一种冗余测控装置的资源配置识别及入库设计方法及系统与流程

1.本发明属于电力系统测控技术领域，涉及一种冗余测控装置的资源配置识别及入库设计方法及系统。


背景技术：

2.随着国民经济发展，集中监控运行模式对智能变电站监控系统的可靠性提出了更高的要求，冗余后备测控装置(简称冗余测控)成为变电站稳定电力供应的必要配置。
3.冗余测控作为实体测控装置的集中后备装置，集成了多个电气间隔的测控功能，同时为若干台按间隔配置的变电站测控装置提供应急备用服务。
4.在实际的应用过程中，由于变电站存在电压等级差异及间隔类型数量的不同，给各变电站冗余测控的具体实施带来的一定的难度，尤其是改扩建实体测控装置间隔时，对应冗余测控装置存在配置效率低、可靠性不高等缺陷。
5.如果能够灵活、可靠、高效地管理和集成多个电气间隔的测控功能，并为后续变电站改扩建新增测控装置接入提供快速有效的解决方案，可以有效控制冗余测控装置的成本，大大提高冗余测控产品的竞争力。


技术实现要素：

6.为解决现有技术中的不足，本技术提供一种冗余测控装置的资源配置识别及入库设计方法及系统，其冗余测控装置获取变电站实体测控信息后，根据硬件条件及特定的规则建立本体测控及对应虚拟测控单元的静态、动态数据库及内部管理消息，供装置方便、可靠、高效地对虚拟测控进行管理、显示、切换、扩展及转出，提高冗余测控装置的可靠性和易用性，减少间隔配置时间，提高扩建间隔效率，增加经济效益。
7.为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：
8.一种冗余测控装置的资源配置识别及入库设计方法，其特征在于：
9.所述方法包括以下步骤：
10.步骤1：根据变电站内实体测控装置的型号及数量，配置冗余测控装置的硬件系统，确定冗余测控板卡插槽位置；
11.步骤2：根据虚拟测控cpu的插槽位置定义资源配置文件夹；
12.步骤3：构建映射规则，将资源配置文件夹转换成设备资源配置静态数据库形式；
13.步骤4：将设备资源配置静态数据库导入到冗余测控装置中；
14.步骤5：冗余测控装置内各虚拟测控cpu通过插槽位置生成可识别的地址，绑定与资源配置对应的虚拟测控单元，实时采集测控数据，形成实时动态数据库；
15.步骤6：冗余测控装置上电加载设备资源配置静态数据库，结合实时动态数据库对虚拟测控单元进行管理、显示、切换、扩展及转出，实现变电站对实体测控装置间隔进行更改、升级或新增时相应冗余测控资源的识别与入库。
16.本发明进一步包括以下优选方案：
17.优选地，所述冗余测控装置包括电源插件、master插件、mmi、dio插件和多个虚拟测控cpu插件；
18.所述电源插件为冗余测控装置供电；mmi是冗余测控装置液晶，用于人机交互；master插件负责mms通信；dio插件负责采集硬开入节点状态；
19.每个虚拟测控cpu插件板卡由双核双芯片组成，用于运行虚拟测控单元。
20.优选地，步骤2中，根据虚拟测控cpu的插槽位置定义对应的资源配置文件夹，并将对应的资源配置文件cpu_sdc、模型文件cid放置到文件夹下，同时，定义本体测控文件bcu_sdc及管理配置信息文件master_sdc；
21.虚拟测控资源配置文件cpu_sdc、本体测控bcu_sdc及管理配置信息文件master_sdc以xml文件的方式存储于冗余测控装置中，冗余测控装置投运前通过sdc2db模块采用文件方式自动加载。
22.优选地，步骤2中，所定义资源配置文件中，如果资源配置文件路径下包含名称为1～n的子文件夹，则表示当前冗余测控支持n个虚拟测控单元入库，n≤15；
23.其中，子文件夹名称1～n，对应虚拟测控单元序号，子文件夹内容包括：虚拟测控cpu的sdc文件、words文件、液晶文件、模型文件cid。
24.优选地，步骤3中，以xml文件的方式定义转换规则，所述转换规则用于定义生成数据库的资源来源及支持规约，包括sdc文件路径配置规则和支持规约配置规则。
25.优选地，步骤5所述实时动态数据库包括运行状态、故障告警信号、通信工况、软压板状态、模拟量信息，统计类信息、参数和版本数据；
26.所述运行状态、故障告警信号、通信工况、软压板状态、模拟量信息由各个虚拟测控cpu采集，并定时或变位主动通过内部消息发送至master插件；
27.所述统计类信息由本体测控cpu采集；
