一种终端自动接入与配置管理方法与流程

本发明属于配电自动化技术领域，具体涉及一种终端自动接入与配置管理方法。

背景技术：

当前随着集中式配电自动化系统的大规模建设，为增强配电主站侧对现场的可观性、可测性和可控性，提升配网可靠性和故障处理效率，配电现场安装了大量配电终端，一个地市级部署的配电自动化系统可达几千台的终端接入量，这些终端分布在城市配电架空线路、电缆线路、环网柜、开闭所等各个地方，使得日常的设备运维检修、终端安装/更换和调试需要耗费大量的工作量，建设施工效率不高而且需要人工定期巡视维护，导致运维管理水平低，因而如何提升大规模配电终端运维管理效率就成为配电自动化发展面临的重要问题之一。当前，由于传统配电终端不具备对功能和传输数据的自我描述能力，需要人工录入、校核数据点表，无法进行自动接入和统一管理，而且还存在着终端程序和通信规约耦合紧密，开放性不强，程序扩展升级难等问题。

面对这些问题，目前业内正在研究一种基于IEC61850(电力通信网络与系统)的新型智能化配电终端，基于IEC61850提出的统一信息建模理论、自描述与工程配置思想、服务与协议分离映射机制的技术体系为解决大规模终端的运维管理提供了技术思路。当前业内解决这一问题多从现场侧配电终端的角度出发，解决终端的即插即用和自描述问题，而忽略了主站侧的终端接入管理和配置机制、终端接入的安全性验证以及与设备(资产)运维精益管理系统PMS、地理信息系统GIS等其他业务系统的信息交互与拓扑信息关联问题。这造成配电终端自动接入、注册、配置、运行等过程的机制不健全，无法与其他系统联动，不能应对复杂的工程现场情况。

目前的主流解决方案多考虑采用终端即插即用及模型自描述技术实现终端的自动注册及数据自动对点工作，可以替代部分人工在现场的安装调试工作，但不涉及后续的终端自动配置以及与系统侧其它系统之间的信息交互；因此终端自动化接入管理不彻底，注册机制对工程现场和运维过程中的异常情况考虑不足，故实用性不佳。

技术实现要素：

为了克服上述缺陷，本发明提供一种终端自动接入与配置管理方法，有效解决配电自动化工程建设及运维过程中大规模配电终端的自动接入和配置管理问题。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

一种终端自动接入方法，所述方法包括：

S1采用双重自动接入机制完成终端上电注册；

S2分析双重自动接入机制的兼容性，获取冲突仲裁结果。

优选的，所述步骤S1中的双重自动接入机制包括终端上电注册机制和主站定时轮询机制；

将所述终端上电注册机制和主站定时轮询机制相结合，以实现不同工况下的终端上电注册；其中，

所述终端上电注册机制用于终端的安装、更换，或者现场配置后重新上电；

所述主站轮询机制用于正常运行状态的终端投退。

优选的，所述步骤S1采用双重自动接入机制完成终端上电注册包括：

终端上电初始化后，通过读取预配置信息与主站建立应用关联，并发送注册请求；

主站接收来自终端的注册请求，解析终端注册信息，并依照历史注册记录确定终端的注册请求类型，针对不同类型的注册请求进行审核；若审核通过，则完成终端上电注册；其中，所述终端注册信息，包括终端类型、厂商、型号、软硬件版本号和安装位置。

进一步地，所述终端的注册请求类型，包括新入网终端、配置更新终端、更换终端和无效状态；其中，

所述新入网终端是指历史注册记录和PMS工程生产管理系统设备台账库中均无终端注册信息；

所述无效状态是指历史注册记录无终端IP地址，PMS工程生产管理系统设备台账库中包含该终端的注册信息；

所述更换终端是指历史注册记录中包含终端IP地址，PMS工程生产管理系统设备台帐库中无注册信息；

所述配置更新终端是指历史注册记录中包含终端IP地址，且PMS工程生产管理系统设备台账中包含该终端的注册信息。

进一步地，所述针对不同类型的注册请求进行审核包括：若请求发送端为新入网终端，执行终端注册入网的安全合法性校验；

若请求发送端为更换终端，比对注册信息与设备台账信息的一致性，若双方信息一致，则注册请求审核通过，并在主站终端注册列表中创建终端注册记录，返回终端注册成功标识；若不一致，则主站返回注册失败标识及错误代码，交由运维人员对本次注册请求进行审核；

