一种精准切负荷系统及其通信方法、接入装置与流程

本发明实施例涉及电力系统
技术领域：
，尤其涉及一种精准切负荷系统及其通信方法、接入装置。
背景技术：
：常规的安全稳定控制系统中一个控制终端就要占用一个2m通道，当接入的控制终端数量较多时，若每个控制终端都独占一个2m通道，则需占用大量的通信带宽，不利于节省投资。精准切负荷系统能够将分散性的电力用户可中断负荷集中起来进行毫秒级精准控制，实施灵活调节，达到电力供需瞬时平衡。现有的精准切负荷系统通常可以分为三层，即控制主站层、控制子站层和终端用户接入层。然而，现有的精准切负荷系统中并没有具体能够实现控制子站层和终端用户接入层数据交互的接入装置，对于精准切负荷系统的可靠性也没有涉及。技术实现要素：本发明提供一种精准切负荷系统及其通信方法、接入装置，能够在解决常规的安全稳定控制系统方案通信带宽占用过多的问题的同时，提高可靠性，节约投资成本，并降低维护难度。第一方面，本发明实施例提供了一种接入装置，包括：两路e1接口、八路光纤接口、中央处理器cpu和现场可编程逻辑门阵列fpga；其中，两路e1接口分别与控制子站的a套控制装置和b套控制装置连接；八路光纤接口分别与八个控制终端连接；fpga包括八组光纤收发模块和两组e1收发模块，八组光纤收发模块分别通过串行接口与八路光纤接口连接，两组e1收发模块分别通过串行接口与两路e1接口连接，每组光纤收发模块中均设置有复位子模块，每组e1收发模块中均设置有复位子模块；cpu通过并行总线与fpga连接。可选的，fpga还包括与cpu连接的看门狗模块；看门狗模块，用于在确认cpu故障后，复位接入装置；cpu，用于在确认fpga故障后，且复位次数小于或者等于3，复位接入装置。可选的，光纤收发模块的物理层采用8b10b的编码方式，通讯速率为32.768mbits/s；e1收发模块的物理层符合itu-tg.703规范，通讯速率为2mbits/s，误码率小于10－8。可选的，复位子模块，用于在确认复位子模块对应的e1收发模块或者光纤收发模块故障后，单独复位该复位子模块对应的e1收发模块或者光纤收发模块。第二方面，本发明实施例还提供了一种精准切负荷系统，包括：具有如本发明实施例第一方面任一的接入装置、控制子站，以及至少一个控制终端。第三方面，本发明实施例还提供了一种精准切负荷系统的通信方法，方法适用于具有如本发明实施例第二方面的精准切负荷系统，方法包括：接收控制子站发送的下行数据；采用复用算法对下行数据进行处理；向控制终端发送处理后的下行数据；其中，下行数据为两帧数据帧或者两帧命令帧，处理后的下行数据为两帧数据帧或者两帧命令帧，两帧数据帧或者两帧命令帧分别对应控制子站的a套控制装置和b套控制装置。可选的，还包括：接收控制终端发送的上行数据；采用复用算法对上行数据进行处理；向控制子站发送处理后的上行数据；其中，上行数据和处理后的上行数据为一帧数据帧。可选的，命令帧的长度为12个字，每个字包括16个bit；命令帧包括：长度为1个字的帧头、长度为8个字的控制命令、长度为1个字的总体信息、长度为1个字的发送序号和长度为1个字的循环冗余校验crc校验码，控制命令中包括正码和反码。可选的，数据帧的长度为12个字，每个字包括16个bit；数据帧包括：长度为1个字的帧头、长度为8个字的数据信息、长度为1个字的总体信息、长度为1个字的发送序号和长度为1个字的crc校验码。第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如本发明实施例第三方面任一的精准切负荷系统的通信方法。本发明提供的接入装置包括：两路e1接口、八路光纤接口、中央处理器cpu和现场可编程逻辑门阵列fpga；其中，两路e1接口分别与控制子站的a套控制装置和b套控制装置连接；八路光纤接口分别与八个控制终端连接；fpga包括八组光纤收发模块和两组e1收发模块，八组光纤收发模块分别通过串行接口与八路光纤接口连接，两组e1收发模块分别通过串行接口与两路e1接口连接，每组光纤收发模块中均设置有复位子模块，每组e1收发模块中均设置有复位子模块；cpu通过并行总线与fpga连接。由于接入装置能够在通过fpga、两路e1接口和八路光纤接口实现数据的收发，适用于实际工程，同时fpga的每组光纤收发模块中均设置有复位子模块、每组e1收发模块中均设置有复位子模块，提升了接入装置的可靠性，因此能够在解决常规的安全稳定控制系统方案通信带宽占用过多的问题的同时，节约投资成本，并降低维护难度。附图说明图1是本发明实施例提供的一种精准切负荷系统的结构示意图；图2是本发明实施例提供的一种接入装置的结构示意图；图3是本发明实施例提供的一种精准切负荷系统的通信方法的流程示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。