专利名称：运行供电系统的子站的方法
技术领域：
本发明涉及用于供电系统的子站的子站设备。这种子站设备可以包括用于测量、 切换、保护和/或控制供电系统的电气组件或分支的保护和/或控制设备。
背景技术：
现有技术子站设备包括用于处理消息的数据内容的处理模块，并被配置为使用设备特定物理地址来与其他子站设备进行通信。现有技术子站设备需要昂贵但易于出错的工程过程。每个子站设备需要使用供应商(vender)供应的工具而被分离地配置。在每个设备的参数集中包括其他子站设备的设备特定物理地址，例如MAC地址(MAC 媒体接入控制地址)。这些地址用于通信，例如用于根据IEC61850标准来发送GOOSE消息(GOOSE 面向通用对象系统环境)。由于物理地址是设备特定的并且通常不是可更改的，因此单个子站设备的替换还需要与被替换的子站设备相连接的所有其他子站设备的重新配置。例如，如果需要替换子站设备，则需要标识并重新配置被配置为将消息发送至被替换的子站设备的旧MAC地址的其他子站设备。
发明内容
本发明的目的是提供一种在设备替换的情况下需要更少重新配置努力的子站设备。根据本发明，该目的由包括权利要求1的特征的子站设备实现。根据本发明，所述子站设备包括地址转换模块，用于将与设备相关的物理地址转换为与设备无关的虚拟地址，并且反之亦然。本发明的实质优势在于包括外部通信从内部数据内容处理的去耦合。可以仅基于虚拟地址来执行数据内容处理。由此，如果旧子站设备被新子站设备替换，则不需要更新其余子站设备的处理模块，这是由于其余子站设备的处理模块可以基于旧虚拟地址来继续其处理算法。仅地址转换模块需要通过更新保持不变的虚拟地址与新物理地址之间的分配而被修改。然而，可以容易地执行该更新。例如，如果转换模块使用包括虚拟和物理地址对的路由表，其中虚拟和物理地址对中的每一个将物理地址和对应的虚拟地址进行相关，则该更新仅需要单个地址对的交换。显而易见，其余路由表可以保持不变。换言之，更新仅需要单个物理地址与路由表中的单个条目的交换。优选地，每个子站设备在接收到包括其路由表的新地址对的更新消息之后更新其自身。优选地，地址转换模块被配置为通过利用对应的虚拟地址替换输入消息中包括的所有物理地址来修改该输入消息，该输入消息不是更新消息。优选地，地址转换模块将修改后的消息转发至处理模块。此外，优选地，地址转换模块通过利用对应的物理地址替换输出消息中包括的所有虚拟地址来修改该输出消息，该输出消息由处理模块提供并且不是更新消息。然后，地址转换模块可以将修改后的消息传输至(一个或多个)接收方。
根据另一优选实施例，地址转换模块可访问包括虚拟和物理地址对的路由表。每个地址对将物理地址和对应的虚拟地址进行相关。路由表可以存储在位于子站设备之一中的中央存储器中。在这种情况下，所有其他子站设备也应当可访问中央存储器。备选地，每个子站设备包括用于存储路由表的其自身的存储器。在后一种情况下，优选地，转换模块被配置为在接收到包括具有新设备的物理地址和旧设备的虚拟地址的地址对的更新消息时更新其路由表，该旧设备已经被新设备替换。优选地，这种更新消息由新设备在初始化之后生成。优选地，物理地址是媒体接入控制地址。MAC地址是由制造商分配给大多数网络适配器或网络接口卡且在媒体接入控制协议子层中使用的唯一标识符。MAC地址还被称作以太网硬件地址(EHA)、硬件地址或适配器地址。本发明还涉及一种供电系统的子站。根据优选实施例，各子站设备中的每一个包括用于在通信网络上进行通信的与设备相关的物理地址。此外，除了与设备相关的物理地址之外，各子站设备中的每一个还被分配与设备无关的虚拟地址。各子站设备中的每一个中的地址转换模块将物理地址转换为虚拟地址，并且反之亦然。各子站设备中的每一个中的处理模块基于虚拟地址来对消息的内容进行内部处理。