一种按介质值班的变电站远动双机互备与无缝切换方法与流程

技术领域

本发明涉及一种按介质值班的变电站远动双机互备与无缝切换方法，属于电工技术领域。

背景技术：

远动机是变电站综合自动化系统中的重要组成部分，它采集变电站间隔层的实时信息上传至各级调度，接收并向间隔层设备转发各级调度下发的遥控、遥调命令。远动机在变电站和调度系统之间起到了承上启下的作用，是变电站实现无人值守的必要条件。为了提高变电站监控系统与调度系统信息交互的可靠性，变电站远动机往往采取双机冗余配置，任一台远动机发生故障，不影响调度通信的正常进行。

当前，变电站远动机双机冗余配置的运行模式一般存在双主机模式和主备机模式两种。双主机运行模式下，两台远动机各自独立运行，调度为每台远动机分别开辟一路通道，双通道数据的冗余选择在主站进行。如果站内存在总线设备，需另外配置对下通讯的网关机。主备机运行模式下，两台远动机并接相对应总线介质，值班机对外发送和接收报文，备用机仅接收处理报文，不发送报文（除双机交互报文外），双通道数据的冗余选择和删除由子站完成，当主机发生故障后，备用机自动升为值班机。

主备机运行模式中的远动主备机之间的数据同步机制尤为重要，处理不当易在双机主备切换时发生信号漏发、重发或者遥测突变，从而造成运行人员对电力系统运行状况的误判。文献《基于时间序列的远动通道数据同步方法》（计算机工程与设计，2013年9月，第34卷第9期，第3358页）提出了基于时间序列的同步信息时间窗的远动双机数据同步方法，文献《数据通信网关机的双机切换数据同步方法》（计算机工程与设计，2015年7月，第36卷第7期，第1987页）提出了基于逐点同步机制的远动双机数据同步方法。但上述同步方法均是从值班机向备用机进行的数据同步，且均假设在值班机对间隔层设备通信良好的前提下开展，存在如下问题：

（1）当主备远动机对间隔层设备的通信故障发生在不同通信介质上时，任一远动机切为主机均无法将间隔层数据更新完整，从而造成上送给调度的部分数据不刷新。

（2）远动机主备切换时，调度通道重新连接，为防止全数据误上送，远动机一般会设置一定的延时，待间隔层数据刷新完毕后才上送调度，从而无法实现远动双机的无缝切换。

（3）远动双机中，值班机CPU运行负载较重，备用机CPU运行负载较轻，运行负载的不均衡，不利于设备长期稳定运行。

上述问题（1）在远动双主机运行模式下依然存在。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种按介质值班的变电站远动双机互备与无缝切换方法。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种按介质值班的变电站远动双机互备与无缝切换方法，包括远动双机按介质值班的实现、远动双机的数据同步、远动机值班介质与备用介质的切换控制以及远动机通信负载的平衡分布；

远动双机按介质值班的实现，具体如下：

远动双机各个介质软件模块的功能和权限相同，远动双机上均有部分介质为值班介质；

远动双机的数据同步，具体如下：

对于非平衡式通信过程和平衡通信过程中，可以直接解析的接受报文，报文中的数据或命令在值班介质和备用介质同时处理，接收的数据直接更新实时数据库，接收的命令完成链路初始化过程；

对于平衡式通信过程中，需要根据发送报文内容才能解析接受报文，值班介质在发送的同时也同步发送报文到备用介质，或者由备用介质直接监听值班介质的发送报文，主备介质均可根据发送报文内容对接受报文进行解析；

远动机值班介质与备用介质的切换控制，具体如下：

对于非平衡通信过程中接受的报文，远动双机同时接收报文，同时进行处理，远动双机根据接收报文的时间，按照时序控制值班介质和非值班介质的切换；

对于平衡式通信过程中接受的报文，值班介质是有发有收，而非值班介质是不发只收，当值班介质在一定的时间内没有接收到有效报文时直接通知其对应的非值班介质进行状态切换；

远动机通信负载的平衡分布，具体如下：

远动双机根据各自的数据有效的设备个数计算自身的安全度，根据远动双机的安全度分配数据有效的设备个数，将数据有效的设备按不同的通信方式平均分布在远动双机的介质上，从而实现远动双机通信负载的均衡分布。

值班介质的设置如下：

a1、对于需要转出数据的调度介质；

把不需要建立连接就主动发送数据的介质指定为值班介质；

先接收到连接请求并建立连接的远动机指定介质为值班介质，另一台远动机相对应的介质为备用介质；

a2、对于需要接收数据的变电站间隔层或站控层介质，值班介质和备用介质均衡的分布在远动双机上。

为了避免远动双机接受的数据重复及冲突，接受的数据产生后分别通过主备介质进入远动双机，非值班介质的重复数据被丢弃。

为了避免远动双机接受的命令重复处理而发生冲突，远动双机都可以处理命令，但是同一时间只有一条通道下发。

本发明所达到的有益效果：本发明解决了变电站远动双机数据无法互补、双机切换有延时、通信负载不均衡的问题，提高了变电站监控系统与调度系统信息交互的可靠性和实时性，提高系统资源的利用率，具有良好的应用前景。

