应用于新能源稳控系统的通信系统建立方法及系统和装置与流程

本发明涉及新能源通信技术领域，特别涉及一种应用于新能源稳控系统的通信系统建立方法及系统和装置。

背景技术：

随着风电和光电等新能源并网容量持续增长、电网工业化和信息化的深度融合，通信协议、设备和系统等都逐渐由孤立、封闭走向包容、开放。新能源稳控系统中数量庞大的接入终端和复杂的接入环境都直接影响智能电网的正常运行，此时能实现电源与电网、电网与用户，且支持信息流和电力流的通讯方法至关重要。

传统单装置通讯方法常采用的通信协议有61850、104规约和103规约等。103规约主要用于站内设备之间通信，104规约用于调度自动化系统、厂站之间的通信，iec61850规约主要用于实现装置与站控层后台主站之间的mms通信和间隔层装置之间的goose通信。传统通讯方法交互信息量大、通用、可扩展和模块性强，但在互操作性、精准性和高速性等方面，已难适应新能源稳控系统对通讯的更高要求了。

新能源稳控系统由稳控主站、若干个子站和若干个集群场站构成，每个集群场站包含数量不等的新能源发电组。在运行过程中，系统需要完成设备运行状态和故障信息的监测，下发控制命令，进行控制和信息采集等工作。上述内容决定了新能源稳控系统各部分之间的信息交互对通讯稳定性、高效性、实时性、经济性、友好性和大流量有着高要求和高标准。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种应用于新能源稳控系统的通信系统建立方法及系统和装置，能够保证在1.667ms内全网交换一次数据与命令，实现电网稳控系统站间就地数据采集，元件运行状态、故障类型、跳闸命令、策略选择、控制策略执行和电网运行方式识别等各种信息的快速实时交互。

第一方面，本发明实施例提供了一种应用于新能源稳控系统的通信系统建立方法，其中，包括：

建立通讯架构的框架部分，识别主站主机、从机、子站、各装置板卡、以太网端口的唯一地址和标识信息。

制定稳控系统的通讯协议规约，用于主站主机进行数据通讯。

制作通讯相关元件，用于通信初始化、数据实时读取、数据帧连续性、准确性和误码率判断。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述建立通讯架构的框架部分包括：

建立五级模型，包括置、板卡、以太网、端口(ft3或2m)和虚拟端口，通过可视化装置设计软件(vld)中的全局变量获取，用于寻址和统计信息。

建立一级缓存，由应用建立和维护，用于缓存区循环使用，通过实时指针获取最新报文。

建立二级缓存，按照vld自定义表配置的虚拟端口为单位进行创建，通过板卡、端口、虚拟端口进行标识。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述主站主机进行数据通讯，包括：

通过策略板的两个串口进行通讯。

使用第一主站主机的通信扩展插件进行接从机的策略板进行主从机通讯。

当主站主机和执行站的站间通信端口小于第一数值(第一数值(8个))时，使用第二主站主机的通信扩展插件和子站通讯。

当主站主机和子站的站间通信端口大于第一数值(第一数值(8个))时，使用主站主机的启动板以太网口，经大用户扩展后进行通讯。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述通讯协议规约包括：

主站主机与总站的通讯规约，主站主机通过策略板上的2m通道将新能源发电机组的采集信息上送至总站装置，同时接收总站发来的切负荷控制命令，根据预先制定的分配控制原则，向各分区下级站点发送切负荷命令。

主站主机与从机的通信信息规约，主站主机通过策略板或通信扩展插件上的10m光纤接口与从机策略板进行通讯，主从机通讯时需要分帧发送，报文的发送间隔为0.833ms，发送离散度小于100μs，报文通讯误码率统计根据发送间隔变化实时调整，报文数据crc错误由fpga识别，向应用层提供统计数据。

主站主机与子站通讯规约，主站主机与子站装置的通信报文在1.667ms内实现一次数据与命令交换，通信协议采用hdlc协议，使用crc－ccitt16位校验(可防止通道误码)，命令确认要求至少连续三次收到同样的有效命令报文才可进行远方命令确认并执行。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述制作通讯相关元件，包括将通讯元件规划为：