各子站设备经由基于物理地址转发消息的通信网络彼此连接。本发明还涉及一种运行供电系统的子站的方法。优选地，子站设备经由通信网络来对消息进行交换，其中，所述消息指示相应发送方的物理地址和/或相应(一个或多个)接收方的物理地址。在接收到消息时，每个子站设备利用对应的虚拟地址来替换消息中包含的物理地址，并基于虚拟地址来对消息进行内部处理。子站设备还可以仅基于虚拟地址来处理输出消息，并在经由通信网络传输消息之前利用对应的物理地址替换所有虚拟地址。子站设备可以使用包括物理地址和对应虚拟地址的对的路由表，并可以利用对应的虚拟地址来替换物理地址，并且反之亦然利用指代路由表中的条目的对应物理地址来替换虚拟地址。在利用新子站设备替换旧子站设备时，优选地，新设备公布包括其物理地址和旧设备的虚拟地址的地址对。其他子站设备将接收该新地址对，并可以自动更新其路由表，以基于新地址对来发送和接收其他消息。
为了容易理解获得本发明的上述和其他优势的方式，将参照在附图中示意的本发明的具体实施例，提出以上简要描述的本发明的更具体描述。在理解这些附图仅描绘了本发明的典型实施例并因此不应被认为限制本发明的范围的情况下，将使用附图，利用附加特征和细节，描述和解释本发明，在附图中
图1示出了本发明的子站的示例性实施例；
图2示出了图1所示的子站的路由表的示例性实施例；
图3和4以示例性方式示出了消息在图1所示的子站的子站设备之间的传输；
图5以示例性方式示出了图1所示的子站的子站设备的替换以及后续的自动重新配置；
图6示出了图1所示的子站的更新的路由表的示例性实施例；以及图7示出了参照OSI模型的子站设备的示例性实施例。将参照附图来最佳地理解本发明的优选实施例，其中，贯穿整个附图，相似的部分由相似的参考标记表示。
具体实施例方式将容易理解，如在此处的附图中总体描述和示意的本发明的消息修改步骤可以在广泛范围的不同消息修改步骤中变化。因此，图1至7中表示的本发明的示例性实施例的以下更详细描述并不意在限制要求保护的本发明的范围，而是仅表示本发明的当前优选实施例。图1示出了供电系统的子站10的示例性实施例。子站10包括由通信网络30连接的多个子站设备20、21、22和23。子站设备可以是用于切换、保护和/或控制供电系统的现场设备。每个子站设备被分配用于在通信网络30上进行通信的与设备相关的物理地址。 子站设备20至23的与设备相关的物理地址分别由参考标记PAl至PA4表示。除了与设备相关的物理地址外，每个子站设备还被分配与设备无关的虚拟地址。 子站设备20至23的与设备无关的虚拟地址分别由参考标记VAl至VA4表示。每个子站设备包括地址转换模块40，用于将物理地址转换为虚拟地址，并且反之亦然；以及处理模块50，用于对消息的数据内容进行内部处理。由处理模块50执行的内部处理基于子站设备20至23的虚拟地址VAl至VA4。然而，基于与设备相关的物理地址PAl至PA4来管理通信网络30上的通信。每个地址转换模块40可访问内部路由表60，该内部路由表60包括虚拟和物理地址对，每个地址对将物理地址PAl至PA4之一与对应的虚拟地址VAl至VA4进行相关。在图2中示出了路由表60的示例性实施例。路由表60中的每一行包括地址对， 该地址对包括物理地址和对应的虚拟地址。图3以示例性方式示出了消息M (PAU PA2)从子站设备20至子站设备21的传输。消息M (PA1、PA2)指示发送子站设备20的物理地址PAl和接收子站设备21的物理地址 PA2。在接收到消息M (PAU PA2)时，子站设备21的地址转换模块40利用对应的虚拟地址VAl和VA2来替换接收到的消息M (PAU PA2)中包含的物理地址PAl和PA2，并生成修改后的消息M (VA1、VA2)。