一种主配协同实时控制交互方法与流程

本发明涉及技术领域，尤其涉及一种主配协同实时控制交互方法。

背景技术：

配电终端用于中压配电所的开闭所、柱上分段开关、环网柜、配电变压器等设备的监视与控制，与配电自动化主站通信，提供配电网运行控制及管理所需的数据，执行主站给出的对配网设备进行调节和控制的指令，是配电自动化系统的重要组成部分。配电终端采集配电网实时运行数据、检测、识别故障、开关设备的运行工况，进行处理及分析，通过有线或无线通信等手段，上传信息、接收控制命令，实现电源的不间断性供电。用户对供电质量要求的提高，对配电网的实时控制技术提出了更高的要求，实时控制需要解决故障测量数据、开关变位信息、闭锁信号和跳闸命令等实时控制数据的快速传输问题。

通用面向对象变电站事件(genericobjectorientedsubstationevent，goose)是数字化变电站基于iec61850协议的一种传输机制，可以将数字化变电站的开关位置信息、闭锁和跳闸信号等实时控制信息编码后直接映射至数据链路层(mediaaccesscontroladdress，mac)进行传输，传输速率快、实时性高。配网终端与主站通信是基于广域网，需要跨网段传输，而数字化变电站goose传输机制是基于mac地址，无法跨网段传输，基于mac地址的goose传输协议不宜直接用于配电网。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种主配协同实时控制交互方法。

本发明提供的一种主配协同实时控制交互方法，所述方法包括：

获取配电设备数据，所述配电设备数据包括电流数据、电压数据、开关位置信息和跳闸信号；

判断所述配电设备数据是否超过预设安全条件；

当所述配电设备数据超过预设安全条件时，将配电终端应用识别码和所述配电设备数据封装在通用面向对象变电站事件goose协议报文中，将所述goose协议报文的特征字段sqnum设置为0，将所述goose协议报文的特征字段stnum设置为接收的上一心跳信号中stnum加1；

将所述goose协议报文封装成用户数据报协议udp协议报文；

以goose协议的重传机制将所述udp协议报文发送至控制主机，其中，每发送一帧udp协议报文，将封装在udp协议报文中goose协议报文的特征字段sqnum加1。

进一步地，判断所述配电设备数据是否超过预设安全条件具体包括：

比较电流数据变化值和预设电流变化阈值，当所述电流数据变化值大于预设电流变化阈值，判断配电设备数据超过预设安全条件。

进一步地，判断所述配电设备数据是否超过预设安全条件具体包括：

比较电压数据变化值和预设电压变化阈值，当所述电压数据变化值大于预设电压变化阈值，判断配电设备数据超过预设安全条件。

进一步地，判断所述配电设备数据是否超过预设安全条件具体包括：

检测到开关位置信息或跳闸信号有变位信息，判断配电设备数据超过预设安全条件。

进一步地，以goose协议的重传机制将所述udp协议报文发送至控制主机，其中，每发送一帧udp协议报文，将封装在udp协议报文中goose协议报文的特征字段sqnum加1具体包括：

以预设的时间间隔多次发送udp协议报文至控制主机，在相邻时间间隔中后一时间间隔大于等于前一时间间隔；

其中，每发送一帧udp协议报文，将封装在udp协议报文中goose协议报文的特征字段sqnum加1。

本发明提供的一种主配协同实时控制交互方法，所述方法包括：

接收配电终端发送的udp协议报文，解析配电终端的应用识别码、特征字段sqnum和特征字段stnum；

根据所述配电终端的应用识别码、特征字段sqnum和特征字段stnum，判断所述配电终端是否更新数据；

当判断所述配电终端更新数据时，根据电流数据、电压数据、开关位置信息、跳闸信号和预设策略，判断是否发送跳闸命令；

当判断发送跳闸命令时，将控制主机的应用识别码、配电终端的应用识别码、跳闸出口的数值封装在goose协议报文中，将所述goose协议报文的特征字段stnum设置为从配电终端接收的所述udp协议报文中goose协议报文的特征字段stnum；