若请求发送端为配置更新终端，直接生成终端注册记录并返回注册成功标识；

当终端处于正常运行状态时，结合主站轮询机制协助终端完成注册，主站通过轮询方式扫描通信网络，主动搜寻在线终端，实时查阅终端注册列表，向未列入列表的终端发送注册邀请；

其中，所述轮询的时间间隔依据实际工况中的主站系统配置、资源运行效率和通信网络运行管理状态进行设定。

进一步地，所述安全合法性校验包括，依据终端ID号和IP地址查询PMS系统设备台帐库，比对注册信息与台帐信息的一致性；若双方信息一致，则检验通过；若不一致，主站启动安全告警，并将非法注册报告发送至后台，告知后台进行入侵检测。

进一步地，在针对不同类型的注册请求进行审核之后，还包括：当终端处于正常运行状态时，结合主站轮询机制协助终端完成注册，主站通过轮询方式扫描通信网络，主动搜寻在线终端，实时查阅终端注册列表，向未列入列表的终端发送注册邀请；

其中，所述轮询的时间间隔依据实际工况中的主站系统配置、资源运行效率和通信网络运行管理状态进行设定。

优选的，所述步骤S2双重自动接入机制的兼容性分析过程包括：当主站的轮询机制与终端自动注册机制发生冲突时，即终端处于注册过程中但尚未创建终端注册记录；轮询模式下的主站通过实时查阅终端注册列表，向未列入列表的终端发送注册邀请；接收注册邀请的终端向主站发起冲突仲裁请求；主站接收后，启动冲突处理信号终止终端注册；

若终端继续执行注册过程，则立即向主站回执警告标识，并在注册成功后向主站发送冲突仲裁结果。

一种终端配置管理方法，包括：在终端自动接入后，与主站侧PMS系统设备台帐库和GIS地理信息系统进行信息交互，实现主站自动解析与配置管理，具体步骤如下：

终端接收主站返回的注册成功标识后，通过文件传输服务向主站发送XML配置描述文件，主站接收该文件后，调用XML解析器进行文件解析，获取终端状态，并根据不同的终端状态生成以终端ID号命名的.CID配置文件，经XML文件内容一致性以及语法/语义合法性校验后下发至终端；所述终端接收CID配置信息后正常运行，自动解析与配置过程结束。

优选的，所述终端状态包括新入网终端、配置更新终端、更换终端和无效状态；

所述根据不同的终端状态生成以终端ID号命名的.CID配置文件包括：

新入网终端上电启动时，主站创建终端注册信息，获取终端出厂时的配置文件，并依据GIS推送的拓扑信息、PMS设备台帐信息和配电自动化系统运行信息进行拓扑信息关联、模型实例化和定值参数的配置工作；

更换终端上电启动时，更新主站注册记录，依据终端ICD文件，查找是否包含同一厂家统一型号的终端；若是，利用已有配置信息进行终端配置；若否，则按照新入网流程重新进行配置；

所述配置更新终端包括主站侧更新终端配置和运维人员更新终端配置；其中，

当主站侧重新配置终端时，终端按照新终端进行配置运行，重新生成CID文件并直接下发至终端，当运维人员现场更新终端配置时，主动向主站重新发起注册时将传输原因写入现场配置信息，同步更新主站侧CID文件；

当终端处于无效状态时，等待主站的定时轮询，当主站发现终端重新建立连接，召唤终端注册信息，经比对终端配置文件版本号、特征码等均无变化，则释放连接，终端正常运行；当离线过程中，终端配置文件版本号、特征码均发生变化且版本号变高，则召唤终端侧CID文件，同步更新主站侧CID；当版本号不变，特征码变化，则召唤终端CID文件，并比对主站侧、终端侧CID文件信息，则统一文件内容及版本号信息后，重新生成CID文件下发。

