CN113794747B - 一种调度自动化分布式多通道集群延伸通信***及方法 - Google Patents

Abstract

一种调度自动化分布式多通道集群延伸通信***及方法，该***采用分布式数据采集技术进行实时数据采集，子站延伸子站通信服务器集群将厂站数据按照所属区域进行划分，分别采集厂站通信服务器所属厂站侧实时数据。该调度自动化***采用多通道，分区故障切换和同步技术，保证数据的完整性和可靠性，该通信***和数据采集方法大大提升了数据通信质量，大大缩短了数据上送时间，子站数据点表修改后数据建链时间将大大缩短，有效分担网络负载。将延伸子站通信服务器置于集控侧，大大简化了集控侧对厂站侧的控制和调试步骤，使集控人员和厂站人员能够同台沟通，大大减轻了运行人员及维护人员的工作难度。

Description

一种调度自动化分布式多通道集群延伸通信***及方法

技术领域

本发明涉及电力调度通讯技术领域，具体涉及一种调度自动化分布式多通道集群延伸通信***及方法。

背景技术

集控调度自动化***传统的数据采集方式是在集控侧设置若干套主站通信服务器，每套主站通信服务器负责与一个厂站进行通信，主站通信服务器与厂站侧子站通信服务器经过调度数据网基于IEC60870-5-104规约进行数据通信。其中每套主站通信服务器一般配置2台通信主机互为主备，为了提高***可靠性，可配置为三机或多主机冗余，各台主站集群通信服务器之间处于备用运行态，正常运行时只有一台主站通信服务器处于主用状态，采集子站上行数据和下发遥控、遥调数据。但这样对于接入厂站较多的集控中心，需要配置的主机数量将更多，接入新的厂站也要增加新的通信服务器，将大幅增加***投资成本，另外，非主用主机的利用率低，可靠性也较低。随着水电厂的不断发展，电站侧的数据量越来越大，采用单台主站通信服务器进行数据采集，其性能已经不能满足要求。上述通信方法存在以下缺陷：（1）数据通信时，只有单台主站通信服务器处于主用状态，上行数据量巨大导致资源占用过大，主站子站数据网络建链后，主站“四遥”数据初始化总召时间过长，影响数据通信质量。（2）基于现今水电厂“调控一体化”工作模式，厂站侧运行人员应该满足集控侧办公条件，如果仍采取传统的主站-调度数据网-子站的数据通信模式，集控侧对厂站侧设备控制调试期间，会大大增加了运行人员及维护人员的工作难度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种调度自动化分布式多通道集群延伸通信***及方法，大大提高了数据采集效率，提高了通讯的稳定性。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种调度自动化分布式多通道集群延伸通信***，包括接入网交换机建立的主用通信A/B双通道，集控侧的延伸子站通信服务器和调度自动化***的集群主站通讯服务器通过主用通信A/B双通道建立数据通信连接，延伸子站通信服务器与厂站侧的电厂通信服务器通过调度数据网建立通信连接，集群主站通讯服务器、延伸子站通信服务器和电厂通信服务器设有多个且一一对应，每个电厂通信服务器采集所属厂站侧实时数据，每个电厂通信服务器还通过路由器与通信卫星建立通信连接，通信卫星通过路由器与主用通信A/B双通道建立通信连接，电厂通信服务器、通信卫星、主用通信A/B双通道及通信线路上的路由器构成卫星应急通信通道，主用通信A/B双通道的两条通信通道A和B处于热备用状态，卫星应急通信通道为冷备用状态。

上述的每个集群主站通讯服务器与主用通信A/B双通道、每个延伸子站通信服务器与主用通信A/B双通道、通信卫星与主用通信A/B双通道均采用双通道通信。

上述的延伸子站通信服务器和电厂通信服务器之间、通信卫星与电厂通信服务器之间、通信卫星与主用通信A/B双通道之间设有纵向加密装置。

使用上述的调度自动化分布式多通道集群延伸通信***的通信方法，采集厂站侧数据的方法如下：

一、集控侧的每个延伸子站通信服务器通过调度数据网采集对应的厂站侧的电厂通信服务器的数据，各电厂通信服务器分别采集所属厂站侧实时数据，延伸子站通信服务器的数据库中根据厂站侧数量分类设置多个数据采集区域，所属厂站侧数据采集区域为主用，其余厂站侧数据采集区域为备用，数据初始化时，延伸子站通信服务器集群之间进行区域数据同步，各台延伸子站通信服务器将同步的数据存入相应的数据采集缓存区，同步的实时数据在数据链路正常时不上传至集群主站通讯服务器，数据链路均正常的情况下，延伸子站通信服务器同步数据状态显示为备用态；