将所述goose协议报文封装成udp协议报文；

以goose协议的重传机制将所述udp协议报文广播至所有配电终端，其中，每发送一帧udp协议报文，将封装在udp协议报文中goose协议报文的特征字段sqnum加1。

进一步地，所述方法还包括：

将所述配电终端的应用识别码和配电设备数据存储在预设空间，所述配电设备数据包括电流数据、电压数据、开关位置信息和跳闸信号。

进一步地，接收配电终端发送的udp协议报文，解析配电终端的应用识别码、特征字段sqnum和特征字段stnum之前还包括：

按相同的预设时间间隔向配电终端发送的udp协议报文，所述udp协议报文为心跳报文，所述udp协议报文中goose协议报文的特征字段stnum与所述udp协议报文上一帧中goose协议报文的特征字段stnum相同。

本发明提供的一种主配协同实时控制交互方法，所述方法包括：

接收udp协议报文，从所述udp协议报文中goose协议报文读取配电终端的应用识别码；

当检测到读取的配电终端的应用识别码与本终端的应用识别码匹配时，读取goose协议报文的特征字段stnum；

比较所述特征字段stnum比上一帧udp协议报文的特征字段stnum，当特征字段stnum比上一帧udp协议报文的特征字段stnum大，根据goose协议报文中的跳闸出口的数值，执行跳闸命令。

进一步地，所述方法还包括：

当检测到读取的配电终端的应用识别码与本终端的应用识别码不匹配时，丢失所述udp协议报文。

实施本发明，具有如下有益效果：

本发明通过配电终端检测到配电设备数据超过预设安全条件时，将配电设备数据通过goose协议打成goose协议数据包，进一步将goose协议包封装在udp协议数据中发送至控制主机，通过udp协议数据传送配电终端和控制主机之间交互信息，解决了现有技术下goose协议只携带mac地址，无法跨网段传输的问题，同时为了克服udp协议报文易于丢包问题，引入了goose协议重传机制，解决了udp协议报文易丢包的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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附图。

图1是本发明一实施例提供的主配协同实时控制交互方法的流程图。

图2是本发明另一实施例提供的主配协同实时控制交互方法的流程图。

图3是本发明又一实施例提供的主配协同实时控制交互方法的流程图。

图4是本发明实施例提供的主配协同实时控制交互方法的工作场景图。

图5是本发明实施例提供的配电终端发送给控制主机goose协议报文格式的结构图。

图6是本发明实施例提供的控制主机发送给配电终端goose协议报文格式的结构图。

具体实施方式

本专利核心内容为将goose协议报文封装在udp协议报文中传送电力控制数据，解决goose协议报文只带有mac地址，无法进行跨大网传送的问题，以下结合附图和实施例对该主配协同实时控制交互方法具体实施方式做进一步说明。

下面将详细描述本发明提供的主配协同实时控制交互方法的实施例。

如图1所示，本发明提供一种主配协同实时控制交互方法，所述方法包括：

步骤s11，获取配电设备数据，所述配电设备数据包括电流数据、电压数据、开关位置信息和跳闸信号。

需要说明的是，本实施例中的执行主体是配电终端，配电终端用于监控配电网、配电柜或者配电变压器等，实时采集电流数据、电压数据、开关位置信息和跳闸信号；开关位置信息包括“常开”、“常闭”、“开不到位”和“闭不到位”四种状态，跳闸信号包括“已跳”和“未跳”两种状态；开关位置信息从一种状态变化到另外一种状态，就称为开关位置信息有变位信息，同理跳闸信号状态发生变化也称为跳闸信号有变位信息。

步骤s12，判断所述配电设备数据是否超过预设安全条件。

需要说明的是，配电终端需要对配电设备数据进行检测，判断配电设备数据是否超过预设安全条件，只要有一种情况不符合按预设安全条件，就断定配电设备数据超过预设安全条件，将配电设备数据发送至控制主机，由控制主机来作出决策。