优选的，所述以终端ID号命名的.CID配置文件包括拓扑信息配置、定值配置、报告控制块配置和其他配置；

所述拓扑信息配置包括，主站通过信息交互总线向GIS地理信息系统、PMS系统调取设备台帐信息和拓扑信息，向配置文件中更新馈线拓扑与间隔拓扑信息，并在主站系统中关联终端运行状态信息；

所述定值配置包括，在定值数据集写入电流、电压、功率、频率等遥测参数死区值，电流互感器CT一次额定值、电压互感器PT一次、二次额定值，低电压/过电压/重载/过载报警门限值及报警周期值，数字量采集防抖时间定值，合闸/分闸输出脉冲保持时间定值，蓄电池活化周期定值，电压时间型/电流时间型终端动作参数定值；

所述报告控制块配置包括，使能遥信、遥测数据集报告，配置控制块的缓存时间、引用的数据集、触发方式和完整性周期的设置；

所述其他配置包括，终端LPHD铭牌参数信息、时间、版本号、配置人员的参数配置，以及通信参数IP地址、访问点、t值和k值的设置。

与最接近的现有技术比，本发明的有益效果在于：

本发明基于IEC61850的终端模型描述与配置技术，采用终端自动注册和主站轮询发现的双重接入机制解决终端的自动接入问题，有效降低设备厂商人员在现场的安装调试工作量以及电力公司运维班组的日常运维管理工作量，降低人工成本提升运维管理效率。结合系统侧信息交互技术和业务管理规范，实现配电终端拓扑信息、运行信息、台帐信息的自动关联和终端运行定值参数、报告控制块等的自动配置，提升终端从接入、信息注册和配置、管理的全过程自动化水平。有效解决大规模终端的自动接入与配置管理问题，提高配电自动化运维管理水平和效率的提升。

附图说明

图1为大规模配电终端自动接入主站的信息交互示意图；

图2为终端自动注册与主站配置方法流程图；其中，

00：IP无历史注册记录、ID台账库显示未在主站注册；

01：IP无历史注册记录、ID台账库显示已在主站注册；

10：IP有历史注册记录、ID台账库显示未在主站注册；

11：IP、ID均有注册记录。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

本发明提出一种终端自动接入与配置管理方法，涉及自下而上的配电终端上电自动注册和自上而下的主站定时轮询发现的双重接入管理机制，以及系统侧考虑PMS设备台帐信息、GIS拓扑信息、配电自动化主站运行信息等的配电终端一体化运行配置管理流程。以实现配电自动化系统建设调试和运维阶段，主站对大规模配电终端的自动接入与配置管理。

如图2所示的一种终端自动接入方法，其步骤具体包括：

S1采用双重自动接入机制完成终端上电注册；

步骤S1中的双重自动接入机制包括终端上电注册机制和主站定时轮询机制；

将所述终端上电注册机制和主站定时轮询机制相结合，以实现不同工况下的终端上电注册；其中，

所述终端上电注册机制用于终端的安装、更换，或者现场配置后重新上电；

所述主站轮询机制用于正常运行状态的终端投退。

终端上电初始化后，通过读取预配置信息与主站建立应用关联，并发送注册请求；

主站接收来自终端的注册请求，解析终端注册信息，并依照历史注册记录确定终端的注册请求类型，针对不同类型的注册请求进行审核；若审核通过，则完成终端上电注册；其中，所述终端注册信息，包括终端类型、厂商、型号、软硬件版本号和安装位置。

所述终端的注册请求类型，包括新入网终端、配置更新终端、更换终端和无效状态；其中，

新入网终端是指历史注册记录和PMS工程生产管理系统设备台账库中均无终端注册信息；

所述无效状态是指历史注册记录无终端IP地址，PMS(power production management system)工程生产管理系统设备台账库中包含该终端的注册信息；