二、集群主站通讯服务器与延伸子站通信服务器进行一对一通信，各延伸子站通信服务器采集所属厂站区域数据并上送至相应集群主站通讯服务器，集群主站通讯服务器接收到的各区域数据写入共享内存中进行实时库同步，***后台对分布式实时数据库进行合并处理，将各自所属厂站区域实时数据整合为全厂实时数据库进行读取，同时，调度自动化***的集群主站通讯服务器的数据库中根据厂站侧数量分类设置多个数据采集区域，所属厂站侧的数据采集区域为主用，其余厂站侧的数据数据采集区域为备用，数据初始化时，集群主站通讯服务器之间进行区域数据同步，同步的数据存入至各自的缓存内，不进行全网广播，不写入***实时数据库。

通信链路针对不同情况下的通信方法为：

当调度自动化***正常运行时，各台集群主站通讯服务器分别读取对应延伸子站通信服务器的上行数据；

当集群主站通讯服务器或延伸子站通信服务器物理主通道A因故障断开的情况下，会立即自动切换至另一条物理通道B进行数据采集；

当集群主站通讯服务器或延伸子站通信服务器与物理通道A和B均断开的情况下，分以下两种情况进行处理：

情况一、当单台或多台集群主站通讯服务器与主用通信A/B双通道断开，采用轮询及区域数据自切换算法，其余集群主站通讯服务器自动与相应延伸子站通信服务器集群单数据区建链，并保证延伸子站通信服务器为最小化数据区数据上送；

情况二、当单台或多台延伸子站通信服务器与主用通信A/B双通道断开，采用轮询及区域数据自切换算法，其余延伸子站通信服务器中备用的厂站区数据自动建立连接，从备用态转为工作态，采用单主站通信服务器-单数据区采集的方法将所属数据区数据上传至集群主站通信服务器集群。

当全部的延伸子站通信服务器与主用通信A/B双通道全部断开时，此时采用卫星应急通信通道，直接与电厂通信服务器立刻建立连接，采集实时数据。

上述的数据通信全部基于IEC60870-5-104规约进行。

本发明提供的一种调度自动化分布式多通道集群延伸通信***及方法，具有如下有益效果：本发明所述的调度自动化***中的集群通信主站服务器不再是单独采集全厂站数据，而是分布式采集所属数据采集区域的数据，大大提高了数据采集效率，通过多主机、多通道、数据同步和分区故障切换的方法，在发生网络异常后能够保持数据的完整性和实时性。本发明采用主站通信服务器与延伸子站通信服务器基于IEC104规约同网、同地通信的方法，大大减轻了运行人员及维护人员的工作难度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为调度自动化***分布式多通道集群延伸通信***网络结构拓扑图；

图2为调度自动化***分布式多通道延伸数据采集分区互备方法示意图；

图3为实施例中集群主站通信服务器1与接入网交换机主用通道链路全断故障切换示意图；

图4为实施例中集群主站通信服务器1、2与接入网交换机主用通道链路全断故障切换示意图；

图5为实施例中延伸子站通信服务器1与接入网交换机主用通道链路全断故障切换示意图；

图6为实施例中延伸子站通信服务器1、2与接入网交换机主用通道链路全断故障切换示意图；

图7为实施例中三台延伸子站通信服务器主用通道链路全断故障切换示意图。

其中：接入网交换机1、通信卫星2、主用通信A/B双通道3、电厂通信服务器4、延伸子站通信服务器5、集群主站通讯服务器6、纵向加密装置7、路由器8、卫星应急通信通道9。