框架部分，用通信初始化、缓存指针刷新和解帧等元件实现通道初始化、虚表和缓存区错误或有效性的检查、模型的建立和填写功能。

协议部分，制作每套协议的接收和发送元件，实现ft3协议、常规2m协议、内部以太网(2m)、内部以太网(ft3)、外部以太网(2m)的具体数据通信。

应用部分，制作应用元件，用于三帧跳闸、通讯异常判别和实时报文读取。

第二方面，本发明实施例还提供了一种应用于新能源稳控系统的通信系统，其中，包括：

框架模块，用于建立通讯架构的框架部分，识别主站主机、从机、子站、各装置板卡、以太网端口的唯一地址和标识信息。

协议模块，用于制定稳控系统的通讯协议规约，主站主机进行数据通讯。

元件模块，用于制作通讯相关元件，实现通信初始化、数据实时读取、数据帧连续性、准确性和误码率判断。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述框架模块包括五级模型和两级缓存。

所述五级模型包括装置、板卡、以太网、端口(ft3或2m)和虚拟端口，通过可视化装置设计软件(vld)中的全局变量获取，用于寻址和统计信息。

一级缓存由应用建立和维护，用于缓存区循环使用，通过实时指针获取最新报文。

二级缓存按照vld自定义表配置的虚拟端口为单位进行创建，通过板卡、端口、虚拟端口进行标识。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述协议模块包括：

总站通讯单元，用于主站主机与总站的通讯规约，主站主机通过策略板上的2m通道将新能源发电机组的采集信息上送至总站装置，同时接收总站发来的切负荷控制命令，根据预先制定的分配控制原则，向各分区下级站点发送切负荷命令。

从机通讯单元，用于主站主机与从机的通信信息规约，主站主机通过策略板或通信扩展插件上的10m光纤接口与从机策略板进行通讯，主从机通讯时需要分帧发送，报文的发送间隔为0.833ms，发送离散度小于100μs，报文通讯误码率统计根据发送间隔变化实时调整，报文数据crc错误由fpga识别，向应用层提供统计数据。

子站通讯单元，用于主站主机与子站通讯规约，主站主机与子站装置的通信报文在1.667ms内实现一次数据与命令交换，通信协议采用hdlc协议，使用crc－ccitt16位校验(可防止通道误码)，命令确认要求至少连续三次收到同样的有效命令报文才可进行远方命令确认并执行。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，所述元件模块包括：

框架单元，用于用通信初始化、缓存指针刷新和解帧等元件实现通道初始化、虚表和缓存区错误或有效性的检查、模型的建立和填写功能。

协议单元，用于制作每套协议的接收和发送元件，实现ft3协议、常规2m协议、内部以太网(2m)、内部以太网(ft3)、外部以太网(2m)的具体数据通信。

应用单元，用于制作应用元件，用于三帧跳闸、通讯异常判别和实时报文读取。

第三方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前所述的应用于新能源稳控系统的通信系统建立方法。

本发明实施例的有益效果是：

本发明提供了一种极尽简单、可靠、经济、各插件通信功能分配明确的新能源稳控系统通信方法，这种通信方法设计合理，安全实用，可以保证在1.667ms内全网交换一次数据与命令，实现电网稳控系统站间就地数据采集，元件运行状态、故障类型、跳闸命令、策略选择、控制策略执行和电网运行方式识别等各种信息的快速实时交互。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明应用于新能源稳控系统的通信系统建立方法的流程图；

图2为本发明应用于新能源稳控系统的通信系统的框架结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件能够以各种不同的配置来布置和设计。

请参照图1至图2，本发明的第一个实施例提供一种应用于新能源稳控系统的通信系统建立方法，其中，包括：

建立通讯架构的框架部分，识别主站主机、从机、子站、各装置板卡、以太网端口的唯一地址和标识信息。

制定稳控系统的通讯协议规约，用于主站主机进行数据通讯。

制作通讯相关元件，用于通信初始化、数据实时读取、数据帧连续性、准确性和误码率判断。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述建立通讯架构的框架部分包括：

建立五级模型，包括装置、板卡、以太网、端口(ft3或2m)和虚拟端口，通过可视化装置设计软件(vld)中的全局变量获取，用于寻址和统计信息。

建立一级缓存，由应用建立和维护，用于缓存区循环使用，通过实时指针获取最新报文。

建立二级缓存，按照vld自定义表配置的虚拟端口为单位进行创建，通过板卡、端口、虚拟端口进行标识。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述主站主机进行数据通讯，包括：

