CN115766614A

CN115766614A - 配电网设备的业务访问方法

Info

Publication number: CN115766614A
Application number: CN202211395712.9A
Authority: CN
Inventors: 李松浓; 晏尧; 徐鑫; 吴大鹏; 崔亚平; 向菲; 吕小红; 彭文鑫; 江金洋; 陈咏涛; 万凌云; 钱基业; 李俊杰; 王功勋
Original assignee: Electric Power Research Institute of State Grid Chongqing Electric Power Co Ltd; State Grid Corp of China SGCC; Chongqing University of Post and Telecommunications
Current assignee: Electric Power Research Institute of State Grid Chongqing Electric Power Co Ltd; State Grid Corp of China SGCC; Chongqing University of Post and Telecommunications
Priority date: 2022-11-09
Filing date: 2022-11-09
Publication date: 2023-03-07

Abstract

本发明公开了配电网设备的业务访问方法，该方法包括：将接入配电通信网的业务分为不同优先级，包括高优先级业务和低优先级业务；配电网根据设定的访问规则对接入的业务进行访问。本发明引入了优先队列控制机制来访问不同类型的服务，并提出了链路切换和数据缓存方案，为远程控制和智能计量服务提供可靠的通信信道。

Description

配电网设备的业务访问方法

技术领域

本发明属于配电物联网技术领域，尤其涉及配电网设备的业务访问方法。

背景技术

配电物联网是泛在电力物联网的应用体现，是物联网与配电网深度融合的一种新型配电网络形态，为中低压配电网规划精准、运行高效、运维精益和服务优质提供新的技术手段。随着智能配电物联网的扩容发展，其应用环境日益复杂，其中通信终端设备分布广泛、测量监控点日趋增多，业务承载需求呈现出差异化特征，这对配电网中的信息传输可靠性和安全性提出了更高要求。配电物联网构建由云、管、边、端四个部分组成的系统架构如图2所示，通过赋予配电网设备灵敏准确的感知能力及设备间互联、互通、互操作功能，实现配电网状态全景监测、设备精益运检、设备动态拓扑识别等智能应用。

目前物联网体系多数采用云计算中心集中式计算管理，对于拥有海量数据和终端的配电物联网来说，如此会造成系统内大量能量和带宽的消耗问题，同时也不利于降低时延。

传统网络通常通过提供专线接入为设备提供确定性互联服务。然而，配电物联网海量的设备接入需求以及成本限制导致传统方法不再适用。虽然时间敏感网络以及时间触发网络等技术为设备的确定性互联提供了思路，然而，这类技术由于实现方式复杂、无法适用大规模网络等，无法直接应用于配电物联网确定性互联的实现。此外，配电物联网中业务的突发性也将严重影响业务的确定性服务性能。

发明内容

本发明的目的在于，为克服现有技术缺陷，提供了配电网设备的业务访问方法,实现了智能电网各种业务的实时监控和服务质量保障。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种配电网设备的业务访问方法，所述方法包括：

将接入配电通信网的业务分为不同优先级，包括高优先级业务和低优先级业务；

配电网根据设定的访问规则对接入的业务进行访问；

所述访问规则包括：

高优先级业务到达时，若高优先级队列内没有等待连接，或低优先级队列内等待的连接数大于阈值，则访问低优先级队列内已有的连接，否则，配电网以高优先级队列访问连接；

低优先级服务到达时，若高优先级队列有等待的连接，且低优先级队列等待的连接数未超过阈值，则配电网以高优先级队列访问连接，否则，配电网以低优先级队列访问连接。

进一步的，所述业务包括远程控制业务，所述配电网设备提供远程控制业务时采用主通道结合备用通道的形式传输数据。

进一步的，所述采用主通道结合备用通道的形式传输数据具体包括：

所述配电网设备的单个配电通信终端使用来自不同公共无线运营商的USIM卡，根据不同USIM卡的平均信号和干扰强度确定主卡和备用卡。

进一步的，所述配电网设备的数据通过主通道传输到无线路由器，在无线路由器上对数据进行编排并转发到相应的业务系统；

当主通道发生通信故障时，将正在进行的数据传输切换到备用通道。

进一步的，对于下行连接，无线路由器首先探测主通道的可用性，若主通道可用，则数据在主通道传输，否则数据在备用通道传输。

进一步的，所述主通道在恢复正常后，数据传输从备用通道切换至主通道。

进一步的，所述业务包括智能电表的计量业务，所示智能电表包括无线通信模块和数据缓存模块，所述智能电表传输数据采用单链路传输，所述智能电表传输数据能够重传。

进一步的，所述智能电表上传的数据分为不同优先级数据，包括紧急数据和非紧急数据，实时监控智能电表传输数据时的通道是否阻塞，通道阻塞根据单位时间数据传输量是否大于阈值进行判断；

