虚拟测控单元与实体测控无缝切换方法与流程

本发明属于电力系统测控装置技术领域，具体涉及一种虚拟测控单元与实体测控无缝切换方法。

背景技术：

随着国民经济发展对稳定电力供应的需求越来越高，对变电站监控系统的可靠性提出了更高的要求，为提高变电站测控功能的冗余及可靠性引入了冗余后备测控装置。

目前在电力系统自动化配置中，测控装置通常采用按照间隔和断路器进行单一配置，与保护双重化配置不同，在装置异常或检修的情况下没有后备装置可以进行功能替代，这将会对电力系统的稳定运行造成严重威胁。针对上述问题，在第三代智能变电站设计中引入了冗余后备测控装置，冗余后备测控装置能够为多个实体间隔测控提供虚拟后备测控功能。每一台冗余后备测控装置通过虚拟测控技术可以实现至少15个虚拟测控单元，每一个虚拟测控与对应的实体测控装置配置相同，可以完全替代实体测控的功能。

但虚拟测控与实体测控在切换过程中存在着信息重复上送监控后台、信息丢失等问题，上述各种不足均不符合未来智慧电力的设计愿景。目前已有的技术是在后台监控系统中对主备装置上送的报告通过时标比对进行过滤，但这将会增加后台监控系统实现的复杂度，因此有必要对现有的监测方法进行改进。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种虚拟测控单元与实体测控无缝切换方法，解决的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种虚拟测控单元与实体测控无缝切换方法，其特征是，包括以下过程：

实体测控正常运行时，实体测控对过程层数据生成对应的变化报告并立即上送监控后台，对应的虚拟测控单元同样生成相同的变化报告并缓存；

实体测控在上送变化报告的同时，将变化报告中包含的报告时间戳t1发送至对应的虚拟测控单元，虚拟测控单元根据收到的报告时间戳t1更新自身的报告过滤时间戳t2，t2等于t1减去同步时间偏差；

实体测控退出运行时，对应的虚拟测控单元自动投入运行，同时将报告时间戳早于最新的报告过滤时间戳t2的变化报告清除，仅上送t2时刻后的变化报告。

进一步的，实体测控与对应的虚拟测控单元的系统时间同步。

进一步的，同步时间偏差最大为2ms。

进一步的，实体测控将报告时间戳t1封装成t1时标同步报文发送至对应的虚拟测控单元。

进一步的，t1时标同步报文是在链路层交互的mac组播报文。

进一步的，实体测控在生成新的主动报告时以毫秒级时间间隔连续向对应的虚拟测控单元发送多帧内容相同的t1时标同步报文。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过当实体测控正常运行时，每次生成新的主动报告时将报告时间戳t1发送至对应的虚拟测控单元，虚拟测控单元根据优化算法将t1更新为自身缓存报告的过滤时间戳t2；当虚测控单元投入运行时，利用最近一次的t2值来将自身的缓存报告进行过滤，实现冗余后备测控投入过程中的信息无缝切换。

附图说明

图1是冗余后备测控装置与实体测控装置之间对应关系；

图2是冗余后备测控装置和实体测控装置的主要架构；

图3是虚拟测控单元时标同步及缓存报告过滤流程图；

图4是时标同步报文格式。

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。

现有技术中，变电站自动化系统中，冗余后备测控装置和实体测控装置的对应关系及主要架构参见图1和图2所示，冗余后备测控装置作为实体测控的装置的后备装置，每一台冗余后备测控装置通过虚拟测控技术可以实现至少n个(例如取15)虚拟测控单元，每一个虚拟测控单元对应一个实体测控装置，虚拟测控单元与对应的实体测控装置配置相同，可以完全替代实体测控的功能。实体测控与对应的虚拟测控单元共享过程层数据（遥测、遥信、状态告警等需要上送的信息数据），两者对过程层数据的处理方式一致，因此两者将产生相同的过程层数据变化报告。实体测控正常运行时，产生的遥测、遥信、状态告警等变化报告通过站控层网络立即上送至监控后台，但是与此实体测控对应的虚拟测控单元处于热备用状态，产生的变化报告会进行缓存而不会通过站控层网络发送至监控后台；实体测控退出运行时其对应的虚拟测控单元将会自动投入运行，在虚拟测控单元替代实体测控装置的过程中缓存的报告会通过站控层网络发送至监控后台，而这些报告实体测控已经上送过一次到监控跟后台，这将会导致重复的遥测、遥信、状态告警等变化报告上送至监控后台。如果简单地将虚拟测控缓存的报告清除，那么在主备测控切换过程中变电站内发生的遥测、遥信、告警变化等重要信息将被遗漏。