具体实施方式

以下结合附图和实施例详细说明本发明技术方案。

如图1中所示，一种调度自动化分布式多通道集群延伸通信***，包括接入网交换机1建立的主用通信A/B双通道3，集控侧的延伸子站通信服务器5和调度自动化***的集群主站通讯服务器6通过主用通信A/B双通道3建立数据通信连接，延伸子站通信服务器5与厂站侧的电厂通信服务器4通过调度数据网建立通信连接，集群主站通讯服务器6、延伸子站通信服务器5和电厂通信服务器4设有多个且一一对应，每个电厂通信服务器4采集所属厂站侧实时数据，每个电厂通信服务器4还通过路由器8与通信卫星2建立通信连接，通信卫星2通过路由器与主用通信A/B双通道3建立通信连接，电厂通信服务器4、通信卫星2、主用通信A/B双通道3及通信线路上的路由器8构成卫星应急通信通道9，主用通信A/B双通道3的两条通信通道A和B处于热备用状态，卫星应急通信通道9为冷备用状态。

如图1中所示，上述的每个集群主站通讯服务器6与主用通信A/B双通道3、每个延伸子站通信服务器5与主用通信A/B双通道3、通信卫星2与主用通信A/B双通道3均采用双通道通信。

如图1中所示，上述的延伸子站通信服务器5和电厂通信服务器4之间、通信卫星2与电厂通信服务器4之间、通信卫星2与主用通信A/B双通道3之间设有纵向加密装置7。

使用上述的调度自动化分布式多通道集群延伸通信***的通信方法，采集厂站侧数据的方法如下：

一、集控侧的每个延伸子站通信服务器5通过调度数据网采集对应的厂站侧的电厂通信服务器4的数据，各电厂通信服务器4分别采集所属厂站侧实时数据，延伸子站通信服务器5的数据库中根据厂站侧数量分类设置多个数据采集区域，所属厂站侧数据采集区域为主用，其余厂站侧数据采集区域为备用，数据初始化时，延伸子站通信服务器5集群之间进行区域数据同步，各台延伸子站通信服务器5将同步的数据存入相应的数据采集缓存区，同步的实时数据在数据链路正常时不上传至集群主站通讯服务器6，数据链路均正常的情况下，延伸子站通信服务器5同步数据状态显示为备用态；

二、集群主站通讯服务器6与延伸子站通信服务器5进行一对一通信，各延伸子站通信服务器5采集所属厂站区域数据并上送至相应集群主站通讯服务器6，集群主站通讯服务器6接收到的各区域数据写入共享内存中进行实时库同步，***后台对分布式实时数据库进行合并处理，将各自所属厂站区域实时数据整合为全厂实时数据库进行读取，同时，调度自动化***的集群主站通讯服务器6的数据库中根据厂站侧数量分类设置多个数据采集区域，所属厂站侧的数据采集区域为主用，其余厂站侧的数据数据采集区域为备用，数据初始化时，集群主站通讯服务器6之间进行区域数据同步，同步的数据存入至各自的缓存内，不进行全网广播，不写入***实时数据库。

通信链路针对不同情况下的通信方法为：

当调度自动化***正常运行时，各台集群主站通讯服务器6分别读取对应延伸子站通信服务器5的上行数据；

当集群主站通讯服务器6或延伸子站通信服务器5物理主通道A因故障断开的情况下，会立即自动切换至另一条物理通道B进行数据采集；

当集群主站通讯服务器6或延伸子站通信服务器5与物理通道A和B均断开的情况下，分以下两种情况进行处理：

情况一、当单台或多台集群主站通讯服务器6与主用通信A/B双通道3断开，采用轮询及区域数据自切换算法，其余集群主站通讯服务器6自动与相应延伸子站通信服务器5集群单数据区建链，并保证延伸子站通信服务器5为最小化数据区数据上送；

情况二、当单台或多台延伸子站通信服务器5与主用通信A/B双通道3断开，采用轮询及区域数据自切换算法，其余延伸子站通信服务器5中备用的厂站区数据自动建立连接，从备用态转为工作态，采用单主站通信服务器-单数据区采集的方法将所属数据区数据上传至集群主站通信服务器集群。

