基于站控层GOOSE的集群测控装置间隔自动投退方法与流程

本发明属于集群测控装置技术领域，具体涉及一种基于站控层GOOSE的集群测控装置间隔自动投退方法。

背景技术：

新一代智能变电站在间隔层按照集群式测控部署，将测控间隔虚拟化，组成多集群测控装置集群的资源池，动态的分配资源池中的可用资源，并其要求是一台集群测控装置可同时运行多个测控间隔，多个集群测控装置中的测控间隔可互为备用，同一时刻一套测控运行，另一套测控备用，因此要求集群测控装置动态实时监控对应装置是否在运行状态，在一套测控装置异常情况下，另一套自动投入，且保证同一时刻只能有一套投入。

集群测控装置要求运行和备用的测控间隔具有相同的IP地址，以保证测控间隔在运行状态切换时对后台的不可见性，由于备有的测控间隔的IP地址是不可见的，因此不能通过间隔测控直接的通信进行运行状态的监控。在集群测控群运行过程中，集群测控装置是一直处于运行状态，而集群测控装置中的多个测控间隔或运行或备用，因此通过集群测控装置监测外部集群测控装置的测控间隔是否发送站控层GOOSE可直接判断外部集群测控装置的对应测控间隔是否处于运行状态。因此，根据目前的集群测控要求的测控间隔互为运行备用的要求，提出了基于站控层GOOSE的集群测控间隔自动投退方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于站控层GOOSE的集群测控装置间隔自动投退方法，以解决现有技术中被监测的测控间隔因发生异常或所在集群测控装置资源不足而退出的情况下备用测控间隔自动投入的问题。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于站控层GOOSE的集群测控装置间隔自动投退方法，包括以下步骤：

a、生成GOOSE报文的站内唯一标识的字符串，并计算该字符串的CRC值，将每个间隔的GOOSE发送控制块对应的CRC值数组逐一写给FPGA；

b、FPGA通过唯一标识的字符串的CRC值监测GOOSE报文，并通知HMI；

c、HMI收到FPGA特定唯一标识的GOOSE报文通知，HMI的测控间隔自动投退。

所述步骤a包括以下步骤：

aa、根据GOOSE报文的目的MAC地址、appID、datSet、GOCBref拼接成标识站内唯一标识的字符串，并计算该字符串的CRC值；

ab、将单间隔的所有GOOSE发送控制块都提取唯一标识字符串并计算CRC值，形成CRC值数组；

ac、将该间隔CRC值数组写给FPGA；

ad、重复上述步骤，将每个间隔的GOOSE发送控制块对应的CRC值数组逐一写给FPGA。

所述步骤b包括以下步骤：

ba、FPGA收到外边GOOSE报文，提取GOOSE报文的目的MAC地址、appID、datSet、GOCBref，并拼接为唯一标识的字符串，并计算字符串的CRC值；

bb、将计算的CRC值与收到的CRC值数组逐一比较，若都不相同，丢弃报文，若与其中某个CRC值相同，将对应位置标识bit位修改为1，退出比较程序。

所述步骤c包括以下步骤：

ca、HMI根据外部GOOSE的发送内容判断本机测控间隔的主备状态；

cb、HMI定时读取FPGA的CRC值对应的标识位数组信息；

cc、若测控间隔处于主设备状态，读取标识位数组并计算进行立即投入或延时退出测控间隔；若测控间隔处于备用状态，读取标识位数组并计算进行延时投入或立即退出测控间隔。

所述标识位数组是bit位数组，HMI读取bit数组后，清除状态设置为全0。

所述CRC值通过CRC-32算法计算获得。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：本发明所述方法具有通用性、易用性、自治性的特点，具体表现如下，