当通道阻塞时，非紧急数据在本地缓存，仅上传紧急数据，当通道不再阻塞时，恢复上传非紧急数据。

进一步的，所述智能电表采用多跳通信方式，智能电表在通道阻塞时将数据通过相连的其他智能电表转发至网关。

进一步的，所述智能电表存储的本地数据为有权限的用户开放访问。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明引入了优先队列控制机制来访问不同类型的服务配电终端根据自身的通信需求及网络状态，选择合适的接入网络以保证业务的QoS，降低业务传输异常的可能性，同时均衡网络负载，提高异构网络系统的资源利用率。

(2)本发明提出了一种无缝链路切换的远程控制服务保持连续连接的机制，为远程控制业务提供了可靠的通信信道。

(3)本发明提出了一种数据缓存方案，降低内容获取时间，减少网络重复流量，避免了双链路传输方法，降低了成本。采用多跳通信方式，以智能电表作为路由器，实现分流负载。

附图说明

图1是本发明实施例提供的配电网设备的业务访问方法流程示意图；

图2是配电物联网的系统架构；

图3是本发明实施例基于优先级队列机制的流程示意图；

图4是本发明实施例基于链接切换机制的流程示意图；

图5是本发明实施例数据缓存机制的流程示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

为了解决上述技术问题，提出了本发明配电网设备的业务访问方法的下述各个实施例。

实施例1

参照图1，如图1所示是本实施例提供的配电网设备的业务访问方法流程示意图，该方法具体包括：

将接入配电通信网的业务分为不同优先级，包括高优先级业务和低优先级业务。

配电网根据设定的访问规则对接入的业务进行访问。

具体地，本实施例中访问规则包括：

接入配电通信网的各种业务的关键区别在于业务的优先级，这取决于业务的重要性和紧迫性。一方面，保护、远程控制等业务需要通信通道在DTUs(数据线传送设备)和配电系统之间精确、即时地传输相关的控制信令数据；一旦数据传输出现故障，就会导致设备运行故障，进而导致网格故障。另一方面，智能电表、在线监测等业务需要数据的精确传输，同时允许链路通信故障时的重传机制。为此，引入优先队列模型来控制多个业务接入配电通信网络。将多个服务分为高优先级服务和低优先级服务，每个服务生成一个服务队列。参照图3，如图3所示是本实施例基于优先级队列机制的流程示意图。

这两类服务占用了不同的队列来调度接入网络。高优先级类别主要包括保护、遥控等业务，低优先级类别则包括计量、传感等业务。假设两类服务的到达过程服从泊松分布，其平均值分别为λ₁和λ₂。连接持续时间服从负指数分布，参数分别为μ₁和μ₂。高优先级队列和低优先级队列分别被称为L₁和L₂。

那么优先队列控制的多业务访问机制可以描述为：

1)高优先级服务到达时:如果L₁内没有等待连接，或者L₂内等待的连接数超过N，网络会访问L₂内已有的连接。否则，网络将以L₁访问连接。

2)低优先级服务到达时:如果L₁有等待的连接，且L₂等待的连接数未超过N，则网络将访问L₁的连接。

令L₁(t)＝i和L₂(t)＝j分别为t时刻L₁和L₂等待的连接数。令I₁(t)＝h和I₂(t)＝l表示时刻t时L₁和L₂中已经承认的连接数。则网络在t时刻的概率状态为：

X(t)＝{I₁(t),I₂(t),L₁(t),L₂(t)；t≥0}

其概率状态空间为：

Ω＝{(i,j,h,l)；0≤i+j≤m,i,j,h,l≥0}

考虑到到达过程和连接持续时间分别服从泊松分布和负指数分布，网络的概率状态{X(t),t≥0}为四维马尔可夫过程，其存在平稳分布：

其中(i,j,h,l)∈Ω。

因此，通过引入N作为高优先级队列相对于低优先级队列的控制优先级参数，网络可以根据不同的优先级访问不同的业务。

实施例2

对于配电中的远程控制业务，大部分DTUs都部署有公用运营商的无线通信终端。由于高温、潮湿等恶劣的工作环境以及公共无线网络的干扰和潮汐效应，通信信道通常面临着提供连续连接的挑战，尤其是在传输重要数据或必要命令时。

