就地化保护三网合一共口传输方法和就地化保护系统与流程

本发明涉及就地化保护三网合一共口传输方法和就地化保护系统。

背景技术：

2015年，国家电网公司针对智能变电站二次保护控制新模式提出了具体的指导意见，提出220kv及以下电压等级间隔继电保护装置小型化、就地化无防护安装模式。就地化小型化装置可以减少数据传输中间环节，进一步提升继电保护的速动性和可靠性；就地化装置基于标准连接器实现了即插即用提升运维效率，并且取消了保护屏柜，减少建筑面积，降低了全站的建设成本。已于2016年完成智能变电站就地化线路保护装置相关标准、接口规范的制定、产品的研制、专业检测等工作，并在黑龙江、新疆、浙江、四川等运行环境较为典型的几个省份进行工程试点应用。试点运行一年来，经历了多次电网故障的考验，就地化线路保护动作正确。当前，就地化保护仅完成单间隔的线路保护装置开发和试点运行，对于跨间隔的母线保护、变压器保护由于实现模式不同，对装置的硬件结构、通信性能、数据处理能力等提出了更高的要求，现有就地化线路保护的硬件无法满足上述要求。

《国家电网公司关于印发公司继电保护技术发展纲要的通知》指出，就地化保护是继电保护技术发展的重点方向。2017年以来，国调中心多次组织各网省公司和设备制造商开展了就地化母线保护和就地化变压器保护技术方案研讨，为跨间隔的就地化母线保护、变压器保护设备研制以及就地化保护整站试点运行提供了依据。

就地化保护装置中，sv报文、goose报文和mms报文使用同一以太网口传输，所以，为了保证就地化保护动作的可靠性，以及跨间隔的就地化母线保护运行，就需要首先解决sv报文、goose报文和mms报文共口传输的问题。现有的数据传输方法一般只针对一种报文或者两种报文，并没有同时针对sv报文、goose报文和mms报文三种报文使用同一网口进行传输的传输方法。数据传输问题是就地化保护的基础，该问题无法解决，也就无法保证就地化保护的可靠性，更加无法实现跨间隔的就地化母线保护。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种就地化保护三网合一共口传输方法，用以解决sv报文、goose报文和mms报文共口传输的问题。本发明同时提供一种就地化保护系统。

为实现上述目的，本发明包括以下技术方案。

一种就地化保护三网合一共口传输方法，当在某一个时间间隔发送完某一帧sv报文时，检测接下来待发送的数据的类型，

若所述待发送的数据为goose报文或mms报文，则在下一个时间间隔到来之前发送该数据，并在所述下一个时间间隔发送下一帧sv报文；

若所述待发送的数据为sv报文，则设定该待发送的数据为所述下一个时间间隔要发送的sv报文，并且，检测对应的就地化保护子机中是否有goose报文或mms报文需要发送，如果有，则在所述下一个时间间隔到来之前发送该就地化保护装置中需要发送的goose报文或mms报文。

基于就地化保护中的sv报文、goose报文和mms报文三网合一共口输出的特点，提出了该就地化保护三网合一共口传输方法，sv报文按照一定的时间间隔进行发送，在某一个时间间隔发送完某一帧sv报文时，检测接下来待发送的数据的类型，如果是goose报文或mms报文，那么，在下一个时间间隔到来之前发送该数据，然后在下一个时间间隔发送下一帧sv报文，也就是说，在两个时间间隔之间要发送一次goose报文或mms报文，即在两次发送sv报文之间需要发送一次goose报文或mms报文；如果是sv报文，就控制该待发送的sv报文数据在下一个时间间隔到来时进行发送，并且，检测子机中是否有goose报文或mms报文需要发送，如果有，就在下一个时间间隔到来之前，即在下一个时间间隔待发送的sv报文发送之前发送子机中的goose报文或mms报文。因此，在共口数据发送时，按固定时间间隔发送sv报文，在两次sv报文发送之间要发送一次goose报文或mms报文，解决了sv报文、goose报文和mms报文共口传输的问题。该方法软件处理简单、可靠性高、易于实现，提高了就地化保护装置的可靠性，适用于就地化线路、变压器、母线等保护。