28.所述版本、参数由冗余测控管理模块召唤得到。
29.优选地，步骤6中，冗余测控装置应用于变电站时，通过检测实体测控装置的过程层、站控层goose报文发送状态判别实体测控装置是否在线运行；
30.若实体测控装置在线运行，冗余测控装置闭锁对应虚拟测控单元的投入，已投入的虚拟测控单元自动退出；
31.若实体测控装置未在线运行，虚拟测控单元投入并采集实体测控装置的过程层信息并通过液晶界面上按实体测控装置间隔进行显示；
32.当实体测控装置间隔更改或升级时，冗余测控装置以cpu_sdc的crc码作为是否启动升级流程的判据进行相应冗余测控资源的识别与入库；
33.当实体测控装置间隔新增时，冗余测控装置重新导入加载原入库的静态数据库，进行差异化识别，仅添加新增的虚拟测控单元，而不影响原来已有的虚拟测控单元。
34.优选地，实体测控装置未在线运行时，实体测控装置的站控层和过程层报文发送处于静默状态，不上送数据、不对外发送goose报文，不接收站控层控制操作，本体测控通过内部消息通知虚拟测控cpu报文发送是否处于静默状态，以控制冗余测控装置通过液晶刷新虚拟测控单元投入退出状态显示界面及控制虚拟测控单元与后台及监控的通信。
35.优选地，当实体测控装置间隔更改或升级时，判断待升级的cpu_sdc文件的crc码与当前工程中已入库的cpu_sdc文件的crc码是否一致；
36.如果不一致，则将sdc是否需要升级的全局变量置为1，进行相关文件及数据入库；
37.否则，将sdc是否需要升级的全局变量置为0后直接退出，不进行相关文件及数据入库。
38.本发明还公开一种冗余测控装置的资源配置识别及入库设计系统，所述系统包括：
39.冗余测控匹配模块，用于根据变电站内实体测控装置的型号及数量，配置冗余测控装置的硬件系统，确定冗余测控板卡插槽位置；
40.资源配置文件夹定义模块，用于根据虚拟测控cpu的插槽位置定义资源配置文件夹；
41.静态数据库生成模块，用于构建映射规则，将资源配置文件夹转换成设备资源配置静态数据库形式；
42.静态数据库导入模块，用于将设备资源配置静态数据库导入到冗余测控装置中；
43.动态数据库生成模块，用于冗余测控装置内各虚拟测控cpu通过插槽位置生成可识别的地址，绑定与资源配置对应的虚拟测控单元，实时采集测控数据，形成实时动态数据库；
44.余测控资源的识别与入库模块，用于冗余测控装置上电加载设备资源配置静态数据库，结合实时动态数据库对虚拟测控单元进行管理、显示、切换、扩展及转出，实现变电站对实体测控装置间隔进行更改、升级或新增时相应冗余测控资源的识别与入库。
45.本技术所达到的有益效果：
46.本发明具备灵活可靠管理和集成多个电气间隔的测控功能，以嵌入式数据库为基础，根据工程或设计提供的变电站内各测控装置型号，在冗余测控内部匹配对应的虚拟测控cpu；并根据虚拟测控cpu在机箱中的插槽位置定义资源配置文件夹，同时提供通过特定的映射规则，转换成设备资源配置静态数据库形式；导入到冗余测控装置中，各个虚拟测控cpu通过插槽位置生成可识别的地址，绑定与资源配置对应的虚拟测控单元，形成实时动态数据库。冗余测控装置上电可直接加载设备资源配置静态数据库，有效提高上电显示速度，结合实时动态数据库可方便地对虚拟测控单元进行管理、显示、切换、扩展及转出。
47.进一步的，本发明的设备资源配置静态数据库支持装置上传、下载、在线查看、升级及差异化加载新增虚拟测控单元，虚拟测控的增删不会影响前期的配置及数据，减少工程新增间隔对冗余装置的影响，提高了装置的可靠性和易用性。
附图说明
48.图1是本发明方法流程图；
49.图2是冗余测控装置内部架构图；
50.图3是冗余测控资源配置文件夹设置及部分规则文件内容示例；
51.图4是冗余测控静态数据库及动态数据库入库系统图；
52.图5是sdc升级流程图。
具体实施方式
53.下面结合附图对本技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明
的技术方案，而不能以此来限制本技术的保护范围。
54.如图1所示，本发明的一种冗余测控装置的资源配置识别及入库设计方法，包括以下步骤：
55.步骤1：根据变电站内实体测控装置的型号及数量，配置冗余测控装置的硬件系统，确定冗余测控板卡插槽位置，匹配对应的虚拟测控cpu。