通过策略板的两个串口进行通讯。

使用第一主站主机的通信扩展插件进行接从机的策略板进行主从机通讯。

当主站主机和执行站的站间通信端口小于第一数值(8个)时，使用第二主站主机的通信扩展插件和子站通讯。

当主站主机和子站的站间通信端口大于第一数值(8个)时，使用主站主机的启动板以太网口，经大用户扩展后进行通讯。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述通讯协议规约包括：

主站主机与总站的通讯规约，主站主机通过策略板上的2m通道将新能源发电机组的采集信息上送至总站装置，同时接收总站发来的切负荷控制命令，根据预先制定的分配控制原则，向各分区下级站点发送切负荷命令。具体通信信息规约内容如表1所示。

表1主站主机与总站通信信息规约

主站主机与从机的通信信息规约，主站主机通过策略板或通信扩展插件上的10m光纤接口与从机策略板进行通讯，主从机通讯时需要分帧发送，报文的发送间隔为0.833ms，发送离散度小于100μs，报文通讯误码率统计根据发送间隔变化实时调整，报文数据crc错误由fpga识别，向应用层提供统计数据。具体通信信息规约如表2所示。

表2主站主机与从机通信信息规约

表2中主站主机对从机通讯报文命令帧第2-85字中内容为主机向从机发送的元件1到元件6需设定的有关定值(未使用的元件定值均设为0)，正常帧第2-85字中内容均为实际定值；第86、87字为元件1-6的公用定值；第89-90字中的命令正码bit0-5每位对应元件1-6跳令，其余备用，命令反码的bit0-5对应元件1-6跳令反码，其余备用；第91字共有16位，bit0对应主机总功能状态，bit1对应主机总出口状态，bit2对应主机通道压板状态，bit3对应主机交互数据有效状态，其余位备用。

表2中从机对主站主机的上送帧第2-12字中内容为从机向主机发送的元件1到元件6有关数据量值(未使用的元件定值均设为0x0000)；第87字的bit0～5每位分别对应元件1～6投停状态(1投入、0停运)，bit6～11每位分别对应元件1～6可切状态(1可切、0不可切)；第88-90字代表元件1-6的故障类型数据；第91字代表6个元件的ct和pt断线状态，bit0～5分别对应元件1～6ct断线，bit6～11分别对应元件1～6pt断线，未使用的位均设为0；第93字为状态字，其中bit0为通道异常状态，bit1为从机总启动状态，bit2为从机通道投入状态，bit3为从机数据有效状态。

主站主机与子站通讯规约，主站主机与子站装置的通信报文在1.667ms内实现一次数据与命令交换，通信协议采用hdlc协议，使用crc－ccitt16位校验(可防止通道误码)，命令确认要求至少连续三次收到同样的有效命令报文才可进行远方命令确认并执行。主站主机与子站的具体通信信息规约如表3所示。

表3主站主机与子站的通信信息规约

表3中主站主机对子站正常帧第1～9字中内容均为0x0000(备用)；命令帧第1字切负荷类型命令正码共有16位，每2个bit位代表一个切负荷类型命令单元；第2字切负荷类型命令反码，值为正码的按位取反；第2-8字为负荷需切量，单位为mw；第9字恢复负荷提醒命令中的低八bit为正码、高八bit为反码，正码按位取反即为反码；主站主机至子站的恢复负荷提醒命令正码/反码只用1个bit位；第10字状态字，共有16位，其中bit0代表主站主机发送给子站的同步启动标志，bit1代表主站主机至对应子站通道压板状态，bit2代表控制主站主机接收子站的通道异常，bit3代表主站主机发给子站的预置切负荷测试位状态(备用)，bit4为备用，bit5代表主站主机的另柜检修压板状态，bit6-15为备用。

表3中子站到主站主机通讯报文第1字定义为帧号，帧号(0)意为帧号为0的帧传输子站统计的可切量，帧号(1)意为帧号为1的帧传输子站统计的可切量；第2-7个字代表n类负荷的可切量/实切量，单位为mw；第10个字为状态字，其中bit0为备用，bit1为子站至对应主站主机通道压板状态，bit2为子站接收主站主机的通道异常状态。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述制作通讯相关元件，包括将通讯元件规划为：