当全部的延伸子站通信服务器5与主用通信A/B双通道3全部断开时，此时采用卫星应急通信通道9，直接与电厂通信服务器4立刻建立连接，采集实时数据。

上述的数据通信全部基于IEC60870-5-104规约进行。

下面以总厂站侧总共有3个为实施例进行阐述：

如图1中，为调度自动化***分布式多通道集群延伸子站通信***网络结构拓扑图，该***在集控侧调度机房调度机柜部署三台集群通信服务器，分别为集群通信服务器1，集群通信服务器2、集群通信服务器3，并在集控侧调度机房厂站延伸机柜部署三台延伸子站通信服务器，分别为延伸子站通信服务器1、延伸子站通信服务器2、延伸子站通信服务器3，该***采用多通道技术，采用3条物理通道，其中2条主用通道（A/B通道）采用IEC60870-5-104规约，该方式下集群主站通信服务器与延伸子站通信服务器建立数据通信；1条应急通道（卫星C通道）采用IEC60870-5-104规约，该方式下集群主站通信服务器直接与厂站通信服务器建立数据通信。调度接入网由千兆以太网交换机构成，网络采用冗余结构，传输介质为双绞线，2条主用通道为热备用状态，当其中一条物理通道因故障断开，会立即自动切至另一条物理通道，余下的卫星通道处于冷备状态，一旦物理通道链路全故障时，立刻建链采集工作，保证数据的正常采集。延伸子站通信服务器通过调度数据网基于点对点通信方式与相应厂站侧通信服务器建立连接进而采集所属厂站侧现地数据；

如图2中所示，调度自动化***分布式多通道延伸数据采集分区互备方法示意图，三台调度自动化***延伸子站通信服务器通过调度数据网分别采集三台厂站通信服务器的数据，其中，延伸子站通信服务器1采集厂站通信服务器1的数据，延伸子站通信服务器2采集厂站通信服务器2的数据，延伸子站通信服务器3采集厂站通信服务器3的数据，延伸子站通信服务器只采集与所属厂站区域相关的测点信息和命令，并实时判断这些测点、通讯和厂站区域的各种状态。三台厂站通信服务器分别采集不同区域的厂站侧数据，其中，厂站通信服务器1采集厂站I区数据，厂站通信服务器2采集厂站II区数据，厂站通信服务器3采集厂站III区数据，

调度自动化***延伸子站通信服务器的数据库中根据所属厂站侧分类设置多个数据采集区域，数据初始化时，延伸子站通信服务器1采集的数据同步至延伸子站通信服务器2和延伸子站通信服务器3，延伸子站通信服务器2采集的数据同步至延伸子站通信服务器1和延伸子站通信服务器3，延伸子站通信服务器3采集的数据同步至延伸子站通信服务器1和延伸子站通信服务器2，各台延伸子站通信服务器将同步的数据存入相应的数据采集缓存区，该同步数据在数据链路正常时不上传至主站服务器，如图2所示，此时该通信服务器同步数据状态显示为备用态；

三台集群通信主站服务器与延伸子站通信服务器基于IEC60870-5-104规约进行一对一通信，其中，集群通信服务器1与延伸子站通信服务器1建立IEC60870-5-104规约通信，集群通信服务器2与延伸子站通信服务器2建立IEC60870-5-104规约通信，集群通信服务器3与延伸子站通信服务器3建立IEC60870-5-104规约通信，各台延伸工作子站通信服务器采集所属厂站区域数据上送至相应集群通信主站服务器，同时，集群通信服务器1采集的数据同步至集群通信服务器2和集群通信服务器3，集群通信服务器2采集的数据同步至集群通信服务器1和集群通信服务器3，集群通信服务器3采集的数据同步至集群通信服务器1和集群通信服务器2，同步的数据存入至各自的缓存内，不进行全网广播，不写入***实时数据库；

集群通信服务器1基于IEC60870-5-104规约通信将采集的厂站I区数据数据写入调度自动化***实时库中，并将这些实时数据送往SCADA，进行全网实时数据库同步，同理，集群通信服务器2基于IEC60870-5-104规约通信将采集的厂站II区数据写入调度自动化***实时库中，集群通信服务器3基于IEC60870-5-104规约通信将采集的厂站III区数据写入调度自动化***实时库中，***后台将三台集群通信服务器采集的实时数据进行合并处理，整合为全厂实时数据库；