（1）通用性，第三代智能变电站的集群测控装置的所有测控间隔都包含站控层GOOSE，因此本方法具有较好的通用性；

（2）易用性，GOOSE的报文长度短，组织和解析报文都比较简单，且当前变电站内已普遍应用，实现简单；

（3）自治性，在装置对应测控间隔退出的情况下，备用间隔可自动投入，实现投入、退出状态无缝切换，无需人工干预。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种基于站控层GOOSE的集群测控装置间隔自动投退方法的FPGA外部报文CRC判别逻辑示意图；

图2是本发明实施例提供的一种基于站控层GOOSE的集群测控装置间隔自动投退方法的HMI的间隔投退判断逻辑示意图。

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。

在一台集群测控装置可运行多个测控间隔，多个集群测控装置的测控间隔互为备用的情况下，如何保证同一时刻只有一个测控间隔运行，且在运行的测控间隔异常退出的情况下怎么保证备用的测控间隔快速投入是新一代智能变电站必须解决的重要问题。

本发明一种基于站控层GOOSE的集群测控装置间隔自动投退方法，步骤A：生成GOOSE报文的站内唯一标识的字符串，并计算该字符串的CRC值，将每个间隔的GOOSE发送控制块对应的CRC值数组逐一写给FPGA；步骤B：FPGA通过CRC值监测GOOSE报文，并通知HMI；步骤C：HMI收到FPGA特定唯一标识的GOOSE报文通知，若判断集群测控外部有对应间隔测控正在运行，则退出本装置对应间隔，若判断外边该间隔测控退出，则投入集群测控的对应间隔。本发明方法实现集群测控装置群中同一间隔测控在同一时间只有一个实体运行，保证了多套测控的无缝切换，上层应用对变电站内多套间隔测控互为备份的不可见。

对以上集群测控间隔自动投退的设计步骤，具体包括以下过程：

步骤A：生成GOOSE报文的站内唯一标识的字符串，并计算该字符串的CRC值，将每个间隔的GOOSE发送控制块对应的CRC值数组逐一写给FPGA。

aa、根据GOOSE报文的目的MAC地址、appID、datSet、GOCBref拼接成标识站内唯一标识的字符串，并通过CRC32算法计算该字符串的CRC值。

提取GOOSE配置中GOOSE发送控制块中的目的MAC地址、appID、datSet、GOCBref字段，由于目的MAC地址和appID是全站唯一，datSet和GOCBref字段是测控装置内GOOSE控制块唯一，因此目的MAC地址、appID、datSet、GOCBref字段组成的字符串是全站唯一。

ab、重复aa，将单间隔的所有GOOSE发送控制块都提取唯一标示字符串并计算CRC值，形成CRC值数组。

单个测控间隔有多个GOOSE发送控制块，考虑单个GOOSE控制块的使能情况，本方法需要监控间隔中的每一个GOOSE发送控制块，因此逐一计算GOOSE发送控制块的CRC值形成CRC值数组。

ac、将该间隔CRC值数组设置给FPGA。

间隔自动投退方法的实效是在HMI程序中，即操作系统的上层应用，而FPGA工作在操作系统之下，属于数据驱动层，因此传递数据可采用共享内存或者交互报文方式，本方法采用共享内存方式，CRC值数组在内存中只能通过HMI上层应用进行写操作，FPGA只能进行CRC值数组的读操作。

ad、重复上述步骤，将每个间隔的GOOSE发送控制块对应的CRC值数组逐一写给FPGA。

集群测控由多个测控间隔组成，测控间隔自动投退方法是对多个间隔测控同时判断的，因此逐一将每个间隔的GOOSE发送控制块的CRC值数组写给FPGA。

步骤B：FPGA通过CRC值监测GOOSE报文，并通知HMI，其具体过程如图1所示。

ba、FPGA收到外边GOOSE报文，提取GOOSE报文的目的MAC地址、appID、datSet、GOCBref，并拼接为唯一标识字符串，并通过CRC32算法计算字符串的CRC值。