56.变电站实体测控装置的型号及数量，用于提前规划和设计冗余测控硬件配置及资源分布。例如，冗余测控用于浙江临海变220kv变电站时，替换的实体测控映射表详见表1，由表1可见，根据变电站实体测控的型号及数量，配置了两台冗余测控装置。其中，冗余测控1映射了9台实体测控，插件7、插件9还各有一台虚拟测控，插件15还有3台虚拟测控可用于后续变电站改扩建扩展；冗余测控2映射了15台实体测控，已经满负荷，不可扩展。
57.表1临海变冗余测控映射表
[0058][0059][0060]
图1是冗余测控装置内部架构图。根据图1，从硬件角度，冗余测控装置包括电源插件、master插件、mmi、dio插件和多个虚拟测控cpu插件；
[0061]
进一步的，所述电源插件为冗余测控装置供电；mmi是冗余测控装置液晶，用于人机交互；master插件负责对本体测控、各虚拟测控单元、goose板、sv板进行管理及和站控层进行mms通信；dio插件负责采集硬开入节点状态；
[0062]
每个虚拟测控cpu插件板卡由双核双芯片组成，可运行3个虚拟测控单元；具体细
节参见图2测控装置内部架构。
[0063]
目前冗余测控机箱最多支持5块cpu插件，即15个虚拟测控单元同时运行，cpu插件可根据变电站实体测控装置的型号及数量，合理配置，以做到节约成本，提高经济效益。
[0064]
插件间有四条总线相连，分别是电气总线，内部通信总线、对时总线和跳闸总线，其中本体测控、虚拟测控单元的实时数据通过内部总线在插件间交互。
[0065]
进一步的，从软件模块角度冗余测控装置具有液晶显示界面、管理模块、sdc2db模块等。
[0066]
步骤2：根据虚拟测控cpu的插槽位置定义资源配置文件夹；
[0067]
具体实施时，根据虚拟测控cpu的插槽位置定义对应的资源配置文件夹，并将对应的资源配置文件cpu_sdc、模型文件cid等放置到文件夹下，同时，定义本体测控文件bcu_sdc及管理配置信息文件master_sdc；
[0068]
虚拟测控资源配置文件cpu_sdc、本体测控bcu_sdc及管理配置信息文件master_sdc以xml文件的方式存储于冗余测控装置中，由sdc2db模块在冗余测控装置投运前采用文件方式自动导入获得。
[0069]
所定义资源配置文件中，如果资源配置文件路径下包含名称为1～n的子文件夹，则表示当前应用为冗余测控，并支持n个虚拟测控单元入库，n≤15；
[0070]
其中，子文件夹名称1～n，对应集群测控应用中虚拟测控单元序号，子文件夹内容包括：虚拟测控cpu的sdc文件、words文件、液晶文件、模型文件cid。
[0071]
步骤3：构建映射规则，将资源配置文件夹转换成设备资源配置静态数据库形式；
[0072]
将cpu_sdc、cid、bcu_sdc、master_sdc、mmi.xml等文件转换成配置资源静态数据库，并对每个虚拟测控单元的配置crc码进行计算及保存；
[0073]
进一步的，如图4所示，sdc2bd模块根据冗余测控资源配置文件夹下的本体测控的sdc、words及相关配置文件、管理模块的sdc、words及相关配置文件及规则文件提供的规则信息，生成设备资源静态数据库，同时，对每个虚拟测控单元的配置crc码进行计算及保存，以便后续升级时进行校对，其中，sdc模块是静态数据库的前置模块。
[0074]
具体实施时，以xml文件的方式定义转换规则，所述转换规则用于定义生成数据库的资源来源及支持规约，包括sdc文件路径配置规则和支持规约配置规则，其具体内容可参见图3，1号文件夹对应虚拟测控单元1，且与表2中对应的虚拟测控通信地址和插槽位置相匹配，以此类推。
[0075]
转换规则用于定义生成数据库的资源来源及支持规约等内容，具体如下：
[0076]
1)sdc文件路径配置(config-》filepath)：如图3(b)中第一方框部分所示，其中：
[0077]
name属性标识的路径是pc机上的文件路径；
[0078]
name_dev属性标识的路径是装置上的文件路径。
[0079]
2)支持规约配置(config-》cpu-》protocols-》trans_protocol):如图3(b)中第二方框部分所示，并只需在cpu index＝”0”中进行配置，其余index！＝0的cpu留作备用。
[0080]
待入库的虚拟测控cpu个数取决于配置文件中指定的sdc文件路径下的文件情况：
[0081]