框架部分，用通信初始化、缓存指针刷新和解帧等元件实现通道初始化、虚表和缓存区错误或有效性的检查、模型的建立和填写功能。

协议部分，制作每套协议的接收和发送元件，实现ft3协议、常规2m协议、内部以太网(2m)、内部以太网(ft3)、外部以太网(2m)的具体数据通信。

应用部分，制作应用元件，用于三帧跳闸、通讯异常判别和实时报文读取。

请参照图2，本发明的第二个实施例提供一种应用于新能源稳控系统的通信系统，其中，包括：

框架模块，用于建立通讯架构的框架部分，识别主站主机、从机、子站、各装置板卡、以太网端口的唯一地址和标识信息。

协议模块，用于制定稳控系统的通讯协议规约，主站主机进行数据通讯。

元件模块，用于制作通讯相关元件，实现通信初始化、数据实时读取、数据帧连续性、准确性和误码率判断。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述框架模块包括五级模型和两级缓存。

所述五级模型包括装置、板卡、以太网、端口(ft3或2m)和虚拟端口，通过可视化装置设计软件(vld)中的全局变量获取，用于寻址和统计信息。

一级缓存由应用建立和维护，用于缓存区循环使用，通过实时指针获取最新报文。

二级缓存按照vld自定义表配置的虚拟端口为单位进行创建，通过板卡、端口、虚拟端口进行标识。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述协议模块包括：

总站通讯单元，用于主站主机与总站的通讯规约，主站主机通过策略板上的2m通道将新能源发电机组的采集信息上送至总站装置，同时接收总站发来的切负荷控制命令，根据预先制定的分配控制原则，向各分区下级站点发送切负荷命令。

从机通讯单元，用于主站主机与从机的通信信息规约，主站主机通过策略板或通信扩展插件上的10m光纤接口与从机策略板进行通讯，主从机通讯时需要分帧发送，报文的发送间隔为0.833ms，发送离散度小于100μs，报文通讯误码率统计根据发送间隔变化实时调整，报文数据crc错误由fpga识别，向应用层提供统计数据。

子站通讯单元，用于主站主机与子站通讯规约，主站主机与子站装置的通信报文在1.667ms内实现一次数据与命令交换，通信协议采用hdlc协议，使用crc－ccitt16位校验(可防止通道误码)，命令确认要求至少连续三次收到同样的有效命令报文才可进行远方命令确认并执行。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，所述元件模块包括：

框架单元，用于用通信初始化、缓存指针刷新和解帧等元件实现通道初始化、虚表和缓存区错误或有效性的检查、模型的建立和填写功能。

协议单元，用于制作每套协议的接收和发送元件，实现ft3协议、常规2m协议、内部以太网(2m)、内部以太网(ft3)、外部以太网(2m)的具体数据通信。

应用单元，用于制作应用元件，用于三帧跳闸、通讯异常判别和实时报文读取。

本发明的第三个实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前所述的应用于新能源稳控系统的通信系统建立方法。

本发明实施例旨在保护一种应用于新能源稳控系统的通信系统建立方法及系统和装置，具备如下效果：

本发明提供了一种极尽简单、可靠、经济、各插件通信功能分配明确的新能源稳控系统通信方法，这种通信方法设计合理，安全实用，可以保证在1.667ms内全网交换一次数据与命令，实现电网稳控系统站间就地数据采集，元件运行状态、故障类型、跳闸命令、策略选择、控制策略执行和电网运行方式识别等各种信息的快速实时交互。

本发明实施例所提供的应用于新能源稳控系统的通信系统建立方法及装置的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

具体地，该存储介质能够为通用的存储介质，如移动磁盘、硬盘等，该存储介质上的计算机程序被运行时，能够执行上述应用于新能源稳控系统的通信系统建立方法，从而能够保证在1.667ms内全网交换一次数据与命令，实现电网稳控系统站间就地数据采集，元件运行状态、故障类型、跳闸命令、策略选择、控制策略执行和电网运行方式识别等各种信息的快速实时交互。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-onlymemory，rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。