一种基于IEC61850标准的新型高效保护信息子站及其实现方法与流程

本发明涉及保护信息子站通信领域，具体涉及一种基于iec61850标准的新型高效保护信息子站及其实现方法。

背景技术：

当前保护信息子站装置，采用两个独立的程序模块或进程，分别为客户端进程和服务器进程。客户端进程与继电保护设备进行数据通信，服务器进程与调度中心进行数据通信。保护信息子站内部两个独立进程/模块之间，采用数据库进行信息的存储与转换。客户端进程采用61850标准规范与继电保护设备建立通信，采集继电保护设备信息，将继电保护设备数据信息经过必要的过滤后，存入本地历史数据库和实时数据库。服务器进程与调度中心交互通信，将数据库中的信息经由61850标准规范传送至调度中心，并接受调度中心的控制命令。

现有技术方案，客户端进程与服务器进程之间互相独立，信息由客户端收集后，先存储于数据库中，等待服务器进程读取。

服务器进程对数据库进行定时扫描，或者接受到来自数据库产或客户端进程产生的触发信号后，取出数据库中的信息，经由61850规范将信息上送至调度中心。

现有的技术方案存在一下几个缺点：

1.客户端与继电保护交互的原始信息，需要经过本地的解码，存储，重新编码的过程。而解码，存储，编码阶段，大量消耗cpu资源，造成信息传输的严重迟滞。

2.原始信息在结构上遭到破坏。来自继电保护设备的原始信息报文，在保护信息子站内部发生了解码，存储，数据格式转换，之后，按照新的配置文件进行索引，编码，发送。在此过程中，发生了信息的重新组合，使得原始信息的结构遭到破坏。

3.对继电保护设备来的原始信息结构进行了重新组织，破坏了原始信息结构。在出现通信故障，报文丢失的情况下，调度系统无法得知是保护信息子站的故障引起的还是继电保护设备的故障引起的。

4.当前技术方案，数据库和编解码均需要耗费大量内存。

5.当前技术方案，需要对scd文件进行解析，保证scd配置文件与最新的配置文件一致，方可正确运行。但当变电站改造扩容后，也需要更新scd配置文件，并对保护信息子站进行重新调试。而本专利所提出的方案中，变电站的扩容改造引起的scd配置文件更新，不影响保护信息子站。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种基于iec61850标准的新型高效保护信息子站装置及其实现方法。

为实现上述目的，在第一方面，本发明提供了一种基于iec61850标准的新型高效保护信息子站，，包括网关网络接口、服务器进程和间隔层网络接口。在上行通信报文传输过程中，所述间隔层网络接口用以接收继电保护设备上送的上行mms原始报文，并保持上行mms原始报文不变，所述服务器进程用以将上行mms原始报文中的域名元素转换为调度分配的保护信息子站的域名，以形成所需的上行调度mms报文并提交给网关网络接口，所述网关网络接口用以将其接收的上行mms报文经光纤以太网发送给调度，以实现上行报文的转发；

在下行通信报文传输过程中，所述网关网络接口还用以接收调度下发给继电保护设备的下行mms原始报文，并将下行mms原始报文提交给服务器进程；所述服务器进程将下行mms报文中的域名元素转换为相对应的间隔层继电保护设备域名，以形成所需的间隔层下行mms报文，并转交至间隔层网络接口；所述隔层网络接口将间隔层下行mms报文发送给继电保护设备，以实现下行报文的转发。

在第二方面，本发明还提供了一种基于iec61850标准的新型高效保护信息子站的实现方法，包括上行报文转发步骤和下行报文转发步骤，所述上行报文转发步骤包括：

步骤1.1，间隔层网络接口接收继电保护设备上送的间隔层上行mms原始报文，并保持上行mms原始报文不变；

步骤1.2，服务器进程将上行mms原始报文中的域名元素转换为调度分配的保护信息子站的域名，以形成所需的上行mms报文并提交给网关网络接口；

步骤1.3，所述网关网络接口将接收到的上行mms报文经光纤以太网发送给调度；

所述下行报文转发步骤包括：

步骤2.1，所述网关网络接口还用以接收调度下发的下行mms原始报文，并将下行mms原始报文提交给服务器进程；

步骤2.2，所述服务器进程将下行mms报文中的域名元素转换为继电保护设备域名，以形成所需的间隔层下行mms报文，转交至间隔层网络接口；

步骤2.3，所述隔层网络接口将收到的下行mms报文发送给继电保护设备。

有益效果：1.可大幅提高保护信息子站数据处理效率，处理能力。本发明中涉及的计算量仅有最多10个字节的替换，计算量非常小,相当于10个指令周期；而常规方案的处理需要解码，存储，重编码等一系列计算，其计算量以10240字节的报文计算，至少应在10000个指令周期。相比常规处理方案，其执行效率可提高至少1000倍。尤其在处理长报文时，其处理速度和效率更加突出。由此可见，本方案处理效率非常高。可实现报文的快速转发。