具体地，比较电流数据变化值和预设电流变化阈值，当所述电流数据变化值大于预设电流变化阈值，判断配电设备数据超过预设安全条件。

具体地，比较电压数据变化值和预设电压变化阈值，当所述电压数据变化值大于预设电压变化阈值，判断配电设备数据超过预设安全条件。

具体地，检测到开关位置信息或跳闸信息有变位信息，判断配电设备数据超过预设安全条件。

在本实施例中，电流变化过快，电压变化过快，开关位置信息发生变化或者跳闸信号发生变化，都是配电设备数据超过预设安全条件的指标。

步骤s13，当所述配电设备数据超过预设安全条件时，将配电终端的应用识别码和所述配电设备数据封装在goose协议报文中，将所述goose协议报文的特征字段sqnum设置为0，将所述goose协议报文的特征字段stnum设置为接收的上一心跳信号中stnum加1，上一心跳信号是指将所述配电设备数据封装在goose协议报文前所接收的最后一次心跳信号。

需要说明的是，配电终端的应用识别码就是配电终端的标识，每个配电终端有一个属于自己的应用识别码；在配电终端没有向控制主机汇报配电设备数据时，控制主机按照相同的预设时间间隔向配电终端发送心跳信号，这个预设时间间隔在控制主机中一般为5s；goose协议报文是工作在物理层的协议，支持mac地址，只能在局域网络交互信息；goose协议报文的特征字段sqnum用于表示该goose协议报文被发送的次数，初始置为0表示没有被发送过，goose协议报文的特征字段stnum用于区分心跳信号和有实际意义的信号，将所述goose协议报文的特征字段stnum设置为接收的上一心跳信号中stnum加1具体意思为，配电终端之前一直接收的心跳信号的goose协议报文的特征字段stnum是固定的，即接收的心跳信号的特征字段stnum是固定，当配电终端需要发送信息给控制主机时，在接收的心跳信号中的特征字段stnum数值上加1，以区分心跳信号和有实际意义的信号；同样发送心跳信号的控制主机接收到goose协议报文以后，检测到特征字段stnum数值比自己发出的心跳信号中的特征字段stnum数值大1时，判断配电终端更新数据。

步骤s14，将所述goose协议报文封装成用户数据报协议（userdataprotocol，udp）协议报文。

需要说明的是，将goose协议报文封装成udp协议报文，与现有技术不同点在于，现有技术都是用下层报文去封装上层报文，而goose协议报文为数据链路层报文，udp协议报文为传输层报文；此处采用udp协议报文封装goose协议报文，目的是解决goose协议中只带有mac地址，无法跨网段传播的问题；但是udp协议报文具有的特点是不提供数据包分组、组装和不能对数据包进行排序。

步骤s15、以goose协议的重传机制将所述udp协议报文发送至控制主机，其中，每发送一帧udp协议报文，将封装在udp协议报文中goose协议报文的特征字段sqnum加1。

