基于数据总线的配电自动化馈线终端及其网络的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于数据总线的配电自动化馈线终端及网路，该馈线终端包括至少一测控模块和通信管理模块，该测控模块数据连接该通信管理模块，该通信管理模块数据连接主站系统和管理设置模块，该多个馈线终端之间能通过总线连接形成一个共享的总线网络，该一个馈线终端内的各服务单元之间以及多个馈线终端之间都通过遵循总线通信规约进行通信。该位于不同数据总线节点处的馈线终端中的各服务单元之间分别能构成主备切换使用和/或均衡负载使用；多个测控模块可分别置于不同的电力柜体内，也可置于同一电力柜体内；使该馈线终端实现灵活的系统部署和功能扩展，可根据需要增加或减少测控模块，实现软件模块和硬件模块的分布式安装使用和管理。
【专利说明】基于数据总线的配电自动化馈线终端及其网络
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种配电自动化馈线终端，尤其涉及一种基于数据总线的配电自动化馈线终端及其网络。
【背景技术】
[0002]传统的馈线终端(FTU)采用壁挂式安装，需要占用配电站、开闭所的空间资源；而且高压开关柜与FTU之间需要专用的控缆线、控缆线连接头和CT连接线进行连接，这些FTU与开关柜的连接线，安装这些连接线需要耗费大量的劳动力及时间；目前运行中的配电网设备经常出现偷盗现象，控缆线常成为被盗的目标之一，一旦控缆线被盗，就会引起FTU无法实现远方/就地遥控，影响配电网的安全稳定运行。
[0003]传统的馈线终端是采用整机结构设计，将其中的用于获得馈线各参数信息的测控模块和用于处理各参数信息的通信管理模块统一通过固定接线连接后装设于同一台馈线终端柜体中，当现场增加新的馈线开关时，需要经过繁琐的接线或更换整台馈线终端设备才能实现新的馈线接入，灵活性不够、可扩展性差，且无法实现硬件模块和软件模块的分布式安装及管理，实现机动灵活的馈线终端分布。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种基于数据总线的配电自动化馈线终端及其网络，其克服了【背景技术】中所述的现有技术的不足。
[0005]本发明解决其技术问题的所采用的技术方案之一是:
[0006]基于数据总线的配电自动化馈线终端，它包括至少一用于采集馈线电参量数据及执行控制命令的测控模块和用于采集、监控、管理该测控模块中数据并向主站系统发送数据以及向测控终端转发主站系统下发的命令的通信管理模块，该通信管理模块中具有数据输入服务单元、数据总线、数据处理服务单元、数据输出服务单元，该数据输入服务单元、数据处理服务单元和数据输出服务单元之间能通过该数据总线并遵循其总线通信规约地形成数据交互连接，该测控模块与数据输入服务单元数据连接，该数据输出服务单元与主站系统数据连接。
[0007]一实施例之中:还包括能为该测控模块和通信管理模块提供工作电源的电源管理模块，该电源管理模块包括双交流电源，并能实现双交流电源之间的供电切换。
[0008]一实施例之中:该数据输出服务单元具有功能:向主站系统发送信息；接收并处理主站系统发送的命令并转发给该数据处理服务单元；
[0009]该数据处理服务单元具有功能:接收数据输入服务单元的实时数据并汇总、处理、保存；向数据输出服务单元、人机接口服务单元发送实时数据；接收数据输出服务单元发送的命令；遥测数据处理；遥信数据处理；遥控数据处理；
[0010]该数据输入服务单元具有功能:提供通信规约适配服务；接收各测控模块的数据并通过总线发送至数据处理服务单元；接收数据处理服务单元发送至的命令并下发给对应的测控模块。
[0011]一实施例之中:还包括管理配置模块，该通信管理模块还具有人机交互服务单元，该人机交互服务能通过该数据总线与数据输入服务单元、数据处理服务单元和数据输出服务单元之间形成数据交互连接，该人机交互服务单元还能与管理配置模块进行数据通讯以实现对该通信管理模块的配置。
[0012]一实施例之中:该馈线终端包括多个测控模块，该多个测控模块都装设于同一柜体内。
[0013]一实施例之中:该馈线终端包括多个测控模块，该多个测控模块分别装设于不同柜体内。
[0014]本发明解决其技术问题的所采用的技术方案之二是:
[0015]基于数据总线的配电自动化馈线终端网络，它具有多个如权利要求1至4中任一项所述的基于数据总线的配电自动化馈线终端，其特征在于:该多个馈线终端之间通过数据总线连接并形成一总线网络，该多个馈线终端之间通过遵循总线通信规约进行通信。
[0016]一实施例之中:该馈线终端能作为该总线网络的一新增总线节点，通过与网络中各节点建立通信连接实现并网，设总线网络中已存在总线节点A，该馈线终端作为该总线网络的一新增总线节点C，其与总线节点A建立连接的方法包括:
[0017]步骤11，节点C广播消息；
[0018]步骤12，当网络注册表中不存在节点C时，开始建立节点A与C的单向连接；
[0019]步骤13，连接建立成功后，节点A向节点C发送同步请求消息；
[0020]步骤14，节点C收到同步请求消息后，添加节点A并与节点A建立单向连接；
[0021]步骤15，节点C向节点A发送同步确认信息；
[0022]步骤16，节点A收到同步确认信息后向节点C发送节点A在本地节点所注册的服务?目息O
[0023]一实施例之中:该任一服务单元在该总线网络上使用前必须向本地总线节点进行注册，并通过本地总线节点将注册信息同步至全网其它节点，其注册过程包括:
[0024]步骤21，启动所述的任一服务单元，向总线提交注册信息；
[0025]步骤22，本地总线节点判断该服务单元是否在本地节点已注册；若未注册，更新本地总线节点的注册表并初始化该服务单元信息，进而执行步骤23 ;
[0026]步骤23，根据网络拓扑结构，本地总线节点向其他总线节点发送注册表更新报文；
[0027]步骤24，其他总线节点注册表更新。
[0028]一实施例之中:该任一服务单元在该总线网络上的使用遵循:服务注册一服务查找一服务使用的过程，设有所述任一服务单元中的A服务单元和B服务单元，其使用包括:
[0029]步骤31，A服务单元和B服务单元分别向总线注册；
[0030]步骤32，总线向A服务单元和B服务单元各返回注册信息；
[0031]步骤33，A服务单元向总线请求查找B服务单元；
[0032]步骤34，总线向A服务单元返回B服务单元信息；
[0033]步骤35，A服务单元向总线请求使用B服务单元且A服务单元通过总线向B服务单元发送数据；
[0034]步骤37，B服务单元接收A服务单元发送的数据并通过总线向A服务单元返回信息。
[0035]一实施例之中:该位于不同总线节点处的馈线终端中的数据输入服务单元之间、数据处理服务单元之间、数据输出服务单元之间分别能构成主备切换使用和/或均衡负载使用。
[0036]本技术方案与【背景技术】相比，它具有如下优点:
[0037]基于数据总线的配电自动化馈线终端包括测控模块和通信管理模块，该测控模块数据连接该通信管理模块，该通信管理模块数据连接主站系统和管理设置模块，该多个馈线终端之间能通过总线连接并以增加节点的方式并入总线网络，形成一个共享的总线网络，该一个馈线终端内的各服务单元之间以及多个馈线终端之间都通过遵循总线通信规约进行通信。该位于不同总线节点处的馈线终端中的各服务单元之间分别能构成主备切换使用和/或均衡负载使用；当该馈线终端中具有多个测控模块，该多个测控模块可分别置于不同的电力柜体内，也可置于同一电力柜体内；使该馈线终端实现灵活的系统部署和功能扩展，可根据需要增加或减少测控模块，实现软件模块和硬件模块的分布式安装使用和管理，将馈线终端分为各个模块装设与开关柜中，无需长距离的控缆线等接线的连接，降低成本、确保该馈线终端可靠运行。
【专利附图】
【附图说明】
[0038]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0039]图1绘示了基于数据总线的配电自动化馈线终端的硬件结构在柜体中的布置示意图。
[0040]图2绘示了基于数据总线的配电自动化馈线终端的整体系统架构及数据流向图。
[0041]图3绘示了基于数据总线的配电自动化馈线终端网络的节点式网络连接示意图。
[0042]图4绘示了本实施例中的总线网络中新增节点C与总线节点A和B建立连接的步骤图。
[0043]图5绘示了本实施例中所述的服务单元在总线上的注册流程图。
[0044]图6绘示了本实施例中所述的服务单元的使用机制步骤图。
[0045]图7绘示了本实施例中所述的软件分布式应用中，将各服务单元都装设于同一馈线终端中的示意图。
[0046]图8绘示了本实施例中所述的软件分布式应用中，该位于不同总线节点处的馈线终端的服务单元之间形成主备切换使用和/或均衡负载使用的示意图