附图说明

图1为本发明的流程图。

图2为同步接受数据的过程。

图3为分发命令的过程。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种按介质值班的变电站远动双机互备与无缝切换方法，包括远动双机按介质值班的实现、远动双机的数据同步、远动机值班介质与备用介质的切换控制以及远动机通信负载的平衡分布。

远动双机按介质值班的实现，具体如下：

远动双机各个介质软件模块的功能和权限相同，远动双机上均有部分介质为值班介质。

值班介质的设置如下：

a1、对于需要转出数据的调度介质；

把不需要建立连接就主动发送数据的介质指定为值班介质；

先接收到连接请求并建立连接的远动机指定介质为值班介质，另一台远动机相对应的介质为备用介质；

a2、对于需要接收数据的变电站间隔层或站控层介质，值班介质和备用介质均衡的分布在远动双机上。

远动双机的数据同步，具体如下：

远动双机对外的通信介质有串口、CAN网和以太网口等，通信过程方式可分为平衡式和非平衡式两种。根据通信规约的格式不同，两种通信过程方式的具体差异体现在接收的报文是否可以直接解析。对于非平衡式通信过程，接收的报文是可以直接解析。对于平衡式却存在两种情况，一种接收的报文是可以直接解析，另一种需要根据发送报文内容才能解析接受报文。

对于非平衡式通信过程和平衡通信过程中，可以直接解析的接受报文，报文中的数据或命令在值班介质和备用介质同时处理，接收的数据直接更新实时数据库，接收的命令完成链路初始化过程。

对于平衡式通信过程中，需要根据发送报文内容才能解析接受报文，值班介质在发送的同时也同步发送报文到备用介质，或者由备用介质直接监听值班介质的发送报文，主备介质均可根据发送报文内容对接受报文进行解析。

通过对接收的报文进行实时监听并正确解析，更新实时数据库，可以实现远动双机的完整数据同步。

为了避免远动双机接受的数据重复及冲突，采用如图2所示的同步处理机制，图中由上至下表示数据流的流向，接受的数据产生后分别通过主备介质进入远动双机，经过同步机制处理后发送到调度，非值班介质的重复数据被丢弃，值班介质的有效数据在远动双机同步更新和发送，出现故障时，值班介质的切换只是有效数据的切换而不会对外部通信造成影响。

为了避免远动双机接受的命令重复处理而发生冲突，采用如图3所示的分发处理机制，图中由上至下表示命令流的流向，命令下发后经值班介质进入远动双机中的一台，经过分发机制处理后发送到被控制设备，远动双机都可以处理命令，但是同一时间只有一条通道下发，可以保证命令的唯一性。

远动机值班介质与备用介质的切换控制，具体如下：

对于不同的通信方式，远动双机可以根据通信介质的特点分类对通信过程进行控制。

对于非平衡通信过程中接受的报文，远动双机同时接收报文，同时进行处理，远动双机根据接收报文的时间，按照时序控制值班介质和非值班介质的切换。

对于平衡式通信过程中接受的报文，值班介质是有发有收，而非值班介质是不发只收，当值班介质在一定的时间内没有接收到有效报文时直接通知其对应的非值班介质进行状态切换。由于非值班介质已经处理了先前接受的报文，并正确解析完成链路初始化过程，正在对接收的命令进行实时监听，其数据处于热备用状态，值班介质的切换只是命令下发通道的切换而不会对外部通信造成影响，从而实现远动双机的通信链路无缝切换。

远动机通信负载的平衡分布，具体如下：

远动双机根据各自的数据有效的设备个数计算自身的安全度，根据远动双机的安全度分配数据有效的设备个数，将数据有效的设备按不同的通信方式平均分布在远动双机的介质上，从而实现远动双机通信负载的均衡分布。

上述方法中每个介质的值班或备用状态与其所在的远动机的值班或备用状态无关，各自独立，每台远动机都将本机所有值班介质的实时数据向另一台远动机同步，备用介质对通信数据进行实时监听，当值班介质或其所在远动机发生故障时，主备介质无缝切换，值班介质在两台远动机中均衡分布，双机通信负载率相当。

上述过程均通过配置文件控制通信软件的逻辑实现，经过这些软件逻辑的处理，远动双机就可以实时保持数据同步，并在需要值班介质切换时减少数据丢失和通信中断的风险，通过负载均衡分布提高系统资源的利用率，大大提高了变电站监控系统与调度系统信息交互的可靠性和实时性，具有良好的应用前景。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。