所述更换终端是指历史注册记录中包含终端IP地址，PMS工程生产管理系统设备台帐库中无注册信息；

所述配置更新终端是指历史注册记录中包含终端IP地址，且PMS工程生产管理系统设备台账中包含该终端的注册信息。

所述针对不同类型的注册请求进行审核包括：若请求发送端为新入网终端，执行终端注册入网的安全合法性校验；

若请求发送端为更换终端，比对注册信息与设备台账信息的一致性，若双方信息一致，则注册请求审核通过，并在主站终端注册列表中创建终端注册记录，返回终端注册成功标识；若不一致，则主站返回注册失败标识及错误代码，交由运维人员对本次注册请求进行审核；

若请求发送端为配置更新终端(虚拟上电)，直接生成终端注册记录并返回注册成功标识。

当终端处于正常运行状态时，由于终端自身或通信网络原因，无法采用自下而上的方式完成终端的自动注册，作为终端注册机制的补充，结合主站轮询机制协助终端完成注册，主站通过轮询方式扫描通信网络，主动搜寻在线终端，实时查阅终端注册列表，向未列入列表的终端发送注册邀请；

其中，轮询的时间间隔依据实际工况中的主站系统配置、资源运行效率和通信网络运行管理状态进行设定，一般设置为分钟级。

所述安全合法性校验包括，依据终端ID号和IP地址信息查询PMS系统设备台帐库，比对注册信息与台帐信息的一致性；若双方信息一致，则检验通过；若不一致，主站启动安全告警，并将非法注册报告发送至后台，告知后台进行入侵检测。

在针对不同类型的注册请求进行审核之后，还包括：当终端处于正常运行状态时，结合主站轮询机制协助终端完成注册，主站通过轮询方式扫描通信网络，主动搜寻在线终端，实时查阅终端注册列表，向未列入列表的终端发送注册邀请；

其中，所述轮询的时间间隔依据实际工况中的主站系统配置、资源运行效率和通信网络运行管理状态进行设定。

S2分析双重自动接入机制的兼容性，获取冲突仲裁结果；

当主站的轮询机制与终端自动注册机制发生冲突时，即终端处于注册过程中但尚未创建终端注册记录；轮询模式下的主站通过实时查阅终端注册列表，向未列入列表的终端发送注册邀请；接收注册邀请的终端向主站发起冲突仲裁请求；主站接收后，启动冲突处理信号终止终端注册；

若终端继续执行注册过程，则立即向主站回执警告标识，并在注册成功后向主站发送冲突仲裁结果。

本发明还提出一种基于以上终端自动接入为前提的配置管理方法，即在终端自动接入后，关联主站和终端的拓扑信息，实现主站自动解析与配置；信息交互示意图如图1所示。

与主站侧PMS系统设备台帐库和GIS地理信息系统进行信息交互，实现主站自动解析与配置管理，具体步骤如下：

终端接收主站返回的注册成功标识后，通过文件传输服务向主站发送XML配置描述文件，主站接收该文件后，调用XML解析器进行文件解析，获取终端状态，并根据不同的终端状态生成以终端ID号命名的.CID配置文件，经XML文件内容一致性以及语法/语义合法性校验后下发至终端；所述终端接收CID配置信息后正常运行，自动解析与配置过程结束。

其中，终端状态包括新入网终端、配置更新终端、更换终端和无效状态；

根据不同的终端状态生成以终端ID号命名的.CID配置文件包括：

新入网终端上电启动时，主站创建终端注册信息，获取终端出厂时的配置文件，并依据GIS推送的拓扑信息、PMS设备台帐信息和配电自动化系统运行信息进行拓扑信息关联、模型实例化和定值参数的配置工作；

更换终端上电启动时，更新主站注册记录，依据终端ICD文件，查找是否包含同一厂家统一型号的终端；若是，利用已有配置信息进行终端配置；若否，则按照新入网流程重新进行配置；

配置更新终端包括主站侧更新终端配置和运维人员更新终端配置；其中，

当主站侧重新配置终端时，终端按照新终端进行配置运行，重新生成CID文件并直接下发至终端，当运维人员现场更新终端配置时，主动向主站重新发起注册时将传输原因写入现场配置信息，同步更新主站侧CID文件；