[0047]图9绘示了本实施例中所述的硬件分布式应用中，该馈线终端中的测控模块和通信管理模块置于同一电力柜体内的示意图。
[0048]图10绘示了本实施例中所述的硬件分布式应用中，该多个测控模块和通信管理模块分别置于不同的电力柜体内的示意图。
【具体实施方式】
[0049]请查阅图1和图2，基于数据总线的配电自动化馈线终端，它包括至少一测控模块10、通信管理模块20、电源管理模块30和管理配置模块40，该测控模块10数据连接该通信管理模块，该通信管理模块20数据连接主站系统和管理配置模块40，该测控模块10用于采集馈线电参量数据及执行控制命令，该通信管理模块20用于采集、监控、管理该测控模块10中数据并向主站系统50发送数据以及向测控终端10转发主站系统50下发的命令，该电源管理模块30能为该测控模块10和通信管理模块20提供工作电源且该电源管理模块30包括双交流电源，并能实现双交流电源之间的供电切换。该管理配置模块40用于配置管理该通信管理模块20。
[0050]该通信管理模块20中具有数据输入服务单元、数据总线25、数据处理服务单元、数据输出服务单元和人机交互服务单元24，该数据输入服务单元、数据处理服务单元2、人机交互服务单元14和数据输出服务单元13之间能通过该数据总线25并遵循其总线通信规约地形成数据交互连接，该测控模块10与数据输入服务单元数据连接，该数据输出服务单元与主站系统50数据连接，该人机交互服务单元24与管理配置模块40数据通信以实现对该通信管理模块20的配置。其中，各服务单元均为软件服务单元，它们承载于该通信管理模块这一硬件开发平台上。
[0051]该数据总线25为各服务单元数据通信的核心，它具有如下功能:管理总线网络中的各节点；负责总线网络中各服务单元注册、查找、使用、注销；平衡各总线节点的负载；
[0052]该数据输出服务单元23具有如下功能:根据所配置的数据转发表向主站系统50发送相应信息；接收并处理主站系统50发送的命令(遥控、对时等命令)并转发给该数据处理服务单元；
[0053]该数据处理服务单元具有如下功能:接收数据输入服务单元21的实时数据并汇总、处理、保存；向数据输出服务单元23、人机接口服务单元24发送实时数据；接收数据输出服务单元23发送的命令(遥控、对时等命令)；遥测数据处理，对遥测接收值进行系数、偏移修正，判断是否越限，周期记录最大和/或最小值，配置周期事件等；遥信数据处理，对遥信接收值进行是否取反修正、变位记录、变位累积次数记录，遥控记录，配置报警类型等；遥控数据处理，遥控条件判断，遥控事件记录等；
[0054]该数据输入服务单元21具有如下功能:提供通信规约适配服务；接收各测控模块10的数据并通过总线发送至数据处理服务单元；接收数据处理服务单元发送至的命令(遥控、对时等命令)，可将该命令处理转换成标准规约帧下发给对应的测控模块10 ;
[0055]该人机接口服务单元24具有如下功能:为通信管理模块20提供配置接口服务；获取实时数据；查看历史记录、系统日志；执行遥控、对时等命令；获取所有服务单元的参数；允许对参数进行修改；实现全网对时功能。
[0056]请查阅图3，该多个馈线终端之间可通过数据总线连接并形成一总线网络，该馈线终端能以增加总线节点的形式并入该总线网络，该多个馈线终端之间通过遵循总线通信规约进行通信，该馈线终端作为该总线网络的一新增总线节点，通过与网络中各节点分别建立通信连接实现并网。
[0057]请查阅图4，设具有该总线网络的总线节点A，该馈线终端作为该总线网络的一新增总线节点C，其与总线节点A建立连接的方法包括如下步骤:
[0058]步骤11，节点C广播消息OPT_HELLO ；
[0059]步骤12，当网络注册表中不存在节点C时(即网络中不存在节点C的地址、机器名、组等信息)，开始建立节点A与C的单向连接connTCPServ ；
[0060]步骤13，连接建立成功后，节点A向节点C发送同步请求消息OPT_CONN_SYN (含本地节点信息)；
[0061]步骤14，节点C收到同步请求消息OPT_CONN_SYN后，添加节点A并与节点A建立单向连接；
[0062]步骤15，节点C向节点A发送同步确认信息OPT_CONN_SYN_ACK ；
[0063]步骤16，节点A收到同步确认信息OPT_CONN_SYN_ACK后向节点C发送节点A在本地节点所注册的服务信息。
[0064]同理，总线节点C与总线网络中的节点B等其他节点的通信连接步骤同节点C与节点A的连接步骤。
