的序号和网络设备的物理地址(MAC)交换上下行逻辑生成帧逻辑树结构。可以理解地，在接收到业务帧流解析出功能码后，根据上下行设备交换逻辑，可生成各类业务帧交互逻辑和交互轮次，从而生成帧逻辑树结构。

也即是，本申请的电力业务管理方法通过内部映射生成差动保护、多功能保护等物理镜像关联MAC地址映射和业务帧顺序树逻辑。

请参阅图8，步骤01包括：

014：获取关联的业务帧源地址、目的地址和中间转换地址；

015：根据电力业务上下行逻辑和功能定义，解析源地址、目标地址对应的设备类型和功能；

016：根据设备类型和功能、中间转换地址生成网络物理拓扑结构。

请结合图2，步骤014、步骤015和步骤016可以由结构生成模块11实现。也即是说，结构生成模块11用于获取关联的业务帧源地址、目的地址和中间转换地址；根据电力业务上下行逻辑和功能定义，解析源地址、目标地址对应的设备类型和功能；根据设备类型和功能、中间转换地址生成网络物理拓扑结构。

具体地，在生成帧逻辑树结构之后，先关联根据解析功能码读取缓存数据帧中的源地址、目的地址、中间转换地址。

然后，根据电力业务上下行逻辑和功能定义，解析源地址、目标地址对应的设备类型和功能。其中，源地址为识别任务发起源地址，目标地址为识别任务接收目的地址。也即是，按电力业务逻辑上下行逻辑和功能定义，解析的缓存数据帧中的源地址，识别任务发起源地址、任务接收目的地址，从而识别源地址、目的地址对应的设备类型和功能。

之后，根据设备类型和功能、中间转换地址生成网络物理拓扑结构，也即是，如图9所示，根据逻辑设备功能类型、中间地址转发路径，生成变电站内部架构网络物理拓扑结构。

请参阅图10，步骤011包括：

0111：对业务帧的内容进行处理保留关键数据；

0112：为业务帧增加帧头以标记业务帧的业务类型和序号。

请结合图2，步骤0111和步骤0112可以由结构生成模块11实现。也即是说，结构生成模块11用于对业务帧的内容进行处理保留关键数据；为业务帧增加帧头以标记业务帧的业务类型和序号。

具体地，对第一电力通信业务流的业务帧进行分类标记具体的步骤包括对业务帧的内容进行处理保留关键数据，例如，可以删除协议通用帧头、帧尾、校验位，从而保留关键数据位信息。

另外，对第一电力通信业务流的业务帧进行分类标记具体的步骤还包括为业务帧增加帧头以标记业务帧的业务类型和序号，例如，可以在帧头增加4个字节帧类型和序号标记位，以标记不同业务帧类型和序号。

请参阅图11，步骤03包括：

031：在接收到第二电力通信业务流的情况下，识别当前业务帧的业务类型；

032：根据当前帧业务帧的业务类型、帧逻辑树结构和网络物理拓扑结构预测当前业务帧的数据流向；

033：根据预测结果生成业务调度策略。

请结合图2，步骤031、步骤032和步骤033可以由策略生成模块13实现。也即是说，策略生成模块13用于在接收到第二电力通信业务流的情况下，识别当前业务帧的业务类型；根据当前帧业务帧的业务类型、帧逻辑树结构和网络物理拓扑结构预测当前业务帧的数据流向；根据预测结果生成业务调度策略。

可以理解地，在业务学习模块识别出当前的突发业务类型时，可直接预测对应的数据流向。

具体地，在接收到第二电力通信业务流的情况下，业务学习模块在突发业务流识别过程中可直接预测后续帧流的类型、流量大小，使用新增的高优先级队列抢占FIFO资源，保障高实时性、可靠性要求的业务数据流。

也即是，本申请的电力业务管理方法可以基于业务学习模块的无监督学习多端口动态业务逻辑，识别多个端口MAC地址的终端关联业务帧行为和逻辑，由识别生成的关联MAC地址间的动态逻辑行为预测所需FIFO队列资源和报文优先级。即，预测结果包括所需FIFO队列资源和报文优先级。然后，可以根据预测结果生成业务调度策略。

请参阅图12，业务传输队列包括基本队列和扩展队列，步骤05包括：

051：根据业务调度策略将第二电力通信业务流增加到扩展队列，扩展队列中各个序列的优先级高于基本队列中对应序列的优先级。

请参阅图2，步骤051可以由调节模块15实现。也即是，调节模块15用于根据业务调度策略将第二电力通信业务流增加到扩展队列，扩展队列中各个序列的优先级高于基本队列中对应序列的优先级。

可以理解地，交换业务流按电力行业和国家电网公司企业标准要求需要至少支持4/8个优先级队列，队列在分配完成后无法在继续调度抢占时序。

具体地，本申请的电力业务管理方法例如可以将8个队列扩展到16个队列，优先级调整为16个优先级，在原有8个队列基础上，在扩展抢占式队列后8个优先级每个队列增加一个更高优先级的队列，即新增8个队列，用于实时性要求高的抢占业务。此类业务帧队列由新增业务流学习模块生成，支持高并发优先级业务流。

其中，基本队列指的是原本的8个队列，扩展队列指的是新增的8个队列。

请参阅图13，本申请的电力业务管理方法包括：

07：根据调节后的业务传输队列中各序列的优先级传输第一电力通信业务流。

请参阅图14，电力业务管理装置10还包括传输模块17。

步骤07可以由传输模块17实现。也即是，传输模块17用于根据调节后的业务传输队列中各序列的优先级传输第一电力通信业务流。

如此，本申请的电力业务管理方法根据调节后的业务传输队列中各序列的优先级传输第一电力通信业务流，突破了原有按报文分类设置优先级限制，可以按实时业务逻辑调度调整分配资源和收发队列顺序。