针对上述不足，本实施例提出了一种基于无缝链路切换的远程控制服务保持连续连接的机制。

具体地，参照图4，如图4所示是本实施例基于链接切换机制的流程示意图。在单个配电通信终端中使用来自不同公共无线运营商的双USIM卡。根据USIM卡的平均信号和干扰强度，将USIM卡中的一张作为主卡，另一张作为备用卡。单个远程控制服务将有主通道和备份通道。

从图4可以看出，DTU通过RS 232/485或以太网接口与双模无线模块连接。然后DTU的数据通过主链路传输到无线路由器，在路由器上对数据进行编排并转发到相应的业务系统。

当主链路由于潮汐效应或USIM故障等原因发生通信故障时，双模无线模块会将正在进行的数据传输切换到备份链路，使业务数据不会因为通信故障而中断。

对于下行连接，即从服务站到终端的数据传输，无线路由器首先探测主链路的可用性。如果可用，数据将在主链路上传输。否则，备份链路将被利用。

需要说明的是，当主链路恢复并正常运行时，数据传输将从备份链路返回到主链路。这是由于主链路是根据其关于平均信号和干扰强度的良好性能来确定的。

实施例3

对于配电中的智能电表计量业务，本实施例通过数据缓存，实现智能电表在无线通信通道上的连续数据采集。参照图5，如图5所示是本实施例数据缓存机制的流程示意图。

与远程控制业务中要求数据传输实时的无缝切换不同，智能电表的数据强调传输数据的准确性和完整性，同时允许重传，从而避免了双链路方法，降低了成本。本实施例引入了一种数据缓存机制，在智能电表中增加大容量的数据缓存模块，由于无需将所有数据都上传到主站系统，可按照优先等级进行数据排序，对非紧急数据在本地缓存。

一方面本地缓存的数据能够供于本地控制时信息调控，另一方面释放大量的传输通道。

需要说明的是，本实施例中允许有权限用户从网络的任何位置获取内容，以降低内容获取时间，减少网络重复流量

本实施例中计量装置在线监测系统是针对不同的计量运维业务需求构建不同的监控任务，并设置合理的接口参数。

本实施例在智能电表的无线通信模块中开发了数据缓存机制，实现网关的功能，即模块接收要传输的数据，在通信链路不可用时处理数据缓存，在通信恢复时转发数据。

由于靠近网关的智能电表将比远离网关的智能电表负载更多的转发数据，其数据缓存具有更长的排队队列，容易产生拥塞，因而它将成为影响网络吞吐量和时延的瓶颈。本实施例为了解决该问题，智能电表采用多跳通信方式，智能电表在通道阻塞时将数据通过相连的其他智能电表转发至网关。智能电表既可以直接向网关上传数据，还可以通过其他智能电表将数据转发至网关，将智能电表作为路由器，以实现分流负载。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种配电网设备的业务访问方法，其特征在于，所述方法包括：

配电网根据设定的访问规则对接入的业务进行访问；

所述访问规则包括：

2.如权利要求1所述的配电网设备的业务访问方法，其特征在于，所述业务包括远程控制业务，所述配电网设备提供远程控制业务时采用主通道结合备用通道的形式传输数据。

3.如权利要求2所述的配电网设备的业务访问方法，其特征在于，所述采用主通道结合备用通道的形式传输数据具体包括：

4.如权利要求3所述的配电网设备的业务访问方法，其特征在于，所述配电网设备的数据通过主通道传输到无线路由器，在无线路由器上对数据进行编排并转发到相应的业务系统；

5.如权利要求4所述的配电网设备的业务访问方法，其特征在于，对于下行连接，无线路由器首先探测主通道的可用性，若主通道可用，则数据在主通道传输，否则数据在备用通道传输。

6.如权利要求4所述的配电网设备的业务访问方法，其特征在于，所述主通道在恢复正常后，数据传输从备用通道切换至主通道。

7.如权利要求1所述的配电网设备的业务访问方法，其特征在于，所述业务包括智能电表的计量业务，所示智能电表包括无线通信模块和数据缓存模块，所述智能电表传输数据采用单链路传输，所述智能电表传输数据能够重传。

8.如权利要求7所述的配电网设备的业务访问方法，其特征在于，所述智能电表上传的数据分为不同优先级数据，包括紧急数据和非紧急数据，实时监控智能电表传输数据时的通道是否阻塞，通道阻塞根据单位时间数据传输量是否大于阈值进行判断；

9.如权利要求8所述的配电网设备的业务访问方法，其特征在于，所述智能电表采用多跳通信方式，智能电表在通道阻塞时将数据通过相连的其他智能电表转发至网关。

10.如权利要求8所述的配电网设备的业务访问方法，其特征在于，所述智能电表存储的本地数据为有权限的用户开放访问。