在本实施例中，步骤s15具体包括：

以预设的时间间隔多次发送udp协议报文至控制主机，后一时间间隔大于等于前一时间间隔；

其中，每发送一帧udp协议报文，将封装在udp协议报文中goose协议报文的特征字段sqnum加1。

需要说明的是，利用goose协议的重传机制就是为了解决udp协议报文不可靠这一缺点，进行多次的重传，防止出现丢包，同时每发送一帧udp协议报文，将封装在udp协议报文中goose协议报文的特征字段sqnum加1，重传的数据包保持特征字段stnum不变，控制主机根据特征字段sqnum和stnum可以知道udp协议报文是否重传；在本实施例中预设时间间隔分别为t1=2ms，t2=2ms,t3=4ms，后面的时间间隔保持不变或者逐步增长，考虑的是避免多次发送形成网络风暴，提升网络本身的使用效率，因此以预设的时间间隔多次发送udp协议报文至控制主机，后一时间间隔大于等于前一时间间隔；后一时间间隔是相对前一时间间隔而言的，后一时间间隔和前一时间间隔在多个时间间隔中是相邻的时间间隔；例如存在0ms、2ms、4ms和8ms四个时刻，0ms至2ms期间为第一时间间隔，2ms至4ms为第二时间间隔，4ms至8ms为第三时间间隔，第一时间间隔和第二时间间隔为相邻时间间隔，第二时间间隔和第三时间间隔为相邻时间间隔；第二时间间隔相对第一时间间隔时，第二时间间隔为后一时间间隔，第一时间间隔为前一时间间隔；第三时间间隔相对第二时间间隔时，第三时间间隔为后一时间间隔，第二时间间隔为前一时间间隔。

如图2所示，本发明提供一种主配协同实时控制交互方法，所述方法包括：

步骤s21、接收配电终端发送的udp协议报文，解析配电终端的应用识别码、特征字段sqnum和特征字段stnum。

在本实施例中，执行主体为控制主机。

参考图5，图5提供了配电终端发送给控制主机goose协议报文格式，该goose协议报文被封装在配电终端发送给控制主机的udp协议报文中；在goose协议报文中包括配电终端的应用识别码(applicationidentification，appid)、特征字段sqnum和特征字段stnum，图5中的appid用于区分配电终端，不同的配电终端appid不同，控制主机通过appid可以区分出配电终端，并可以据此下达指令；特征字段sqnum在同一消息重复发送时会自加1，以表示为重复发送；特征字段stnum用于区分不同消息，例如，配电终端在向控制主机上报配电设备数据时，会将接收到上一心跳信号中stnum加1，使得控制主机接收到配电终端发送消息或者命令时，即可以知道配电终端的电流、电压、开关位置信息和跳闸信号发生变化。

步骤s22、根据所述配电终端的应用识别码、特征字段sqnum和特征字段stnum，判断所述配电终端是否更新数据。

需要说明的是，通过配电终端的应用识别码，控制主机可以确定信息的来源；进一步通过接收到的特征字段stnum，比较该控制主机发送给配电终端的心跳信号中特征字段stnum，如果接收到的特征字段stnum比该控制主机发送给配电终端的心跳信号中特征字段stnum大1，则可以判断配电终端更新数据，如果不变或者变小，则判断配电终端没有更新数据，当然对于变小则可能是设备故障，不在本专利讨论范围之列。

步骤s23、当判断所述配电终端更新数据时，根据电流数据、电压数据、开关位置信息、跳闸信号和预设策略，判断是否发送跳闸命令。

控制主机根据预设策略以及电流数据、电压数据、开关位置信息和跳闸信号，判断是否发送跳闸命令，例如预设策略为电流达到50a、电压达到220kv、开关位置信息处于“开不到位”或者跳闸信号从“已跳”切换为“未跳”，满足上述四个条件中一个发送跳闸命令；则控制主机根据配电终端发送的相关数据，判断是否发送跳闸命令。

步骤s24、当判断发送跳闸命令时，将控制主机的应用识别码、配电终端的应用识别码、跳闸出口的数值封装在goose协议报文中，将所述goose协议报文的特征字段stnum设置为从配电终端接收的所述udp协议报文中goose协议报文的特征字段stnum。

参考图6，图6提供了控制主机发送给配电终端goose协议报文格式，该报文格式包括：控制主机的应用识别码appid、配电终端的应用识别码appid、跳闸出口的数值entrymum和特征字段stnum，特征字段stnum为从配电终端接收的所述udp协议报文中goose协议报文的特征字段stnum；此时控制主机发送给配电终端goose协议报文作为命令，该goose协议报文中特征字段stnum比之前控制主机发送给配电终端的心跳信号中特征字段stnum大1，因此配电终端也可以通过特征字段stnum来区分心跳信号或者控制主机的命令；另外通过跳闸出口的数值entrymum获取那一跳闸出口进行跳闸。