2.本发明忠实于继电保护设备上送的原始报文，保持原始报文的结构不变。采取了与以太网交换机类似的方案，不对原始报文进行解码，而仅对相关域名进行替换，因此保证了原始报文的结构不变。而常规方案类似于通信管理机，经过解码，存储，延时，数据重组，重编码，再发送给调度中心。上送的报文与原始报文已无任何关系，其处理的是原始报文中的信息元素。

3.快速故障定位。在发生通信故障，信息丢失，报文丢失等情况下，可明确将故障范围定位到保护信息子站或者继电保护设备。在本发明方案中，报文透明转发，保护信息子站故障时，所有报文皆无；但当部分继电保护故障时，其它继电保护设备通信不受影响。

4.本发明所使用内存资源少。只需要分配接收网络报文用2052byte的缓冲区。且报文可快速被处理，所需要的冗余量也非常小。仅需要2-3倍的冗余量。

5.本发明所提出的保护信息子站在变电站扩容改造项目中，不需要更新配置和重新调试。因本发明不依赖变电站的scd配置文件，扩容改造后的scd配置文件变更，不影响已投运的保护设备。可自适应scd文件的变更和继电保护设备的变更。

附图说明

图1是基于iec61850标准的新型高效保护信息子站的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

如图1所示，本发明实施例提供了包括网关网络接口1、服务器进程2和间隔层网络接口3。在上行通信报文传输过程中，间隔层网络接口3用以接收继电保护设备5上送的上行mms原始报文，并保持上行mms原始报文不变，服务器进程2用以将上行mms原始报文中的域名元素转换为调度4分配的保护信息子站的域名，以形成所需的上行调度mms报文并提交给网关网络接口1，网关网络接口1用以将其接收的上行mms报文经光纤以太网发送给调度4，以实现上行报文的转发；

在下行通信报文传输过程中，网关网络接口1还用以接收调度4下发给继电保护设备5的下行mms原始报文，并将下行mms原始报文提交给服务器进程2；服务器进程2将下行mms报文中的域名元素转换为相对应的间隔层继电保护设备5域名，以形成所需的间隔层下行mms报文，并转交至间隔层网络接口3；隔层网络接口3将间隔层下行mms报文发送给继电保护设备5，以实现下行报文的转发。

基于以上实施例，本发明在第二方面还提供了一种基于iec61850标准的新型高效保护信息子站的实现方法，该实现方法包括上行报文转发步骤和下行报文转发步骤，其中，上行报文转发步骤包括：

一种基于iec61850标准的新型高效保护信息子站的实现方法，其特征在于，包括上行报文转发步骤和下行报文转发步骤，所述上行报文转发步骤包括：

步骤1.1，间隔层网络接口3接收继电保护设备5上送的间隔层上行mms原始报文，并保持上行mms原始报文不变；

步骤1.2，服务器进程2将上行mms原始报文中的域名元素转换为调度分配的保护信息子站的域名，以形成所需的上行mms报文并提交给网关网络接口1；

步骤1.3，所述网关网络接口1将接收到的上行mms报文经光纤以太网发送给调度4；

所述下行报文转发步骤包括：

步骤2.1，所述网关网络接口2还用以接收调度4下发的下行mms原始报文，并将下行mms原始报文提交给服务器进程2；

步骤2.2，所述服务器进程2将下行mms报文中的域名元素转换为继电保护设备5域名，以形成所需的间隔层下行mms报文，转交至间隔层网络接口3；

步骤2.3，所述隔层网络接口将收到的下行mms报文发送给继电保护设备。

本发明实施例的方案中，计算机所做的计算量仅有最多10个字节的替换，计算量非常小，相当于10个指令周期。而常规方案的处理需要解码，存储，重编码等一系列计算，其计算量以10240字节的报文计算，至少应在10000个指令周期。相比常规处理方案，其执行效率可提高至少1000倍。尤其在处理长报文时，其处理速度和效率更加突出。由此可见，本方案处理效率非常高，可实现报文的快速转发。本技术方案忠实于继电保护设备上送的原始报文，可保证原始报文的结构不变。而常规方案类似于通信管理机，经过解码，存储，延时，数据重组，重编码，再发送给调度中心。上送的报文与原始报文已无任何关系。常规方案本质上是对原始报文中的数据信息元素进行处理。

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，其它未具体描述的部分，属于现有技术或公知常识。在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。