需要说明的是，本公开中术语“系统”和“网络”在本文中常被可互换使用。本发明实施例中提到的“和/或”是指包括一个或更多个相关所列项目的任何和所有组合。本发明的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于限定特定顺序。还需要说明是，本发明下述各个实施例可以单独执行，各个实施例之间也可以相互结合执行，本发明实施例对此不作具体限制。下面，对精准切负荷系统、通信方法、接入装置及其技术效果进行详细描述。图1为本发明实施例提供的一种精准切负荷系统的结构示意图，包括：控制主站层、控制子站层和终端用户接入层。控制主站层包括控制主站10，控制主站10分为a套控制装置和b套控制装置。控制主站10通常为设在直流落点换流站近区通道条件好的500kv交流汇集站，控制主站10可以接收上级稳控系统发送的切负荷指令，并进行负荷分配，下发切负荷指令。控制子站层包括控制子站20，控制子站20分为a套控制装置和b套控制装置。控制子站20和控制主站10通过sdh2m线路连接。控制子站20通常为设在负荷集中区域的500kv交流站和/或220kv交流站。控制子站20可以收集本地区可切负荷量信息，并将可切负荷量信息发送至控制主站10，并执行控制主站装置发送的切负荷指令。终端用户接入层包括接入装置30和至少一个控制终端31。接入装置30与控制子站20通过同步数字体系(synchronousdigitalhierarchy，sdh)设备连接，每个接入装置最多可以与八个控制终端31连接。图2为本发明实施例提供的一种接入装置的结构示意图，包括：两路e1接口300、八路光纤接口301、中央处理器(centralprocessingunit，cpu)302和现场可编程逻辑门阵列(fieldprogrammablegatearray，fpga)303。两路e1接口300分别与控制子站20的a套控制装置和b套控制装置通过e1通道连接；八路光纤接口301分别与八个控制终端31通过专用光纤通道连接；fpga303包括八组光纤收发模块(图2中分别以光纤-1、光纤-2、…、光纤-8标示)和两组e1收发模块(图2中分别以e1-1和e1-2标示)，八组光纤收发模块分别通过串行接口与八路光纤接口301连接，两组e1收发模块分别通过串行接口与两路e1接口300连接，每组光纤收发模块中均设置有复位子模块，每组e1收发模块中均设置有复位子模块；复位子模块用于在确认复位子模块对应的e1收发模块或者光纤收发模块故障后，单独复位该复位子模块对应的e1收发模块或者光纤收发模块。由于复位子模块独立存在，能够被cpu控制用以实现模块的单独复位，不影响其他通信链路，从而解决由于fpga受到干扰而导致的某个通信链路中断问题，提高了可靠性；cpu302通过并行总线与fpga303连接，同时写入需要发送的数据并控制发送。接入装置30可以接收控制子站20的a套控制装置和b套控制装置发送的下行数据，并转发下行数据至接入该接入装置30的所有控制终端31；接入装置30还可以接收接入该接入装置30的所有控制终端31发送的上行数据，并转发上行数据至控制子站20的a套控制装置和b套控制装置。其中，下行数据可以为数据帧和/或命令帧；上行数据可以为数据帧。具体的，接入装置30接收控制子站20的a套控制装置和b套控制装置发送的下行数据，并转发下行数据至接入该接入装置30的所有控制终端31的工作过程为：接入装置30的两路e1接口300接收控制子站20的a套控制装置和b套控制装置发送的下行数据，fpga303中的两组e1收发模块读取该下行数据，并将下行数据发送至cpu302进行处理，得到对应光纤通道的数据后反馈给fpga303，fpga303中的八组光纤收发模块通过八路光纤接口301将该下行数据发送至接入该接入装置30的所有控制终端31。接入装置30接收接入该接入装置30的所有控制终端31发送的上行数据，并转发上行数据至控制子站20的a套控制装置和b套控制装置的工作过程为：接入装置30的八路光纤接口301接收接入该接入装置30的所有控制终端31发送的上行数据，fpga303中的八组光纤收发模块读取该上行数据，并将上行数据发送至cpu302进行处理，得到对应e1通道的数据后反馈给fpga303，fpga303中的两组e1收发模块通过两路e1接口300将该上行数据至控制子站20的a套控制装置和b套控制装置。其中，光纤收发模块的物理层采用8b10b的编码方式，通讯速率为32.768mbits/s；e1收发模块通过75欧姆同轴电缆不平衡方式与sdh设备通讯，e1收发模块的物理层符合itu-tg.703规范，通讯速率为2mbits/s，误码率小于10－8。