FPGA从外部网口获取到报文后，首先判断是不是GOOSE类型的报文，在去掉VLAN后的裸报文的MAC地址之后的两个字节即报文类型，GOOSE报文的类型固定为0x88B8，如果是GOOSE报文，则提取目的MAC地址、appID、datSet、GOCBref字段并计算其CRC32。

bb、将计算的CRC值与收到的CRC值数组逐一比较，若都不相同，丢弃报文，若与其中某个CRC值相同，将对应位置标识bit位修改为1，退出比较程序。

用CRC值和收到的CRC值数组比较时，不需要对CRC值数组的头到尾都比较一遍，对于一台集群测控装置，任意间隔之间的GOOSE发送控制块是不相同的，因此如果发现外部GOOSE的CRC值与CRC值数组中的某一个CRC值相同，将标志位置1后即可退出比较。

步骤C：HMI收到FPGA特定唯一标识的GOOSE报文通知，HMI的测控间隔自动投退，其具体过程如图2所示。

ca、HMI根据外部GOOSE的发送内容判断本机的本测控间隔的主备状态。

在智能变电站集群中对于在两台集群测控中的两个间隔测控，需要确定其间隔是主备状态，主设备优先运行，备用设备备用运行，主备状态的初始设置是后台根据集群测控装置的运行能力进行设置的。

cb、HMI定时读取FPGA的CRC值顺序对应的标识位数组信息。

CRC值数组与标识位bit数组的顺序是一一对应的，这样保证每个测控间隔的GOOSE监测与投退处理一致，HMI读取标识位数组后需要对其中的内容擦除，这样保证下次再次读取时的非0值都是FPGA新置位的。

cc、若测控间隔处于主设备状态，通过①判断是否投入该备用间隔，通过②判断是否退出该间隔；

当测控间隔处于主设备状态，需要满足立即投入和延时退出的要求，即在检测到备用测控间隔退出情况下立即投入该测控间隔，①表示在一次读标识位内容符合投入条件后立即投入，在判断备用测控间隔投入的情况下延时退出本测控间隔，保证主设备状态的测控间隔优先运行，②表示在连续三次读标识位内容相同且符合退出条件时才进行本间隔的退出操作；

若测控间隔处于备用状态，通过③判断是否投入该备用间隔，通过④判断是否退出该间隔；

当测控间隔处于主设备状态，需要满足延时投入和立即退出的要求，即在检测到主测控间隔退出情况下延时投入本测控间隔，③表示在连续三次读标识位内容相同且都符合投入条件时才进行本间隔的投入操作，在判断主测控间隔投入的情况下立即退出本测控间隔，④表示在一次读标识位内容符合退出条件后立即间隔的退出操作。

本发明方法基于GOOSE心跳报文次数来对测控间隔进行投退逻辑的判断，因此HMI读取标识位数组的实际间隔为GOOSE心跳报文时间+0.5秒，保证每次读操作都是对一个GOOSE心跳周期的操作，保证GOOSE心跳和HMI投退逻辑的同步性。

综上所述，本发明是基于站控层GOOSE的集群测控间隔自动投退方法，为新一代智能变电站背景下集群测控集群资源池中多个虚拟间隔测控互为备用，相互配合提供了一种有效的实效方案，保证了功能相同的测控间隔同一时刻只有一个在运行状态，为集群测控装置间测控间隔的无缝配合提供了一种可行的方法。

本发明方法可以保证不同集群测控装置中同一时刻只有一个虚拟测控间隔在运行状态，在运行的虚拟测控间隔正常、异常退出或后台手动退出时，备用间隔立即投入，保证后台能在任何时刻对变电站的运行状况进行安全可靠的实时监控。本发明所述方法具有通用性、易用性、自治性的特点，具体表现如下，通用性，第三代智能变电站的集群测控装置的所有测控间隔都包含站控层GOOSE，因此本方法具有较好的通用性；易用性，GOOSE的报文长度短，组织和解析报文都比较简单，且当前变电站内已普遍应用，实现简单；自治性，在装置对应测控间隔退出的情况下，备用间隔可自动投入，实现投入、退出状态无缝切换，无需人工干预。

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形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。