为了信息不重复、不漏发，本发明实例提供一种虚拟测控单元与实体测控无缝切换方法，参见图3所示，包括如下步骤：

步骤1，实体测控正常运行时，每产生一次主动上送变化报告就将该报告产生的报告时间戳t1发送至对应的虚拟测控单元。

冗余后备测控与实体测控是共享站控层网络的，两者可以利用站控层网络进行数据交互，因此实体测控可以将自身的运行信息通过网络报文的方式发送至冗余后备测控。

实体测控装置每次产生的报告均是通过站控层网络发送至监控后台，每个报文均带有报文生成时刻信息即报告时间戳，记为t1。实体测控将报告时间戳t1封装成t1时标同步报文发送至对应的虚拟测控单元。t1时标同步报文是一种在链路层交互的mac组播报文，是一种单向报文，只从实体测控装置发给虚拟测控，无需复杂的报文订阅和发布机制。t1时标同步报文的格式参见图4所示，仅包括基本的源和目的mac地址、报文类型、间隔号、t1时标（即报告时间戳t1）和帧校验。

为了保证实体测控装置的最新一次主动上送变化报告的时间戳t1能够快速发送至虚拟测控单元，在t1发生变化时，为了更快将状态监测报文送达虚拟测控且不发生报文丢失，实体测控装置在生成新的主动报告时会以毫秒级时间间隔连续向虚拟测控单元发送多帧内容相同的时标同步报文。在一个案例中，当实体测控产生了一个新的报告时，感知到t1发生了变化，随即生成一个新的时标同步报文并以5ms的间隔连续向对应的虚拟测控单元发送3帧相同的时标同步报文。

步骤2，虚拟测控单元在收到报告时间戳t1后利用优化算法去更新自身报告过滤时间戳t2。

虚拟测控单元在收到上述3帧相同的时标同步报文后，会检查每一帧的报文校验码，在成功接收到第一帧报文后，后续两帧报文做丢弃处理。为了避免不同装置时间同步误差带来的影响，虚拟测控单元在t1基础上向前推一个装置间同步时间偏差△t，按照规范要求的测控装置对时误差不大于1ms的要求，△t取2ms即可满足两者对时的最大偏差范围，因此虚拟测控单元最新的报告过滤时间戳t2的计算公式为：

t2=t1-△t

步骤3，实体测控由于故障或者检修退出运行后，虚拟测控单元会自动投入运行，在虚拟测控单元投入运行时，利用最近一次的t2值来将自身的缓存报告进行过滤。

虚拟测控单元缓存报告的过滤机制为，将自身在t2时刻前缓存的报告删除，仅上送t2时刻后产生的报告，从而实现虚拟测控单元上送的报告与实体测控不重复，从而实现自动无缝切换。

相应的，本发明还提供了一种虚拟测控单元与实体测控无缝切换系统，其特征在于，实体测控与对应的虚拟测控单元均包括报告生成模块、对时模块、时标同步模块和通信模块；

实体测控中：报告生成模块用于将对遥测、遥信、状态告警等生成的变化报告主动发送至通信模块；

对时模块用于将实体测控的系统时间与整站授时装置时间同步，使得实体测控与对应的虚拟测控单元的系统时间一致，根据规范要求，实体测控装置的对时精度为偏差不超过1ms；

时标同步模块用于将实体测控的最新一次报告时间戳t1发送至对应虚拟测控单元；

通信模块是将产生的变化报文通过站控层网络发送至监控后台。

对应的虚拟测控单元中：报告生成模块用于将遥测、遥信、状态告警等变化生成报告并缓存；

对时模块用于将虚拟测控单元的系统时间与整站授时装置时间同步，使得实体测控与虚拟测控单元的系统时间一致；

时标同步模块，当实体测控正常运行时，根据报告时间戳t1后去更新自身变化报告的过滤时间戳t2；当虚测控单元投入运行时，利用最近一次的t2值来将自身的缓存报告进行过滤；

通信模块是将变化报文通过站控层网络发送至监控后台。

本发明提供的一种虚拟测控单元与实体测控无缝切换方法及系统，降低了冗余后备测控装置与实体测控装置无缝切换实现的复杂度。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

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型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。