[0065]请查阅图5，该馈线终端的通信管理模块中的数据输入服务单元、数据处理服务单元、数据输出服务单元和人机交互服务单元中的任一服务单元在该总线网络上使用前必须向本地总线节点进行注册，并通过本地总线节点将注册信息同步至全网其它节点；其注册过程包括:
[0066]步骤21，启动所述的任一服务单元，向总线提交注册信息(包括服务名称、类型、组、主备、是否负载均衡、允许接入等信息)；
[0067]步骤22，本地总线节点判断该服务单元是否在本地节点已注册；若已注册，向总线注册单元返回错误信息，若未注册，本地总线节点更新本地总线节点的注册表并初始化该服务单元信息，进而执行步骤23 ;
[0068]步骤23，根据网络拓扑结构，本地总线节点向其他总线节点发送注册表更新报文；
[0069]步骤24，其他总线节点注册表更新。
[0070]请查阅图6，该馈线终端的通信管理模块中的数据输入服务单元、数据处理服务单元、数据输出服务单元和人机交互服务单元中的任一服务单元在该总线网络上的使用遵循:服务注册一服务查找一服务使用的过程，设有所述任一服务单元中的A服务单元和B服务单元，其使用包括以下步骤:
[0071]步骤31，A服务单元和B服务单元分别向总线注册；
[0072]步骤32，总线向A服务单元和B服务单元各返回注册信息；
[0073]步骤33，A服务单元向总线请求查找B服务单元；
[0074]步骤34，总线向A服务单元返回B服务单元信息；
[0075]步骤35，A服务单元向总线请求使用B服务单元且A服务单元通过总线向B服务单元发送数据；
[0076]步骤37，B服务单元接收A服务单元发送的数据并通过总线向A服务单元返回信息。
[0077]本发明所述的基于数据总线的配电自动化馈线终端能够实现软件和硬件上的分布式应用:
[0078]软件上的分布式应用分为以下两种情况:
[0079](I)请查阅图7，该装设在本地总线节点的同一馈线终端中的各服务单元(包括数据输入服务单元21、数据处理服务单元、数据输出服务单元23、人机交互服务单元24和其他服务单元)通过该数据总线25实现之间的信息交互以及与测控模块10和主站系统50的数据连接交互。
[0080](2)请查阅图8，该位于不同总线节点的各馈线终端中的服务单元(包括数据输入服务单元21、数据处理服务单元、数据输出服务单元23、人机交互服务单元24和其他服务单元)之间通过数据总线25实现信息交互并能各自构成主备切换使用和/或均衡负载使用。例如，当某一台馈线终端中的数据输出服务单元23与主站系统50通信过载时，可由另一台馈线终端的数据输出服务单元23分担数据输出，实现负载均衡；当某一台馈线终端的数据处理服务单元出现故障时，另一台馈线终端的数据处理服务单元自动投入，以保证多台馈线终端都能保持正常使用，实现主备切换使用。
[0081]硬件上的分布式应用分为以下两种情况:
[0082](I)请查阅图9，当该馈线终端中具有多个测控模块10时，可以将该馈线终端中的多个测控模块10置于同一电力柜体内。
[0083](2)请查阅图10，当该馈线终端中具有多个测控模块10时，可以将该多个测控模块10可分别置于不同的电力柜体内，例如，将多个测控模块10分别装设于需要测量的不同高压开关柜中，并将该通信管理模块20和电源管理模块30置于通信柜中。
[0084]以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。
【权利要求】
1.基于数据总线的配电自动化馈线终端，其特征在于:包括至少一用于采集馈线电参量数据及执行控制命令的测控模块和用于采集、监控、管理该测控模块中数据并向主站系统发送数据以及向测控终端转发主站系统下发的命令的通信管理模块，该通信管理模块中具有数据输入服务单元、数据总线、数据处理服务单元、数据输出服务单元，该数据输入服务单元、数据处理服务单元和数据输出服务单元之间能通过该数据总线并遵循其总线通信规约形成数据交互连接，该测控模块与数据输入服务单元数据连接，该数据输出服务单元与主站系统数据连接。
2.根据权利要求1所述的基于数据总线的配电自动化馈线终端，其特征在于:还包括能为该测控模块和通信管理模块提供工作电源的电源管理模块，该电源管理模块包括双交流电源，并能实现双交流电源之间的供电切换。
