一种故障无缝切换的集群测控装置的制作方法

1.本发明涉及集群测控技术领域，尤其涉及一种故障无缝切换的集群测控装置。


背景技术：

2.目前投运的智能变电站采用面向间隔的测控方案，主要有无备用、一备多、“虚备实”和“虚虚互备”等拓扑结构。其中，“虚虚互备”涉及当前发展的集群测控技术，现有技术一方面提出采用多个实体测控装置与一个可运行多个虚拟测控的集群测控装置互为备用，根据故障/异常等运行状态在实体测控与虚拟测控之间切换，将传统“三层两网”结构压缩成“两层一网”，采用两板卡互备的结构。另一方面，提出了虚拟测控装置的架构和虚拟测控实例化的可视化配置方案，所谓“虚拟测控实例化”指根据现场工程需要，对虚拟测控软/硬件的设计，通过动态迁移技术实现故障状态装置切换。然而，随着社会经济发展进步，电力系统对测控功能可靠性要求逐渐增加，现有单套无备用实体测控装置将难以满足需求，且现有集群测控技术的方案动态迁移消耗较长时间，造成故障切换过程缓慢。


技术实现要素：

3.本发明目的在于，提供一种故障无缝切换的集群测控装置，以解决集群测控装置故障切换效率低的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供一种故障无缝切换的集群测控装置，包括：逻辑计算模块、静态存储控制器和存储模块；
5.所述逻辑计算模块用于接收所述存储模块经所述静态存储控制器的读指令数据，所述存储模块用于接收所述逻辑计算模块经所述静态存储控制器的写指令数据，其中，所述静态存储控制器用于实时备份数据；
6.所述逻辑计算模块包括主逻辑计算模块和备逻辑计算模块，所述存储模块包括主存储模块和备存储模块；
7.所述静态存储控制器，还用于判断所述主逻辑计算模块与所述主存储模块中的一个或多个模块发生故障时，运行切换至对应的所述备逻辑计算模块与所述备存储模块进行操作。
8.优选地，所述静态存储控制器包括逻辑计算模块侧端口和存储侧端口，其中，所述逻辑计算模块侧端口包括可以接收所述读指令、所述写指令和数据流的port
‑
a端口和port
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b端口，所述存储侧端口包括仅进行数据交互的port
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i端口和port
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ii端口。
9.优选地，所述静态存储控制器分别与所述主逻辑计算模块和所述备逻辑计算模块连接，若所述静态存储控制器在t1时间内未从所述port
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a端口收到所述主逻辑计算模块的写指令，则切换至所述port
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b端口，且所述主逻辑计算模块以t2为周期定时经所述静态存储控制器向所述备逻辑计算模块发送心跳信号，其中t2>t1。
10.优选地，所述存储模块中的所述主存储模块包括主静态存储模块和主动态存储模块，所述备存储模块包括备静态存储模块和备动态存储模块。
11.优选地，所述静态存储控制器，还用于当所述静态存储控制器在预设的时间阈值内无法访问所述主静态存储模块时，判断所述主静态存储模块故障。
12.优选地，当所述主静态存储模块故障时，所述备静态存储模块经所述port
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ii端口将所述读指令数据发送至所述静态存储控制器，所述静态存储控制器将所述读指令数据经所述逻辑计算模块侧端口发送至所述逻辑计算模块，所述逻辑计算模块经所述port
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a端口将所述写指令数据发送至所述静态存储控制器，所述静态存储控制器经所述port
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ii端口将所述写指令数据发送至所述备静态存储模块。
13.优选地，所述静态存储控制器，还用于当所述静态存储控制器在t1时间内未收到所述主逻辑计算模块的所述写指令，且在t2时间内所述备逻辑计算模块未收到所述心跳信号时，判断所述主逻辑计算模块故障。
14.优选地，所述主逻辑计算模块故障时，所述主存储模块经所述port
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i端口发送所述读指令数据至所述静态存储控制器，所述静态存储器将所述读指令数据经所述port
‑
b端口传输至所述备逻辑计算模块，所述静态存储控制器切换至所述port
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b端口接收所述备逻辑计算模块的写指令数据，将所述写指令数据传输至所述存储模块。
15.优选地，所述静态存储控制器，还用于在预设的时间阈值内未接收到所述主逻辑计算模块与所述主存储模块的指令时，判断所述主逻辑计算模块与所述主存储模块同时故障。
16.优选地，所述主逻辑计算模块与所述主存储模块同时故障时，所述备静态存储模块经所述port
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ii端口发送所述读指令数据至所述静态存储控制器，所述静态存储控制器切换至所述port
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b端口将所述读指令数据发送至所述备逻辑计算模块，所述备逻辑模块经所述port
‑
b端口发送所述写指令数据至所述静态存储控制器，所述静态存储控制器将所述写指令数据经所述port