另外，fpga303与八路光纤接口301通讯的链路层协议为自有协议，与两路e1接口300通讯的链路层协议为高级数据链路控制(high-leveldatalinkcontrol，hdlc)协议。进一步地，如图2所示，fpga303还包括与cpu302连接的看门狗模块305；看门狗模块305，用于在确认cpu302故障后，复位接入装置30。具体的，cpu302按照固定的周期定时去喂狗，若cpu302超过预设时间未喂狗，则看门狗模块305确认cpu302故障，看门狗模块305复位接入装置30，如此，能够有效防止cpu302受干扰死机或者cpu302访问fpga303的总线受干扰导致的通信长时间中断，提高了可靠性。cpu302，用于在确认fpga303故障后，且复位次数小于或者等于3，主动复位接入装置30。具体的，以初始状态为例，cpu302只要曾经收到过两路e1接口300和/或八路光纤接口301发送的任意一路正确数据，后面持续tnr时间收不到一帧正确的两路e1接口300和/或八路光纤接口301数据，则cpu302确认fpga303故障，cpu302主动复位接入装置30，并在非易失存储器中记录下1次复位次数；复位后还是持续tnr时间收不到一帧正确的两路e1接口300和/或八路光纤接口301数据，则cpu302再次主动复位接入装置30，并又在非易失存储器中记录下1次复位次数；若复位后还是持续tnr时间收不到一帧正确的两路e1接口300和/或八路光纤接口301数据，则再执行一次复位操作并记录复位次数。当记录的复位次数为3，即使后续仍旧持续tnr时间收不到一帧正确的两路e1接口300和/或八路光纤接口301数据，也不再执行复位操作；如果复位后收到一帧正确的两路e1接口300和/或八路光纤接口301数据，则cpu302将非易失存储器中记录的复位次数清0。本发明实施例提供一种接入装置，包括：两路e1接口、八路光纤接口、中央处理器cpu和现场可编程逻辑门阵列fpga；其中，两路e1接口分别与控制子站的a套控制装置和b套控制装置连接；八路光纤接口分别与八个控制终端连接；fpga包括八组光纤收发模块和两组e1收发模块，八组光纤收发模块分别通过串行接口与八路光纤接口连接，两组e1收发模块分别通过串行接口与两路e1接口连接，每组光纤收发模块中均设置有复位子模块，每组e1收发模块中均设置有复位子模块；cpu通过并行总线与fpga连接。由于接入装置能够在通过fpga、两路e1接口和八路光纤接口实现数据的收发，适用于实际工程，同时fpga的每组光纤收发模块中均设置有复位子模块、每组e1收发模块中均设置有复位子模块，提升了接入装置的可靠性，因此能够在解决常规的安全稳定控制系统方案通信带宽占用过多的问题的同时，节约投资成本，并降低维护难度。图3为本发明实施例提供的一种精准切负荷系统的通信方法的流程示意图，该方法适用于上述实施例中的精准切负荷系统，如图3所示，方法包括如下步骤：s101、接入装置接收控制子站发送的下行数据。下行数据可以为数据帧或者命令帧。其中，数据帧可以为可切负荷量信息、功率信息、状态信息等数据信息，命令帧可以为切负荷指令、恢复符合指令等指令信息。s102、接入装置采用复用算法对下行数据进行处理。s103、接入装置向控制终端发送处理后的下行数据。当下行数据为数据帧时，处理后的下行数据也为数据帧；当下行数据为命令帧时，处理后的下行数据也为命令帧。具体的，接入装置给接入该接入装置的所有控制终端发送处理后的下行数据均是同一时刻发送的。s104、接入装置接收控制终端发送的上行数据。上行数据为数据帧。具体的，接入装置接收接入该接入装置的所有控制终端发送的上行数据均是同一时刻接收的。s105、接入装置采用复用算法对上行数据进行处理。s106、接入装置向控制子站发送处理后的上行数据。由于上行数据为数据帧，因此处理后的上行数据也为数据帧。另外，接入装置将处理后的上行数据按一定的时间间隔tval轮询送给控制子站的a套控制装置和b套控制装置，在tval时间间隔内，上送给控制子站的a套控制装置和b套控制装置的数据是同一个光纤接口收到的数据，如此，可以防止通道上偶发的丢一帧现象导致某个控制终端的信息上送不及时的问题，提高了可靠性。进一步地，表1为下行数据、处理后的下行数据、上行数据和处理后的上行数据的基本信息。表1其中，k、l、m、n可根据实际工程需要进行具体约定，但需满足下述原则：从表1中可以看出，控制子站向接入装置发送下行数据的通信频率为k帧/秒，具体的控制子站的a套控制装置和b套控制装置每次通信时分别各发一帧，每帧的长度为12个字，每个字包括16个bit。