一种用于直流控制保护系统的主机间通信方法
【专利摘要】本发明公开一种用于直流控制保护系统的主机间通信方法，主机之间基于以太网组播报文的发布/订阅模式进行通信，发布侧设置发送目的MAC地址、发送网络端口和发送缓冲区地址，订阅侧设置接收目的MAC地址、接收网络端口和接收输出缓冲区地址，并建立接收网络端口、接收目的MAC地址和接收输出缓冲区的一对一订阅关系。此种通信方法既可保证主机间通信实时性，又可控制通信流量，支持双网配置组网运行，可以满足直流控制保护系统的主机间一对多高速可靠大容量通信要求。
【专利说明】一种用于直流控制保护系统的主机间通信方法
【技术领域】
[0001]本发明属于直流输电领域，特别涉及一种用于直流控制保护系统的主机间通信方法。
【背景技术】
[0002]直流输电具有输送容量大、距离远、损耗低等优点，是实现中国能源优化配置的重要途径。控制保护系统是直流输电工程的“大脑”，主要包括极控制主机、极保护主机、阀控主机、交直流滤波器保护主机等，其中极控制主机负责功率和电压、电流控制等，极保护主机主要负责换相失败保护、差动过流保护、阀短路保护等。直流控制保护系统各主机之间需要一对多实时交互数据，协调工作保证直流系统一次设备的安全运行，其通信实时性直接关系到故障时刻系统切换和保护动作的速度。
[0003]一般的直流控制保护系统主机间通信使用点对点光纤通信的方法，基本能够满足工程应用需求。但对于±800kV特高压直流工程，增加了阀控制层进行高、低端阀的协调控制，整个控制保护系统结构更复杂，控制保护主机之间的通信链接数目大大增多，如果还沿用点对点通信方式，通信网络将形成密密麻麻的“蜘蛛网”，复杂度大幅提升，可靠性降低。在中国已投运的特高压直流工程中，主机间通信仍在使用点对点光纤通信方式，普遍存在通信扩展性差、双通道配置复杂的缺点。因此，解决直流控制保护系统主机间一对多高速、高可靠性、大数据量通信问题就显得非常重要。
[0004]正是基于前述分析,本案由此产生。
【发明内容】
[0005]本发明的目的，在于提供一种用于直流控制保护系统的主机间通信方法，其既可保证主机间通信实时性，又可控制通信流量，支持双网配置组网运行，可以满足直流控制保护系统的主机间一对多高速可靠大容量通信要求。
[0006]为了达成上述目的，本发明的解决方案是:
[0007]—种用于直流控制保护系统的主机间通信方法，主机之间基于以太网组播报文的发布/订阅模式进行通信，发布侧设置发送目的MAC地址、发送网络端口和发送缓冲区地址，订阅侧设置接收目的MAC地址、接收网络端口和接收输出缓冲区地址，并建立接收网络端口、接收目的MAC地址和接收输出缓冲区的一对一订阅关系。
[0008]上述发布侧还对发送数据帧中各成员设置高优先级或普通优先级，每个中断周期仅检测数据帧中高优先级数据有无变化，不检测普通优先级数据有无变化；如果高优先级数据有变化，则立即发送数据帧，否则，每N个中断周期发送数据帧，其中，N为间隔中断周期的数量。
[0009]上述主机间通信采用双网配置组网运行时，还包括在链路层和应用层同时检测网络故障用于双网间切换；应用层采用方法是在应用数据中增加高速心跳信号，订阅侧通过检测心跳信号正确性检测通信异常。[0010]采用上述方案后，本发明具有以下优点:
[0011](I)本发明基于以太网组播报文发布/订阅模式解决直流控制保护系统主机间一对多高速实时通信的需求，便于交换机组网实现。相比传统采用点对点光纤通信的方法，其扩展性更加灵活、双通道配置也更简单。尤其对于特高压直流工程，直流控制保护系统单站大约有30至40台主机，当各主机需要与其它多台主机实时通信时，相比传统方法，节省大量硬件资源，组网结构更加清晰；
[0012](2)本发明通过设置通信帧中各数据成员优先级，每个中断仅检测高优先级数据成员有无变化，如有变化则立即发送，否则，每N个中断周期发送I次数据帧；相比传统方法每个中断周期发送数据帧，既保证了通信实时性，又控制了通信流量；
[0013](3)直流控制保护系统主机之间通信采用本发明双网配置组网运行时，支持在链路层、应用层同时检测网络故障用于A、B网切换，正确选择网络保证通信实时性，提高了通信可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本发明用于直流控制保护系统主机间通信的示意图；
[0015]图2是直流控制保护系统的主机发送数据的示意图；
[0016]图3是直流控制保护系统的主机发送数据的流程图；
[0017]图4是直流控制保护系统的主机接收数据的示意图；
[0018]图5是直流控制保护系统的主机间通信双网切换的逻辑示意图。
【具体实施方式】
[0019]以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