进一步地，在发送goose报文或mms报文时，goose报文的发送优先级高于mms报文的发送优先级。

进一步地，若待发送的sv报文有至少两帧，则每一个时间间隔只发送一帧数据；若待发送的goose报文或mms报文有至少两帧，则两个时间间隔之间只发送一帧数据。

一种就地化保护系统，包括至少两个就地化保护子机，各就地化保护子机之间通过通讯线路实现交互，对于任意一个就地化保护子机，当在某一个时间间隔发送完某一帧sv报文时，检测接下来待发送的数据的类型，

若所述待发送的数据为goose报文或mms报文，则在下一个时间间隔到来之前发送该数据，并在所述下一个时间间隔发送下一帧sv报文；

若所述待发送的数据为sv报文，则设定该待发送的数据为所述下一个时间间隔要发送的sv报文，并且，检测对应的就地化保护子机中是否有goose报文或mms报文需要发送，如果有，则在所述下一个时间间隔到来之前发送该就地化保护装置中需要发送的goose报文或mms报文。

进一步地，就地化保护子机包括控制模块和通讯控制器，就地化保护子机中设置有两个发送缓存区，分别为控制模块发送缓存区和通讯控制器发送缓存区，通过控制模块向通讯控制器写发送命令，实现数据的发送。

进一步地，所述当在某一个时间间隔发送完某一帧sv报文时，控制模块将控制模块发送缓存区中的待发送的数据拷贝至所述通讯控制器发送缓存区中，然后检测待发送的数据的类型，若待发送的数据为goose报文或mms报文，则向通讯控制器写发送命令。

进一步地，若就地化保护子机中有goose报文或mms报文需要发送，则控制模块将该需要发送的goose报文或mms报文下发至控制模块发送缓存区中，然后拷贝至通讯控制器发送缓存区中进行数据发送。

进一步地，在发送goose报文或mms报文时，goose报文的发送优先级高于mms报文的发送优先级。

进一步地，若待发送的sv报文有至少两帧，则每一个时间间隔只发送一帧数据；若待发送的goose报文或mms报文有至少两帧，则两个时间间隔之间只发送一帧数据。

进一步地，就地化保护子机中有报文接收缓存区，控制模块实时检测通讯控制器的接收，当有goose报文或mms报文接收时，读入所述报文接收缓存区中。

附图说明

图1是就地化保护的一种分布式布置实现方式示意图；

图2是就地化保护三网合一共口传输方法的一种具体的处理流程示意图。

具体实施方式

就地化保护三网合一共口传输方法实施例

本实施例提供一种就地化保护三网合一共口传输方法，适用于贴近一次设备布置的就地化保护装置，作为一个具体实施方式，该方法适用于贴近一次设备就地布置的就地化保护装置，采用电缆直接采样和电缆直接跳闸，对外输入输出采用标准连接器。其中，sv报文采用固定周期发送，即采用固定的时间间隔发送，本实施例中，sv报文的发送时间间隔设置为250μs，即发送sv报文的采样率固定为4khz。

在某一个时间间隔，发送某一帧sv报文，当在该时间间隔发送完该帧sv报文时，检测接下来待发送的数据的类型：

若待发送的数据为goose报文或mms报文，则在下一个时间间隔到来之前发送该数据，并在该下一个时间间隔发送下一帧sv报文。也就是说，两帧sv报文之间要固定下发一次goose报文或mms报文，进一步地，当发送goose报文或mms报文时，goose报文的发送优先级高于mms报文的发送优先级，即goose报文或mms报文同时存在时优先下发goose报文。并且，若有至少两帧sv报文需要发送，那么，多帧报文同时存在时，不管有多少帧，每一个时间间隔只能发送一帧数据，该时间间隔只下发第一帧报文，下一个时间间隔再发送第二帧报文，以此类推。若待发送的goose报文或mms报文总共有至少两帧，则两个时间间隔之间，即两帧sv报文之间只发送一帧数据，也就是说，多帧报文同时存在时也只下发第一帧报文，下一次再发送第二帧报文，每次只允许发送一帧goose报文或mms报文。