使用图2所示的路由表60来执行地址的交换。然后，将修改后的消息M (VAUVA2)转发至子站设备21的处理模块50，并在该处理模块50中处理修改后的消息M (VA1、VA2)。图4以示例性方式示出了应答消息从子站设备21至子站设备20的传输。首先， 子站设备21的处理模块50分析接收到的消息M (VA1、VA2)，处理数据，并基于被分配给子站设备20和21的虚拟地址VAl和VA2来生成输出消息。所生成的输出消息由图4中的参考标记M (VA2、VA1)表示。因此，消息M (VA2、VA1)指示发送子站设备21的虚拟地址VA2 和接收子站设备20的虚拟地址VAl。
子站设备21的处理模块50将输出消息M (VA2、VAl)转发至子站设备21的地址转换模块40。地址转换模块40通过利用对应的物理地址PAl和PA2替换虚拟地址VAl和 VA2来修改输出消息M (VA2、VA1)。因此，地址转换模块40生成仅包括物理地址的修改后的输出消息M (PA2、PA1)。然后，地址转换模块40将修改后的消息M (PA2、PA1)传输至接收方，即，子站设备20。图5以示例性方式示出了在由新子站设备沈替换子站设备20之后图1的子站 10。新子站设备26包括与旧子站设备20的物理地址PAl不同的物理地址PA6。在替换子站设备时，新子站设备沈(自动地或由个人触发地)公布包括其自身物理地址PA6和旧子站设备20的虚拟地址VAl的地址对(PA6、VAl )。其他子站设备21至23接收地址对(PA6、VA1)，并更新其路由表60’。这允许基于物理地址PA6来与新子站设备沈进一步通信。数据的内部处理可以基于先前被分配给子站设备20且现在被分配给新子站设备沈的虚拟地址VA1。在图6中示出了更新的路由表 60’的示例性实施例。再次，路由表60’中的每一行包括地址对，该地址对包括物理地址和对应的虚拟地址。图7以示例性方式示出了地址转换模块40和处理模块50分别可以由地址转换层 40’和处理层50’包括。优选地，这两个层40’和50’属于根据OSI参考模型(0SI 开放系统互连参考模型)的OSI层7 (应用层)。优选地，地址转换层40’可直接访问OSI层2 (数据链路层)，以允许消息中包含的物理和虚拟地址的交换。参考标记 10 子站
20 - 23 子站设备 26新子站设备
30通信网络
40地址转换模块
40’ 地址转换层 50处理模块
50’ 处理层 60内部路由表
60’ 更新的内部路由表 M消息
PAl - PA6与设备相关的物理地址 VAl - VA6与设备无关的虚拟地址
权利要求
1.用于供电系统的子站(10)的子站设备(20、21、22、23、26)，-其中，所述子站设备被配置为使用与设备相关的物理地址(PAl — PA6)来与所述子站的其他子站设备进行通信，以及-其中，所述子站设备包括用于处理消息的数据内容的处理模块， 其特征在于，-所述子站设备还包括地址转换模块(40)，用于将所述与设备相关的物理地址转换为与设备无关的虚拟地址(VAl - VA5)，并且反之亦然，-其中，所述处理模块(50)连接至所述地址转换模块，并被配置为基于所述虚拟地址来处理消息。
2.根据权利要求1所述的子站设备，其特征在于，-所述地址转换模块被配置为通过利用对应的虚拟地址替换输入消息(Μ (PAUPA2)) 中包括的物理地址来修改该输入消息(Μ (PA1、PA2))，以及-其中，所述地址转换模块还被配置为将修改后的消息(M (VA1、VA2))转发至所述处理模块。