3.根据权利要求1所述的基于数据总线的配电自动化馈线终端，其特征在于: 该数据输出服务单元具有功能:向主站系统发送信息；接收并处理主站系统发送的命令并转发给该数据处理服务单元； 该数据处理服务单元具有功能:接收数据输入服务单元的实时数据并汇总、处理、保存；向数据输出服务单元、人机接口服务单元发送实时数据；接收数据输出服务单元发送的命令；遥测数据处理；遥信数据处理；遥控数据处理； 该数据输入服务单元具有功能:提供通信规约适配服务；接收各测控模块的数据并通过总线发送至数据处理服务单元；接收数据处理服务单元发送至的命令并下发给对应的测控模块。
4.根据权利要求1所述的基于数据总线的配电自动化馈线终端，其特征在于:还包括管理配置模块，该通信管理模块还具有人机交互服务单元，该人机交互服务能通过该数据总线与数据输入服务单元、数据处理服务单元和数据输出服务单元之间形成数据交互连接，该人机交互服务单元还能与管理配置模块通讯以实现对该通信管理模块的配置。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的分布式馈线终端，其特征在于:该馈线终端包括多个测控模块，该多个测控模块都装设于同一柜体内。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的分布式馈线终端，其特征在于:该馈线终端包括多个测控模块，该多个测控模块分别装设于不同柜体内。
7.基于数据总线的配电自动化馈线终端网络，其特征在于:具有多个如权利要求1至4中任一项所述的基于数据总线的配电自动化馈线终端，其特征在于:该多个馈线终端之间通过数据总线连接并形成一总线网络，该多个馈线终端之间通过遵循总线通信规约进行通信。
8.根据权利要求7所述的基于数据总线的配电自动化馈线终端网络，其特征在于:该馈线终端能作为该总线网络的一新增总线节点，通过与网络中各节点建立通信连接实现并网，设总线网络中已存在总线节点A，该馈线终端作为该总线网络的一新增总线节点C，其与总线节点A建立连接的方法包括: 步骤11，节点C广播消息； 步骤12，当网络注册表中不存在节点C时，开始建立节点A与C的单向连接； 步骤13，连接建立成功后，节点A向节点C发送同步请求消息； 步骤14，节点C收到同步请求消息后，添加节点A并与节点A建立单向连接； 步骤15，节点C向节点A发送同步确认信息； 步骤16，节点A收到同步确认信息后向节点C发送节点A在本地节点所注册的服务信息。
9.根据权利要求7所述的基于数据总线的配电自动化馈线终端网络，其特征在于:该任一服务单元在该总线网络上使用前必须向本地总线节点进行注册，并通过本地总线节点将注册信息同步至全网其它节点，其注册过程包括: 步骤21，启动所述的任一服务单元，向总线提交注册信息； 步骤22，本地总线节点判断该服务单元是否在本地节点已注册；若未注册，更新本地总线节点的注册表并初始化该服务单元信息，进而执行步骤23 ; 步骤23，根据网络拓扑结构，本地总线节点向其他总线节点发送注册表更新报文； 步骤24，其他总线节点注册表更新。
10.根据权利要求7所述的基于数据总线的配电自动化馈线终端网络，其特征在于:该任一服务单元在该总线网络上的使用遵循:服务注册一服务查找一服务使用的过程，设有所述任一服务单元中的A服务单元和B服务单元，其使用包括: 步骤31，A服务单元和B服务单元分别向总线注册； 步骤32，总线向A服务单元和B服务单元各返回注册信息； 步骤33，A服务单元向总线请求查找B服务单元； 步骤34，总线向A服务单元返回B服务单元信息； 步骤35，A服务单元向总线请求使用B服务单元且A服务单元通过总线向B服务单元发送数据； 步骤37，B服务单元接收A服务单元发送的数据并通过总线向A服务单元返回信息。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的基于数据总线的配电自动化馈线终端网络，其特征在于:该位于不同总线节点处的馈线终端中的数据输入服务单元之间、数据处理服务单元之间、数据输出服务单元之间分别能构成主备切换使用和/或均衡负载使用。
【文档编号】H02J13/00GK104505942SQ201410800321
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月19日 优先权日:2014年12月19日
【发明者】沈晓波, 陈金旺, 李祖福, 刘骏腾 申请人:厦门远通电子技术有限公司, 国家电网公司, 国网福建省电力有限公司, 国网福建省电力有限公司厦门供电公司