[0020]本发明提供一种用于直流控制保护系统的主机间通信方法，利用百兆(或千兆)光纤以太网技术在数据链路层实现通信功能，图1所示是本发明的应用示意图，其中，极控制主机(PCP)、极保护主机(PPR)、站控主机(DCC)、换流变保护、交直流滤波器保护等主机间需要高速一对多可靠通信，配合图1所示，直流控制单极内部主机间通信采用双交换机双网(双通道，如A、B网结构)配置，各主机的一个网络端口接入A网交换机，另一个网络接口接入B网交换机，双网配置简单。由于使用以太网组播报文通信技术，交换机支持全端口转发，各主机可以从交换机接收到其它主机发送的报文，从而实现一对多高速通信功能。根据主机间通信流量，可以选择百兆或千兆交换机。
[0021]图2是直流控制保护系统主机发送数据示意图。发布侧设置内容包括:发送网络端口、发送目的MAC地址、发送缓冲区地址以及发送数据长度。如图2所示，发送目的MAC地址第I个字节第0个bit位必须为1，表明为组播地址，发送网络端口可以设置多值，即支持同时多端口拷贝发送，图2中设置即表示某主机同时从1、2两个端口向A、B网发送数据。图2中发送缓冲区SencLdata各成员可以设置普通优先级和高优先级，将发送缓冲区Send_data中高优先级数据变量地址加入到检测高优先级数据列表中。直流控制保护系统主机间通信任务周期通常为200us，进入中断后，检测高优先级数据列表中数据有没有发生变化，如果有变化则立即发送SencLdata缓冲区数据，如果没有变化，则每N个中断周期发送，其中，N为间隔中断周期的数量，取决于通信实时性要求和实际工程网络流量限制。图3是主机间通信发送数据流程图，相比传统方法每个中断周期固定发送数据帧，本发明既保证了通信实时性，同时控制了通信流量。
[0022]图4是主机接收(订阅)数据示意图。订阅侧设置内容包括:接收网络端口、接收目的MAC地址(组播地址)、接收输出缓冲区地址。本发明根据设置内容建立接收网络端口、接收目的MAC地址和接收输出缓冲区的一对一订阅接收关系。图4中接收侧设置示例表示:某主机通过以太网I号端口，接收目的MAC地址为“01:AA:BB:CC:DD:EE”的主机间通信报文，更新接收输出缓冲区RecV_data ;同时通过以太网2号端口，接收目的MAC地址同样为“ 01: AA: BB: CC: DD: EE ”的主机间通信报文，更新接收输出缓冲区Recv_data，即某主机通过
1、2网口(A、B网)同时接收某主机发出的主机间通信报文(目的MAC地址相同)。当直流控制保护系统某主机接收其它多台主机通信报文时，只需将需要接收的报文目的MAC地址设置到端口地址表中，并关联接收输出缓冲区即可。如图4所示，直流控制保护系统主机间通信双网配置运行时，需要根据A、B网切换逻辑输出选择一路数据更新接收输出缓冲区。 [0023]图5是主机间通信双网切换逻辑示意图。本发明分别支持通过链路层、应用层检测网络故障并进行A、B网切换。通过链路层采用两种方法判断异常，第一种方法:规定时间Ttiffleout内没有接收到正确数据帧，如链路层接收数据校验错误或没有接收到任何数据等，一般为整数倍通信中断周期。第二种方法:通信报文链路层包含数据帧号，连续M帧接收数据帧号不连续(发生丢帧等)。通过应用层采用的方法:应用数据中增加网络心跳信号，占用I个bit位，发布侧输出周期为Tpwitjd的方波心跳信号，订阅侧如检测到该信号连续2XTp?i()d内没有变化，即判应用层出错。这种方法能检测出系统负载重(发布侧主机负载重无法实时发送数据帧)、网络流量大等引起的通信异常，保证了通信实时性。只要检测到网络异常，立即进行A、B网切换。
[0024]以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于直流控制保护系统的主机间通信方法，其特征在于:主机之间基于以太网组播报文的发布/订阅模式进行通信，发布侧设置发送目的MAC地址、发送网络端口和发送缓冲区地址，订阅侧设置接收目的MAC地址、接收网络端口和接收输出缓冲区地址，并建立接收网络端口、接收目的MAC地址和接收输出缓冲区的一对一订阅关系。
2.如权利要求1所述的一种用于直流控制保护系统的主机间通信方法，其特征在于:所述发布侧还对发送数据帧中各成员设置高优先级或普通优先级，每个中断周期仅检测数据帧中高优先级数据有无变化，不检测普通优先级数据有无变化；如果高优先级数据有变化，则立即发送数据帧，否则，每N个中断周期发送数据帧，其中，N为间隔中断周期的数量。
3.如权利要求1或2所述的一种用于直流控制保护系统的主机间通信方法，其特征在于:所述主机间通信采用双网配置组网运行时，还包括在链路层和应用层同时检测网络故障用于双网间切换；应用层采用方法是在应用数据中增加高速心跳信号，订阅侧通过检测心跳信号正确性检测通信异常。
【文档编号】H04L12/865GK103746848SQ201410011447
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年1月10日 优先权日:2014年1月10日
【发明者】李秋华, 冯亚东, 周强, 徐东方, 袁涛, 李广华, 赵天恩 申请人:南京南瑞继保电气有限公司, 南京南瑞继保工程技术有限公司