步骤s25，将所述goose协议报文封装成udp协议报文。

步骤s26、以goose协议的重传机制将所述udp协议报文广播至所有配电终端，其中，每发送一帧udp协议报文，将封装在udp协议报文中goose协议报文的特征字段sqnum加1。

需要说明的是，步骤s26用于从控制主机向配电终端重发消息，避免udp协议容易丢包的问题。还需要说明的是，udp协议报文广播到所有配电终端，配电终端接收udp协议报文的广播后，根据该udp协议报文中的appid来判断是否与本配电终端匹配，当配电终端判断不与本配电终端匹配时，丢弃或者不处理该udp协议报文。

进一步地，将所述配电终端的应用识别码和配电设备数据存储在预设空间，所述配电设备数据包括电流数据、电压数据、开关位置信息和跳闸信号。

需要说明的是，存储上述配电设备数据可以用于下一次再次接收到配电设备数据时，对两次配电设备数据进行比较、分析和挖掘。

进一步地，所述步骤s21之前还包括：

按相同的预设时间间隔向配电终端发送的udp协议报文，所述udp协议报文为心跳报文，所述udp协议报文中goose协议报文的特征字段stnum与所述udp协议报文上一帧中goose协议报文的特征字段stnum相同。

需要说明的是，在没有接收到配电终端更新的数据时，控制主机以预设时间间隔向配电终端发送心跳报文，用以维持和确认两者之间连接是否有效，下一帧心跳报文与上一帧心跳报文中特征字段stnum不发生变化，配电终端可以根据特征字段stnum来判断udp报文是否心跳报文。

如图3所示，本发明提供一种主配协同实时控制交互方法，所述方法包括：

步骤s31，接收udp协议报文，从所述udp协议报文中goose协议报文读取配电终端的应用识别码。

需要说明的是，本实施例执行主体为配电终端。

因为配电终端接收的是广播报文，因此需要读取配电终端的应用识别码，来判断该udp协议报文是否为给自己的报文。

步骤s32，当检测到读取的配电终端的应用识别码与本终端的应用识别码匹配时，读取goose协议报文的特征字段stnum。

需要说明的是，本步骤中的匹配就是相等的意思。

步骤s33，比较所述特征字段stnum比上一帧udp协议报文的特征字段stnum，当特征字段stnum比上一帧udp协议报文的特征字段stnum大，根据goose协议报文中的跳闸出口的数值，执行跳闸命令。

特征字段stnum比上一帧udp协议报文的特征字段stnum大，则意味着该udp协议报文为控制主机发送的跳闸命令，根据跳闸出口的数值，执行跳闸命令。

进一步地，所述方法还包括：

当检测到读取的配电终端的应用识别码与本终端的应用识别码不匹配时，丢失所述udp协议报文。

如图4所示，本发明实施例提供了主配协同实时控制交互方法的工作场景图，控制主机41通过交换网络42连接多个配电终端43，因此配电终端43向控制主机41发送消息需要携带配电终端43的应用识别码，以使得控制主机41能够识别消息来源；而控制主机41向配电终端发送消息时，既需要控制主机41的应用识别码，又需要配电终端43的应用识别码，而且控制主机41采用广播的机制向所有配电终端43发送控制命令，由配电终端43根据接收到的控制命令去匹配应用识别码，用于选择是否接收并处理收到的控制命令。

本发明通过配电终端检测到配电设备数据超过预设安全条件时，将配电设备数据通过goose协议打成goose协议数据包，进一步将goose协议包封装在udp协议数据中发送至控制主机，通过udp协议数据传送配电终端和控制主机之间交互信息，解决了现有技术下goose协议只携带mac地址，无法跨网段传输的问题，同时为了克服udp协议报文易于丢包问题，引入了goose协议重传机制，解决了udp协议报文易丢包的问题。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。