当调度自动化***正常运行时，三台集群通信主站服务器分别读取三台延伸子站通信服务器的上行数据，对厂站侧数据进行分布式采集处理后，大大提高了数据的读写能力。当集群通信服务器1与延伸子站通信服务器1物理主通道A因故障断开的情况下，会立即自动切换至另一条物理通道B进行数据采集，当A、B通道均断开的情况下，分两种情况进行切换：

情况1：如图3、4所示，当集群通信主站服务器1与接入网交换机主用通道链路全断开，或者集群通信主站服务器1宕机的情况下，采用轮询算法，集群通信主站服务器2自动与延伸子站通信服务器1建链，采集延伸子站通信服务器1的实时数据，集群通信主站服务器2中厂站I区数据状态由备用态转换为工作态，此时集群通信主站服务器2同时采集延伸子站通信服务器1和延伸子站通信服务器2的实时数据，写入实时库并进行全网数据同步；当集群通信主站服务器1、2与接入网交换机主用通道链路全断开，又或者集群通信主站服务器1、2全宕机的情况下，集群通信主站服务器3自动与延伸子站通信服务器1和2建链，采集延伸子站通信服务器1和2的实时数据，群通信主站服务器3中厂站I区数据、厂站II区数据状态由备用态转换为工作态，此时集群通信主站服务器3同时采集延伸子站通信服务器1、2、3的实时数据，写入实时库并进行全网数据同步；当故障服务器恢复正常运行态后，集群通信主站服务器集群将恢复至厂站单区数据采集区域数据库读写状态，从其他集群通信主站通信服务器数据同步转发过来的数据从主用状态转为备用状态，只读取数据但是不写入实时库进行同步。

情况2：如图5、6所示，当延伸子站通信服务器1与接入网交换机主用通道链路全断开，或者延伸子站通信服务器1宕机的情况下，采用轮询算法，延伸子站通信服务器2中厂站I区数据自动建立连接，从备用态转为工作态，数据上传至集群通信主站服务器1，此时延伸子站通信服务器2同时上传厂站I区数据和厂站II区数据，厂站I区数据上传至集群通信主站服务器1，厂站II区数据上传至集群通信主站服务器2，当延伸子站通信服务器1、2均与接入网交换机主用通道链路全断开，或者延伸子站通信服务器1、2均宕机的情况下，延伸子站通信服务器3中厂站I区数据和厂站II区数据自动建立连接，从备用态转为工作态，此时延伸子站通信服务器3同时上传厂站I区数据、厂站II区和厂站III区的数据，厂站I区数据上传至集群通信主站服务器1，厂站II区数据上传至集群通信主站服务器2，厂站III区数据上传至集群通信主站服务器3；当故障服务器恢复正常运行态后，延伸工作子站通信服务器集群将恢复至厂站单区数据采集区域数据库读写状态，从其他延伸工作子站通信服务器数据同步转发过来的数据从主用状态转为备用状态，只读取数据但不上送主站通信服务器。

如图7中所示，当三台延伸子站通信服务器与接入网交换机主用通道链路全部断开或者延伸子站通信服务器全宕机的情况，此时采用卫星通道C，直接与厂站通信服务器立刻建立连接，采集实时数据，保证数据的正常采集。

Claims (6)

1.一种调度自动化分布式多通道集群延伸通信***，其特征在于，包括接入网交换机（1）建立的主用通信A/B双通道（3），集控侧的延伸子站通信服务器（5）和调度自动化***的集群主站通讯服务器（6）通过主用通信A/B双通道（3）建立数据通信连接，延伸子站通信服务器（5）与厂站侧的电厂通信服务器（4）通过调度数据网建立通信连接，集群主站通讯服务器（6）、延伸子站通信服务器（5）和电厂通信服务器（4）设有多个且一一对应，每个电厂通信服务器（4）采集所属厂站侧实时数据，每个电厂通信服务器（4）还通过路由器（8）与通信卫星（2）建立通信连接，通信卫星（2）通过路由器与主用通信A/B双通道（3）建立通信连接，电厂通信服务器（4）、通信卫星（2）、主用通信A/B双通道（3）及通信线路上的路由器（8）构成卫星应急通信通道（9），主用通信A/B双通道（3）的两条通信通道A和B处于热备用状态，卫星应急通信通道（9）为冷备用状态。