请参阅图15，本申请还提供一种变电站设备20。变电站设备20包括处理器21和存储器22，存储器22存储由计算机程序221，当计算机程序221被一个或多个处理器21执行时，实现上述任一项实施例所述的电力业务管理方法。

本申请的变电站设备20应用的电力业务管理方法基于业务帧行为学习预测生成业务帧调度策略，根据业务调度策略调节业务传输队列，可以减少大流量数据报文对高优先级报文影响，响应延时减小，无丢帧；支持更高关联业务优先级动态调整；预测业务帧趋势，关联业务报文帧同步传输，关键实时类业务应用响应速率提升，无丢包；突破优先级限制，可以按实时业务逻辑调度调整分配资源和收发队列顺序。

请参阅图16，本申请还提供一种包含有计算机程序的非易失性计算机可读存储介质30。当计算机程序31被一个或多个处理器40执行时，实现上述任意实施例所述的电力业务管理方法。

例如，计算机程序31被处理器40执行时实现以下电力业务管理方法的步骤：

01：根据第一电力通信业务流生成帧逻辑树结构和网络物理拓扑结构；

03：在接收到第二电力通信业务流的情况下，根据帧逻辑树结构和网络物理拓扑结构生成业务调度策略；

05：根据业务调度策略调节业务传输队列。

可以理解，计算机程序31包括计算机程序代码。计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读存储介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、以及软件分发介质等。

本申请的计算机可读存储介质30应用的电力业务管理方法基于业务帧行为学习预测生成业务帧调度策略，根据业务调度策略调节业务传输队列，可以减少大流量数据报文对高优先级报文影响，响应延时减小，无丢帧；支持更高关联业务优先级动态调整；预测业务帧趋势，关联业务报文帧同步传输，关键实时类业务应用响应速率提升，无丢包；突破优先级限制，可以按实时业务逻辑调度调整分配资源和收发队列顺序。

Claims (9)

1.一种电力业务管理方法，其特征在于，包括：

根据第一电力通信业务流生成帧逻辑树结构和网络物理拓扑结构；

在接收到第二电力通信业务流的情况下，根据所述帧逻辑树结构和所述网络物理拓扑结构生成业务调度策略；

根据所述业务调度策略调节业务传输队列，所述业务传输队列包括基本队列和扩展队列；

所述根据所述业务调度策略调节业务传输队列，包括：

根据所述业务调度策略将所述第二电力通信业务流增加到扩展队列，所述扩展队列中各个序列的优先级高于基本队列中对应序列的优先级。

2.根据权利要求1所述的电力业务管理方法，其特征在于，所述根据第一电力通信业务流生成帧逻辑树结构和网络物理拓扑结构，包括：

对所述第一电力通信业务流的业务帧进行分类标记；

根据分类标记结果关联所述业务帧并分块存储；

解析所述业务帧的功能码，根据所述功能码、标记的序号和网络设备的物理地址交换上下行逻辑生成所述帧逻辑树结构。

3.根据权利要求2所述的电力业务管理方法，其特征在于，所述根据第一电力通信业务流生成帧逻辑树结构和网络物理拓扑结构，包括：

获取关联的所述业务帧源地址、目的地址和中间转换地址；

根据电力业务上下行逻辑和功能定义，解析所述源地址、目标地址对应的设备类型和功能；

根据所述设备类型和功能、所述中间转换地址生成所述网络物理拓扑结构。

4.根据权利要求2所述的电力业务管理方法，其特征在于，所述对所述第一电力通信业务流的业务帧进行分类标记，包括：

对所述业务帧的内容进行处理保留关键数据；

为所述业务帧增加帧头以标记所述业务帧的业务类型和所述序号。

5.根据权利要求1所述的电力业务管理方法，其特征在于，所述在接收到第二电力通信业务流的情况下，根据所述帧逻辑树结构和所述网络物理拓扑结构生成业务调度策略，包括：

在接收到所述第二电力通信业务流的情况下，识别当前业务帧的业务类型；

根据所述当前业务帧的业务类型、所述帧逻辑树结构和所述网络物理拓扑结构预测所述当前业务帧的数据流向；

根据预测结果生成业务调度策略。

6.根据权利要求1所述的电力业务管理方法，其特征在于，所述电力业务管理方法，包括：

根据调节后的所述业务传输队列中各序列的优先级传输所述第一电力通信业务流。

7.一种电力业务管理装置，其特征在于，包括：

结构生成模块，所述结构生成模块用于根据第一电力通信业务流生成帧逻辑树结构和网络物理拓扑结构；

策略生成模块，所述策略生成模块用于在接收到第二电力通信业务流的情况下，根据所述帧逻辑树结构和所述网络物理拓扑结构生成业务调度策略；

调节模块，所述调节模块用于根据所述业务调度策略调节业务传输队列，所述业务传输队列包括基本队列和扩展队列；

调节模块还用于根据所述业务调度策略将所述第二电力通信业务流增加到扩展队列，所述扩展队列中各个序列的优先级高于基本队列中对应序列的优先级。

8.一种变电站设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，当所述计算机程序被一个或多个处理器执行时，实现权利要求1-6任一项所述的电力业务管理方法。

9.一种包含有计算机程序的非易失性计算机可读存储介质，其特征在于，当所述计算机程序被一个或多个处理器执行时，实现权利要求1-6任一项所述的电力业务管理方法。