若待发送的数据为sv报文，则设定该待发送的数据为下一个时间间隔要发送的sv报文，也就是说，该待发送的数据要在下一个时间间隔发送。为了实现两帧sv报文之间要固定下发一次goose报文或mms报文，在判断完待发送的数据为sv报文后，检测对应的就地化保护子机中是否有goose报文或mms报文需要发送，在子机中主动查找是否有需要发送的goose报文或mms报文，如果有，则在下一个时间间隔到来之前，即在上述下一个时间间隔要发送的sv报文发送之前，发送该子机中需要发送的goose报文或mms报文。因此，在正常情况下若不满足两帧sv报文之间要下发一次goose报文或mms报文，那么，就在子机中主动查找是否有需要发送的goose报文或mms报文，并在发送下一帧sv报文之前将需要发送的goose报文或mms报文发送出去，以满足两帧sv报文之间要下发一次goose报文或mms报文。与上段中一样，当发送goose报文或mms报文时，goose报文的发送优先级高于mms报文的发送优先级，即goose报文或mms报文同时存在时优先下发goose报文。并且，若有至少两帧sv报文需要发送，那么，多帧报文同时存在时，不管有多少帧，每一个时间间隔只能发送一帧数据，该时间间隔只下发第一帧报文，下一个时间间隔再发送第二帧报文，以此类推。若待发送的goose报文或mms报文总共有至少两帧，则两个时间间隔之间，即两帧sv报文之间只发送一帧数据，也就是说，多帧报文同时存在时也只下发第一帧报文，下一次再发送第二帧报文，每次只允许发送一帧goose报文或mms报文。

在数据发送时，按照上述的发送策略进行发送，但是，数据接收则可以不受约束。

因此，该传输方法适用于具备sv、goose、mms三网合一共口输出功能的就地化线路保护、变压器保护、母线保护等。该传输方法适用于贴近一次设备布置的就地化保护装置，对外输入输出采用标准连接器，sv报文、goose报文和mms报文使用同一以太网口传输。通过fpga对以太网控制器进行实时控制，按固定周期发送sv报文，在两帧sv报文之间固定处理一帧goose报文或mms报文，优先处理goose报文，解决了sv报文、goose报文和mms报文共口传输的问题。该方法软件处理简单、可靠性高、易于实现，提高了就地化保护装置的可靠性。

就地化保护系统实施例

本实施例提供一种就地化保护系统，包括至少两个就地化保护子机，各就地化保护子机之间通过通讯线路实现交互。本实施例中，就地化保护系统以就地化变压器保护为例，图1为就地化变压器保护的一种具体的分布式布置示意图。系统包括主变高压侧一次开关场、主变中压侧一次开关场和主变低压侧开关柜。主变按侧配置保护子机，那么，主变高压侧配置的保护子机为主变高压侧子机，主变中压侧配置的保护子机为主变中压侧子机，主变低压侧配置的保护子机为主变低压侧子机，高压侧、中压侧和低压侧子机分别采集主变本侧模拟量和开关量信息，通过千兆光纤与其他子机组成环网，其他侧模拟量和开关量信息通过千兆光纤环网获取，各个子机独立完成全部保护功能，各子机的sv、goose、mms信息接入保护专网。其中，sv报文采用固定周期发送，即采用固定的时间间隔发送，本实施例中，sv报文的发送时间间隔设置为250μs，即发送sv报文的采样率固定为4khz。

因此，就地化保护系统的硬件结构可以采用常规系统结构，而本申请的保护点在于系统内的三网合一共口传输方法，而该方法可以作为一个功能模块，放置在各个就地化保护子机(即就地化保护装置)中，该功能模块始终处于投入状态。

由于各子机能够接收其他各子机的相关信息，那么，以下以任意一个子机为例说明数据传输的策略，该子机可以是高压侧、中压侧和低压侧子机中的任意一个。

该子机包括控制模块，该控制模块以fpga为例，并且，为了实现与以太网的通讯控制，该子机还包括通讯控制器，以以太网控制器为例。在fpga和以太网控制器的控制下实现数据传输。