2.根据权利要求1所述的一种调度自动化分布式多通道集群延伸通信***，其特征在于，所述的每个集群主站通讯服务器（6）与主用通信A/B双通道（3）、每个延伸子站通信服务器（5）与主用通信A/B双通道（3）、通信卫星（2）与主用通信A/B双通道（3）均采用双通道通信。

3.根据权利要求2所述的一种调度自动化分布式多通道集群延伸通信***，其特征在于，所述的延伸子站通信服务器（5）和电厂通信服务器（4）之间、通信卫星（2）与电厂通信服务器（4）之间、通信卫星（2）与主用通信A/B双通道（3）之间设有纵向加密装置（7）。

4.使用上述权利要求3所述的调度自动化分布式多通道集群延伸通信***的通信方法，其特征在于，采集厂站侧数据的方法如下：

一、集控侧的每个延伸子站通信服务器（5）通过调度数据网采集对应的厂站侧的电厂通信服务器（4）的数据，各电厂通信服务器（4）分别采集所属厂站侧实时数据，延伸子站通信服务器（5）的数据库中根据厂站侧数量分类设置多个数据采集区域，所属厂站侧数据采集区域为主用，其余厂站侧数据采集区域为备用，数据初始化时，延伸子站通信服务器（5）集群之间进行区域数据同步，各台延伸子站通信服务器（5）将同步的数据存入相应的数据采集缓存区，同步的实时数据在数据链路正常时不上传至集群主站通讯服务器（6），数据链路均正常的情况下，延伸子站通信服务器（5）同步数据状态显示为备用态；

二、集群主站通讯服务器（6）与延伸子站通信服务器（5）进行一对一通信，各延伸子站通信服务器（5）采集所属厂站区域数据并上送至相应集群主站通讯服务器（6），集群主站通讯服务器（6）接收到的各区域数据写入共享内存中进行实时库同步，***后台对分布式实时数据库进行合并处理，将各自所属厂站区域实时数据整合为全厂实时数据库进行读取，同时，调度自动化***的集群主站通讯服务器（6）的数据库中根据厂站侧数量分类设置多个数据采集区域，所属厂站侧的数据采集区域为主用，其余厂站侧的数据数据采集区域为备用，数据初始化时，集群主站通讯服务器（6）之间进行区域数据同步，同步的数据存入至各自的缓存内，不进行全网广播，不写入***实时数据库。

5.根据权利要求4所述的一种调度自动化分布式多通道集群延伸通信方法，其特征在于，通信链路针对不同情况下的通信方法为：

当调度自动化***正常运行时，各台集群主站通讯服务器（6）分别读取对应延伸子站通信服务器（5）的上行数据；

当集群主站通讯服务器（6）或延伸子站通信服务器（5）物理主通道A因故障断开的情况下，会立即自动切换至另一条物理通道B进行数据采集；

当集群主站通讯服务器（6）或延伸子站通信服务器（5）与物理通道A和B均断开的情况下，分以下两种情况进行处理：

情况一、当单台或多台集群主站通讯服务器（6）与主用通信A/B双通道（3）断开，采用轮询及区域数据自切换算法，其余集群主站通讯服务器（6）自动与相应延伸子站通信服务器（5）集群单数据区建链，并保证延伸子站通信服务器（5）为最小化数据区数据上送；

情况二、当单台或多台延伸子站通信服务器（5）与主用通信A/B双通道（3）断开，采用轮询及区域数据自切换算法，其余延伸子站通信服务器（5）中备用的厂站区数据自动建立连接，从备用态转为工作态，采用单主站通信服务器-单数据区采集的方法将所属数据区数据上传至集群主站通信服务器集群。

6.根据权利要求5所述的一种调度自动化分布式多通道集群延伸通信方法，其特征在于，当全部的延伸子站通信服务器（5）与主用通信A/B双通道（3）全部断开时，此时采用卫星应急通信通道（9），直接与电厂通信服务器（4）立刻建立连接，采集实时数据。

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