接入装置处理后到控制终端的下行数据每次通信时分别各发两帧，即第1帧为控制子站a套控制装置所发信息，第2帧为b套控制装置所发信息。控制终端向接入装置发送的上行数据同理，为了简洁，此处不再赘述。同时从表1可以看到，接入装置收发数据的时间间隔固定、且帧长固定，可以有效防止饱和攻击和溢出攻击，提高了可靠性。另外，本发明实施例所涉及的数据的发送和接收都采用定时间间隔的方式，间隔时间小于或者等于通信频率的倒数。进一步地，本发明实施例还对分别对下行数据、处理后的下行数据、上行数据和处理后的上行数据的帧内容进行了定义。其中，表2为控制子站向接入装置发送的下行数据的帧内容。表2表3为接入装置向控制终端发送的处理后的下行数据的帧内容。表3表4为控制终端向接入装置发送的上行数据的帧内容。表4按字偏移数据帧0帧头(0x440a)1本控制终端的i类负荷可切量低字2本控制终端的i类负荷可切量高字3本控制终端的ii类负荷可切量低字4本控制终端的ii类负荷可切量高字5本控制终端的iii类负荷可切量低字6本控制终端的iii类负荷可切量高字7本控制终端的异常信息字8本控制终端的识别码9总体信息10发送序号(0～(m-1))11校验码(以上11个字的crc)表5为接入装置向控制子站发送的处理后的上行数据的帧内容。表5需要说明的是，可以为切负荷类别命令，低字节表示正码，高字节表示反码，具体命令码的定义根据工程的不同而不同，接入装置仅需要校验格式是否正确，无需校核具体内容。对应表2和表3的内容可知，当控制子站需要向1-8个控制终端的任意一个发送切负荷命令时，示例性的，控制子站需要向第a个控制终端发送切负荷命令，则控制子站下发的帧为命令帧，命令帧中按字偏移a的位置所填数据格式为其余控制终端命令位置填0。发送序号每发一帧就加1，加到最大值后下一次发送时变为0，再依次循环。接收侧的设备根据本次接收到的帧中的发送序号和上一次的是否一致来判断是否为重复的数据，防止硬件出问题后一直发送重复数据而接收侧设备无法识别的问题。总体信息为1个字，共16个bit，每个bit位表示不同的含义。其中，表6为接入装置与控制子站之间传输的帧的总体信息(即表2和表5中对应的总体信息)定义。表6其中，收e1通道不成功指的是接收侧设备连续te时间收不到发送侧设备发送的有效新数据后，复位硬件接收模块，如果经3次复位后还是收不到，则不再复位，并在发送数据的总体信息里告知发送侧设备；若收到有效的新数据后，该bit位立即清0。发送侧设备看到接收侧设备复位3次后还是收不到数据的标志后，延时te时间复位硬件发送模块，复位后再延时t时间再看收e1通道不成功标志是否还在，还在的话继续复位，最多复位3次。t1与te的关系应满足t1＞6te。表7为接入装置与控制终端之间传输的帧的总体信息(即表3和表4中对应的总体信息)定义。表7其中，当控制子站需要向1～8个控制终端的任意一个发送切负荷命令时，假设为需要向第a个终端发送切负荷命令，则接入装置给第a个控制终端发送命令帧。给其他控制终端下发数据帧(除帧头、总体信息、发送序号、校验码外其余位置都填0)，同时将总体信息中的“发送给光纤通道的数据中e1通道数据有效”位置填0。接入装置在给控制终端发送数据时，检查上一个接收到的控制子站发送的数据的状态，若收到新的有效数据，则将“e1通道收到新的有效数据”，否则置0。若上一个接收控制子站发送的数据为新的命令数据，则将“e1通道收到新命令”置1，否则置0。另外，控制终端经接入装置收到控制子站的a套控制装置和b套控制装置发送切负荷命令时，可独立进行多帧确认，多帧确认的方法为在tc时间内检查是否收到nc帧有效的新命令，且nc帧有效的新命令码一致。控制终端最终检查控制子站的a套控制装置和b套控制装置的切负荷命令是否一致，不一致时取大的执行。本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述实施例描述的精准切负荷系统的通信方法。本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于无线、电线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、smalltalk、c++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如”c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(lan)或广域网(wan)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。当前第1页12