如果配置文件路径下包含名称为1～15的子文件夹，则表示当前应用为冗余测控，并支持15个虚拟测控单元入库，其中，子文件夹名称1～15，对应集群测控应用中虚拟测控cpu序号，进一步的，内容包括虚拟测控cpu的sdc文件(source data configuration文件是
表征对应实体测控单元产品软件模型和数据关系的资源配置文件，实现装置数据的可描述性与可获得性，包括数据信息(对象结构、数据映射关系)，包含对象参数通用化的配置操作定义，允许通过对象类型扩展特例化的配置方法)、words文件(词条文件、表征sdc文件中的数据名称)、液晶文件(菜单配置文件，即mmi.xml)、模型文件cid(61850模型配置文件)以及ccd文件(sv/goose配置文件)，对应序号的虚拟测控的内部通信地址按表3的对应映射关系分配。
[0082]
表2冗余测控装置本体测控、虚拟测控通信地址与硬件插槽位置映射关系
[0083]
cpu名称地址位置虚拟测控编号本体测控80x5槽位master插件芯片1core10虚拟测控单元181x7槽位cpu插件1芯片1core11虚拟测控单元282x7槽位cpu插件1芯片2core02虚拟测控单元383x7槽位cpu插件1芯片2core13虚拟测控单元484x9槽位cpu插件2芯片1core14虚拟测控单元585x9槽位cpu插件2芯片2core05虚拟测控单元686x9槽位cpu插件2芯片2core16虚拟测控单元787x11槽位cpu插件3芯片1core17虚拟测控单元888x11槽位cpu插件3芯片2core08虚拟测控单元989x11槽位cpu插件3芯片2core19虚拟测控单元1090x13槽位cpu插件4芯片1core110虚拟测控单元1191x13槽位cpu插件4芯片2core011虚拟测控单元1292x13槽位cpu插件4芯片2core112虚拟测控单元1393x15槽位cpu插件5芯片1core113虚拟测控单元1494x15槽位cpu插件5芯片2core014虚拟测控单元1595x15槽位cpu插件5芯片2core115
[0084]
表3冗余测控装置内部sv/goose通信地址与硬件插槽位置映射关系
[0085][0086][0087]
进一步的，本体测控sdc、words及相关配置文件、master的sdc、words及相关配置
文件(即步骤1定义的本体测控文件bcu_sdc及管理配置信息文件master_sdc)无需加工，直接放在资源配置文件路径下。
[0088]
进一步的，bcu_sdc主要包含检修开入、解锁开入等和硬件有关的资源和信息，用于装置告警、装置故障驱动，面板点灯控制，虚拟测控投退压板管理、间隔投退逻辑处理等)；master_sdc主要包含装置管理设置相关信息(例如对时方式、规约设置、板卡中断告警等)，用于对本体测控、各虚测控单元、goose板、sv板进行管理、控制液晶显示、和站控层进行mms通信等。
[0089]
步骤4：将设备资源配置静态数据库导入到冗余测控装置中；
[0090]
步骤5：冗余测控装置内各虚拟测控cpu通过插槽位置生成可识别的地址，绑定与资源配置对应的虚拟测控单元，实时采集测控数据，形成实时动态数据库；
[0091]
将配置资源静态数据库导入虚拟测控装置，通过内部通信网络采集各个虚拟测控cpu的实时数据信息，包括装置的运行状态、故障告警信号、通信工况、软压板状态、模拟量、版本、参数等信息，形成实时动态数据库；
[0092]
所述运行状态、故障告警信号、通信工况、软压板状态、模拟量信息(即图4的内部消息管理信息，这些采集的信息刷新动态库，同时通过内部消息发送给管理模块)由各个虚拟测控cpu采集，并定时或变位主动通过内部消息发送至master插件；
[0093]
进一步的，所述master插件中运行冗余测控管理模块，通过加载静态数据库，获取管理设置库中的静态信息(其信息来自master_sdc文件)，并通过mmi界面设置获取到对应的动态值设置信息，及本体测控传递的虚拟测控投入情况，可以控制液晶显示当前虚拟测控的相关信息、并切换对应虚拟测控单元与站控层进行mms通信。
[0094]
进一步的，管理设置库隶属于静态数据库，主要包括冗余测控装置的设置如：密码/ip地址/对时方式/规约设置/打印设置等,信息来源于管理配置信息文件master_sdc。
[0095]
统计类信息由本体测控cpu采集；