‑
ii端口发送至所述备静态存储模块。
17.本发明通过独立设计集群测控装置逻辑计算模块与存储模块，以静态存储控制器实现状态变量数据实时备份，结合状态变量与地址严格绑定的程序设计方式，实现故障装置无缝切换，提高效率以及故障切换的速度。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是本发明某一实施例提供的故障无缝切换的集群测控装置的结构示意图；
20.图2是本发明另一实施例提供的故障无缝切换的集群测控装置的流程示意图；
21.图3是本发明又一实施例提供的集群测控装置正常工作的结构示意图；
22.图4是本发明某一实施例提供的主静态存储模块故障时的结构示意图；
23.图5是本发明另一实施例提供的主逻辑计算模块故障时的结构示意图；
24.图6是本发明又一实施例提供的主存储模块和主逻辑计算模块同时故障时的结构示意图。
具体实施方式
25.下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不作为对步骤执行先后顺序的限定。
27.应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
28.术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
29.术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
30.请参阅图1，本发明提供一种故障无缝切换的集群测控装置，包括：逻辑计算模块100、静态存储控制器200和存储模块300，逻辑计算模块100用于接收存储模块300经静态存储控制器200的读指令数据，存储模块300用于接收逻辑计算模块100经静态存储控制器200的写指令数据，其中，静态存储控制器200用于实时备份数据，逻辑计算模块100包括主逻辑计算模块11和备逻辑计算模块12，存储模块300包括主存储模块31和备存储模块32，静态存储控制器200还用于判断主逻辑计算模块11与主存储模块31中的一个或多个模块发生故障时，运行切换至对应的备逻辑计算模块12与备存储模块32进行操作。
31.请参阅图2，本发明采用“虚虚互备”的形式，间隔1虚拟测控逻辑计算和间隔1虚拟测控存储共同构成间隔1实体测控功能实现单元，存储模块300包括间隔1至间隔n的虚拟测控静态存储，间隔1至间隔n的虚拟测控动态存储，逻辑计算模块100包括上电加载的固化程序和配置文件等，负责同步向量计算、报告、通信等与实体测控装置相同的功能，通常采用两台或以上数量的集群测控装置形成主备机结构，主机和备机配置文件如cid、ccd等完全相同，可执行程序和存储模块300的配置文件通过标志位区分为备机身份，如地址最高位取0为主存储模块31。
32.进一步的，静态存储控制器200包括逻辑计算模块侧端口和存储侧端口，
33.其中，逻辑计算模块侧端口包括可以接收读指令、写指令和数据流的port
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a端口和port
‑
b端口，存储侧端口包括仅进行数据交互的port
‑
i端口和port
‑
ii端口，存储模块300中的主存储模块31包括主静态存储模块311和主动态存储模块312，备存储模块32包括备静态存储模块321和备动态存储模块322。
34.请参阅图3，主逻辑计算模块11和备逻辑模块12包括间隔1到间隔n虚拟测控程序/配置以及间隔1到间隔n虚拟测控逻辑计算，主存储模块31包括间隔1到间隔n的主静态存储模块311到间隔n的主静态存储模块311，间隔1的主动态存储模块312和间隔n的主动态存储模块312，备存储模块32包括间隔1到间隔n的备静态存储模块321到间隔n的备静态存储模块321，间隔1的备动态存储模块322和间隔n的主动态存储模块322。
35.装置上电时，首先向静态存储模块311发送写指令的端口被静态存储控制器200设
置为主机，并设置主机活跃计时器t1，此后在t1时间内静态存储控制器200未从port
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a端收到主机读/写操作指令，则开放port
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b端口写权限，主机从测控程序/配置存储区加载配置和可执行程序，向主静态存储模块311、备静态存储模块321写入配置参数，完成初始化和运行前校验流程，并以t2为周期定时向备机发送心跳信号，其中t2>t1，具体的，静态存储控制器200分别与主逻辑计算模块11和备逻辑计算模块12连接，若静态存储控制器200在t1时间内未从port
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a端口收到主逻辑计算模块11的写指令，则切换至port
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b端口，且主逻辑计算模块11以t2为周期定时经静态存储控制器200向备逻辑计算模块12发送心跳信号。
36.当静态存储控制器200无法从主机的port
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a端口获取读/写指令时，切换至备机的port
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b端口，其中，不限于一台备机，当任一备机故障时，切换至其他备机，正常工作时连接备机与静态存储控制器200的端口为port