3.根据前述权利要求中任一项所述的子站设备，其特征在于，-所述地址转换模块被配置为通过利用对应的物理地址替换输出消息(M (VA2、VA1)) 中包括的虚拟地址来修改该输出消息(M (VA2、VAl))，所述输出消息(M (VA2、VAl))由所述处理模块提供，以及-所述地址转换模块还被配置为将所述修改后的消息(Μ (PA2、PA1))传输至一个或多个接收方。
4.根据前述权利要求中任一项所述的子站设备，其特征在于，所述地址转换模块能够访问包括虚拟和物理地址对的路由表(60)，每个地址对将物理地址和对应的虚拟地址进行相关。
5.根据权利要求4所述的子站设备，其特征在于， 所述路由表存储在所述子站设备的存储器中。
6.根据权利要求5所述的子站设备，其特征在于，所述地址转换模块被配置为在接收到包括具有新设备的物理地址和旧设备的虚拟地址的地址对的更新消息时更新其路由表，所述旧设备已经被所述新设备替换。
7.根据前述权利要求中任一项所述的子站设备，其特征在于， 所述物理地址是媒体接入控制地址。
8.供电系统的子站(10)，所述子站包括根据前述权利要求中任一项所述的至少两个子站设备(20、21、22、23、26)，其特征在于，-所述子站设备中的每一个包括用于在通信网络(30)上进行通信的与设备相关的物理地址(Pl — PA6)，-除了所述与设备相关的物理地址之外，所述子站设备中的每一个还被分配与设备无关的虚拟地址(VAl - VA5)，-所述子站设备中的每一个包括地址转换模块(40)，用于将物理地址转换为虚拟地址并且反之亦然，以及-所述子站设备中的每一个包括处理模块(50)，用于基于虚拟地址来对消息的数据内容进行内部处理，-其中，所述子站设备连接至所述通信网络，所述通信网络基于物理地址来转发消息。
9.运行供电系统的子站(20、21、22、23、26)的方法，其特征在于，-子站设备经由通信网络(30)来交换消息，所述消息指示相应发送方的物理地址和/ 或相应接收方的物理地址，-其中，在接收到消息时，每个子站设备利用对应的虚拟地址来替换接收到的消息中包含的物理地址，并基于所述虚拟地址来对接收到的消息进行内部处理。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，-每个子站设备基于虚拟地址来对输出消息进行内部处理，并在经由所述通信网络来传输消息之前利用对应的物理地址来替换所有虚拟地址。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述子站设备基于包括物理地址和对应的虚拟地址的对的路由表中的条目，利用对应的虚拟地址来替换物理地址，并且反之亦然利用对应的物理地址来替换虚拟地址。
12.根据前述权利要求9至11中任一项所述的方法，其特征在于，-当利用新子站设备替换旧子站设备时，所述新子站设备公布包括其自身物理地址和旧设备的虚拟地址的地址对(PA6、VA1)，-其中，接收地址对的其他子站设备更新其路由表，以基于包括新地址对的更新的路由表来发送和接收其他消息。
全文摘要
本发明尤其涉及一种用于供电系统的子站(10)的子站设备(20、21、22、23、26)，其中，所述子站设备被配置为使用与设备相关的物理地址(PA1－PA6)来与所述子站的其他子站设备进行通信，以及其中，所述子站设备包括用于处理消息的数据内容的处理模块。根据本发明的实施例，所述子站设备还包括地址转换模块(40)，用于将所述与设备相关的物理地址转换为与设备无关的虚拟地址(VA1－VA5)，并且反之亦然。优选地，所述处理模块(50)连接至所述地址转换模块，并被配置为基于所述虚拟地址来处理消息。
文档编号H04L29/12GK102484657SQ200980161491
公开日2012年5月30日 申请日期2009年9月16日 优先权日2009年9月16日
发明者格德斯 C., 霍加 C. 申请人:西门子公司