三网合一共口传输方法以软件程序的形式由fpga和以太网控制器执行，为了根据数据具体传输过程进行功能划分，子机中设置有cpu中断任务和fpga发送任务，这两个任务实现数据发送，当然，子机中还有fpga接收任务，实现数据接收。并且，子机中设置有两个发送缓存区，分别为控制模块发送缓存区和通讯控制器发送缓存区，那么，控制模块发送缓存区具体为fpga发送缓存区，通讯控制器发送缓存区为以太网控制器发送缓存区。相应地，子机中设置有fpga报文接收缓存区。

fpga发送任务按一定的时间间隔执行并触发cpu中断任务，两个任务配合完成数据发送，而fpga接收任务始终执行，也就是说，fpga接收任务实时检测以太网控制器的接收，当有goose报文或mms报文接收时，读入fpga报文接收缓存区。

以下重点对报文数据发送进行具体说明。

fpga发送任务按照一定的时间间隔定时向以太网控制器写发送命令，以发送sv报文。fpga发送任务在某一个时间间隔向以太网控制器写发送命令，发送一帧sv报文。fpga发送任务实时监视以太网控制器的发送，这一帧sv报文发送完毕后立即将fpga发送缓存区的待发送的数据拷贝至以太网控制器发送缓存区中。

fpga发送任务检查待发送的数据的类型，由于fpga发送缓存区中的数据与以太网控制器发送缓存区中的数据相同，那么，fpga发送任务检测fpga发送缓存区中的数据的类型，看是否是goose报文或mms报文：

若待发送的数据为goose报文或mms报文，则向以太网控制器写发送命令，在下一个时间间隔到来之前发送该goose报文或mms报文，并在下一个时间间隔发送下一帧sv报文。也就是说，两帧sv报文之间要固定下发一次goose报文或mms报文至fpga发送缓存区，实现goose报文或mms报文的发送。进一步地，当发送goose报文或mms报文时，goose报文的发送优先级高于mms报文的发送优先级，即goose报文或mms报文同时存在时优先下发goose报文。并且，若有至少两帧sv报文需要发送，那么，多帧报文同时存在时，不管有多少帧，每一个时间间隔只能发送一帧数据，该时间间隔只下发第一帧报文，下一个时间间隔再发送第二帧报文，以此类推。若待发送的goose报文或mms报文总共有至少两帧，则两个时间间隔之间，即两帧sv报文之间只发送一帧数据，也就是说，多帧报文同时存在时也只下发第一帧报文，下一次再发送第二帧报文，每次只允许发送一帧goose报文或mms报文。

若待发送的数据为sv报文，则将该sv报文认定为下一个时间间隔要发送的sv报文，在下一个时间间隔到来时发送，不再写发送命令。并且，cpu中断任务检查子机中是否有goose报文或mms报文需要发送，即在子机中主动查找是否有需要发送的goose报文或mms报文，如果有，将goose报文或mms报文下发至fpga发送缓存区，在下一个时间间隔到来之前，即在下一个时间间隔要发送的sv报文发送之前，发送该子机中需要发送的goose报文或mms报文。因此，在正常情况下若不满足两帧sv报文之间要下发一次goose报文或mms报文，那么，就在子机中主动查找是否有需要发送的goose报文或mms报文，并在发送下一帧sv报文之前将需要发送的goose报文或mms报文发送出去，以满足两帧sv报文之间要下发一次goose报文或mms报文。与上段中一样，当发送goose报文或mms报文时，goose报文的发送优先级高于mms报文的发送优先级，即goose报文或mms报文同时存在时优先下发goose报文。并且，若有至少两帧sv报文需要发送，那么，多帧报文同时存在时，不管有多少帧，每一个时间间隔只能发送一帧数据，该时间间隔只下发第一帧报文，下一个时间间隔再发送第二帧报文，以此类推。若待发送的goose报文或mms报文总共有至少两帧，则两个时间间隔之间，即两帧sv报文之间只发送一帧数据，也就是说，多帧报文同时存在时也只下发第一帧报文，下一次再发送第二帧报文，每次只允许发送一帧goose报文或mms报文。

cpu中断任务将sv报文下发至fpga发送缓存区，这里的sv报文是下一个时间间隔要发送的数据。

另外，cpu中断任务还检查fpga报文接收缓存区，有报文读取并处理。

图2给出就地化保护三网合一共口传输方法的一种具体的处理流程，当然，这只是一种具体的实现过程，本发明并不局限于该具体过程。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。