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b端口。备机从测控程序/配置存储区加载可执行程序，闭锁写静态存储区和通信出口，闭锁时间t3，其中t3>t2，收到心跳信号后重置闭锁时间计数器，但其可以对备机动态存储区自由执行读写操作，其中，静态存储控制器200收到读指令时，从主存储模块31指定地址读取数据并传输给对应端口，多个端口同时下发读指令或从机端口正执行读指令时，以主机端口为最高优先级，可以中断从机任务，确保主机实时性，静态存储控制器200收到写指令时，主动将内容分别写入主静态存储模块311和备静态存储模块321，装置正常运行后，以主逻辑计算模块11为服务器与后台客户端实时交互，实现间隔测控功能，完成对应测控指令，此时，备机接收与主机相同的sv(sampled value，采样值)报文和goose(generic object oriented substation event，面向通用对象的变电站事件)报文，实现相同的功能，仅闭锁对外通信和写操作指令。
37.进一步的，静态存储控制器200，还用于当静态存储控制器200在预设的时间阈值内无法访问主静态存储模块311时，判断主静态存储模块311故障。当主静态存储模块311故障时，备静态存储模块321经port
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ii端口将读指令数据发送至静态存储控制器200，静态存储控制器200将读指令数据经逻辑计算模块侧端口发送至逻辑计算模块100，逻辑计算模块100经port
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a端口将写指令数据发送至静态存储控制器200，静态存储控制器200经port
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ii端口将写指令数据发送至备静态存储模块321。
38.请参阅图4，主静态存储模块311故障时，静态存储控制器200无法访问主静态存储模块311，静态存储控制器200在时间t4(t4远小于上层应用处理周期)内无法访问主静态存储模块311，则读数据流转向从备静态存储模块321，此后不需要向主静态存储模块311进行读/写操作，直到复位/重启，由于存储区操作流程由静态存储控制器200处理，与逻辑计算模块100解耦，对逻辑计算模块100透明，因此，上层应用无法感知主静态存储模块311故障，实现了此故障情况下的无缝切换，主动态存储模块312与主静态存储模块311故障时的传输路径相同。
39.进一步的，静态存储控制器200，还用于当静态存储控制器200在t1时间内未收到主逻辑计算模块11的写指令，且在t2时间内备逻辑计算模块12未收到心跳信号时，则判断主逻辑计算模块11故障。主逻辑计算模块11故障时，主存储模块31经port
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i端口发送读指令数据至静态存储控制器200，静态存储器200将读指令数据经port
‑
b端口传输至备逻辑计算模块12，静态存储控制器200切换至port
‑
b端口接收备逻辑计算模块12的写指令数据，将写指令数据传输至存储模块300。
40.请参阅图5，主逻辑计算模块11故障，延时t1静态存储控制器未收到主端口读/写
操作指令，开放其他端口写权限，备逻辑计算模块12未收到心跳信号时，延时t3开放写静态存储区和通信出口，此后，静态存储控制器200将原端口故障后最早收到写操作指令的端口设定为主机端口，恢复正常运行，由于静态存储控制器实现了状态变量数据实时备份，结合主备机程序设计时采用状态变量与地址严格绑定的设计方式，备机可以正确访问状态变量，在故障时刻主静态存储模块311和备静态存储模块321数据基础上完全取代主机的服务器角色，对客户端提供连续服务，实现了此故障情况下的无缝切换。
41.进一步的，静态存储控制器200，还用于在预设的时间阈值内未接收到主逻辑计算模块11与主存储模块31的指令时，判断主逻辑计算模块11与主存储模块31同时故障。主逻辑计算模块11与主存储模块31同时故障时，备静态存储模块321经port
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ii端口发送读指令数据至静态存储控制器200，静态存储控制器200切换至port
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b端口将读指令数据发送至备逻辑计算模块12，备逻辑模块12经port
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b端口发送写指令数据至静态存储控制器200，静态存储控制器200将写指令数据经port
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ii端口发送至备静态存储模块321。
42.请参阅图6，当静态存储控制器200在预设的时间间隔内未接收到主逻辑计算模块11与主存储模块31的指令时，判断两者同时故障，重复上述主逻辑计算模块11和主静态存储模块311的故障判断步骤，确认静态存储控制器200无法从主逻辑计算模块11和主存储模块31中获取读/写指令与数据流，则从备逻辑计算模块12和备存储模块32中进行读/写指令操作。
43.本发明独立设计集群测控装置逻辑计算模块与存储模块，以静态存储控制器实现状态变量数据实时备份，消除数据迁移过程，结合状态变量与地址严格绑定的程序设计方式，实现故障装置无缝切换，同时，存储区操作流程由静态存储控制器处理，与逻辑计算模块解耦，对逻辑计算模块透明，降低了集群测控装置移植的工作量，提高效率。
44.以上所述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，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。