[0096]
版本、参数由冗余测控管理模块召唤得到。
[0097]
步骤6：冗余测控装置上电加载设备资源配置静态数据库，结合实时动态数据库对虚拟测控单元进行管理、显示、切换、扩展及转出，实现变电站对实体测控装置间隔进行更改、升级或新增时相应冗余测控资源的识别与入库。
[0098]
进一步的，具体实施时，装置上电后，加载静态数据库，获得本体测控及虚拟测控单元的静态资源信息及数据属信息(包括测量量、开入、开关、参数、压板等信息)，并采集对应的状态信息，形成实时动态数据库；
[0099]
其中，本体测控通过监听本装置虚拟测控对应实测控的站控层goose的通信状态，作为虚拟测控投退的依据，当虚拟测控投入时，通过内部消息通知管理模块管理对应虚拟测控单元的相关信息(包括显示投入的虚拟测控的相关信息，接管实体测控的mms通讯、goose通讯等)。
[0100]
冗余测控装置应用于变电站时，通过检测实体测控装置的过程层、站控层goose报文发送状态判别实体测控装置是否在线运行；
[0101]
若实体测控装置在线运行，冗余测控装置闭锁对应虚拟测控单元的投入，已投入的虚拟测控单元自动退出；
[0102]
进一步的，虚拟测控单元的投入闭锁逻辑详见表4，虚拟测控单元的自动退出逻辑
详见表5。
[0103]
表4虚拟测控单元投入逻辑表
[0104]
站控层goose报文发送状态过程层goose报文发送状态虚拟测控单元是否允许投入正常正常否正常异常否异常正常否异常异常是
[0105]
表5虚拟测控单元退出逻辑表
[0106][0107][0108]
若实体测控装置未在线运行，虚拟测控单元投入并采集实体测控装置的过程层信息并通过液晶界面上按实体测控装置间隔进行显示；
[0109]
冗余测控装置液晶界面采用xml文件方式配置测控装置间隔。
[0110]
实体测控装置未在线运行时，实体测控装置的站控层和过程层报文发送处于静默状态，不上送数据、不对外发送goose报文，不接收站控层控制操作，本体测控通过内部消息通知虚拟测控cpu报文发送是否处于静默状态，以控制冗余测控装置通过液晶刷新虚拟测控单元投入退出状态显示界面及控制虚拟测控单元与后台及监控的通信。
[0111]
即实体测控退出后，对应虚测控投入，冗余测控本体通过内部消息控制对应的虚测控单元的液晶显示和虚测控单元与后台及监控的mms通信。
[0112]
当实体测控装置间隔更改或升级时，冗余测控装置以cpu_sdc的crc码作为是否启动升级流程的判据进行相应冗余测控资源的识别与入库，具体的：
[0113]
当实体测控装置间隔更改或升级时，判断待升级的cpu_sdc文件的crc码与当前工程中已入库的cpu_sdc文件的crc码是否一致；
[0114]
如果不一致，则将sdc是否需要升级的全局变量置为1，进行相关文件及数据入库；
[0115]
否则，将sdc是否需要升级的全局变量置为0后直接退出，不进行相关文件及数据入库，具体流程若图5所示。
[0116]
当实体测控装置间隔新增时，冗余测控装置重新导入加载原入库的静态数据库，进行差异化识别，仅添加新增的虚拟测控单元，而不影响原来已有的虚拟测控单元。
[0117]
本发明的一种冗余测控装置的资源配置识别及入库设计系统，所述系统包括：
[0118]
冗余测控匹配模块，用于根据变电站内实体测控装置的型号及数量，配置冗余测控装置的硬件系统，确定冗余测控板卡插槽位置；
[0119]
资源配置文件夹定义模块，用于根据虚拟测控cpu的插槽位置定义资源配置文件夹；
[0120]
静态数据库生成模块，用于构建映射规则，将资源配置文件夹转换成设备资源配置静态数据库形式；
[0121]
静态数据库导入模块，用于将设备资源配置静态数据库导入到冗余测控装置中；
[0122]
动态数据库生成模块，用于冗余测控装置内各虚拟测控cpu通过插槽位置生成可识别的地址，绑定与资源配置对应的虚拟测控单元，实时采集测控数据，形成实时动态数据库；
[0123]
余测控资源的识别与入库模块，用于冗余测控装置上电加载设备资源配置静态数据库，结合实时动态数据库对虚拟测控单元进行管理、显示、切换、扩展及转出，实现变电站对实体测控装置间隔进行更改、升级或新增时相应冗余测控资源的识别与入库。
[0124]
本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。