当终端处于无效状态时，等待主站的定时轮询，当主站发现终端重新建立连接，召唤终端注册信息，经比对终端配置文件版本号、特征码等均无变化，则释放连接，终端正常运行；当离线过程中，终端配置文件版本号、特征码均发生变化且版本号变高，则召唤终端侧CID文件，同步更新主站侧CID；当版本号不变，特征码变化，则召唤终端CID文件，并比对主站侧、终端侧CID文件信息，则统一文件内容及版本号信息后，重新生成CID文件下发。

以终端ID号命名的.CID配置文件包括通过拓扑信息配置、定值配置、报告控制块配置和其他配置；其中，

所述配置拓扑信息的包括，主站通过信息交互总线向GIS、PMS系统调取设备台帐信息和拓扑信息，向配置文件中更新馈线拓扑与间隔拓扑信息，并在主站系统中关联终端运行状态信息；

所述定值配置包括，在定值数据集写入电流、电压、功率、频率等遥测参数死区值，电流互感器CT一次额定值、电压互感器PT一次、二次额定值，低电压/过电压/重载/过载报警门限值及报警周期值，数字量采集防抖时间定值，合闸/分闸输出脉冲保持时间定值，蓄电池活化周期定值，电压时间型/电流时间型终端动作参数定值；

所述报告控制块配置包括，使能遥信、遥测数据集报告，配置控制块的缓存时间、引用的数据集、触发方式和完整性周期；

所述其他配置包括，终端LPHD铭牌参数信息、时间、版本号、配置人员的参数配置，以及通信参数IP地址、访问点、t值和k值的设置。

实施例：

以配电自动化工程建设和运行过程中的自动接入与配置过程为例，实现步骤说明如下：

1)终端预配置阶段：配电终端在出厂前，厂商应根据二维码写入终端ID号；当不同厂家的配电终端入库且经过到货检测和仓库调试阶段，出库前写入终端的IP地址、主站IP地址和网关信息。

2)新终端安装上电启动：终端初始化并与主站建立通信连接后，自动发送注册信息，主站解析注册信息并与系统信息进行比对判断终端入网形态，当判定为是新终端为首次入网时，验证终端入网权限并进行安全性分析和隐患排查，得到入网许可后，主站创建终端注册信息记录，获取终端出厂时的配置文件并解析，并依据GIS推送的拓扑信息、PMS设备台帐信息和配电自动化系统运行信息进行拓扑关联、模型实例化、定值参数等配置工作，配置完成后生成CID文件经过合法性后发送给终端，终端解析CID文件正常运行。

3)终端更换后上电启动：终端更换后，原有的IP注册记录保留、配置信息可用，但新的ID没有注册记录，上电后，主站判断终端状态为更换终端，更新主站注册记录后，调取终端ICD文件，解析后判断同一厂家统一型号的终端则直接根据已有配置信息配置终端，若为其他情况，则按照新安装的终端配置流程重新进行配置，并生成终端CID文件下发。

4)终端重新配置：当主站侧更新终端配置，重新生成CID文件，则直接下发终端，经解析以后终端按照新配置运行；当运维人员在现场更改了终端配置，终端重新运行后，主动向主站重新发起注册报文并在传输原因中写入现场配置信息，同步更新主站侧CID文件。

5)终端通信链接断开后重新建立连接：当终端因为通信网络、自身原因频繁断开重新连接时，此时等待主站的定时轮询，当主站发现终端重新建立连接，召唤终端注册信息，经比对终端配置文件版本号、特征码等均无变化，则释放连接，终端正常运行。当离线过程中，终端配置文件版本号、特征码均发生变化且版本号变高，则召唤终端侧CID文件，同步更新主站侧CID；当版本号不变，特征码变化，则召唤终端CID文件，并比对主站侧、终端侧CID文件信息，则统一文件内容及版本号信息后，重新生成CID文件下发。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。