專(zhuān)利名稱(chēng)：電力系統(tǒng)數(shù)字化變電站的保護(hù)與視頻系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)，尤其涉及一種電力系統(tǒng)數(shù)字化變電站的保護(hù)與視頻系統(tǒng)聯(lián) 動(dòng)控制方法。
背景技術(shù)：
變電站遙視系統(tǒng)(Remote Video Surveillance System for Substation, RVSS)不僅能為遠(yuǎn) 方提供變電站各類(lèi)設(shè)備運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)圖像，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的可視化監(jiān)控與調(diào)度，提高變電站 運(yùn)行和維護(hù)的安全性與可靠性；還能記錄現(xiàn)場(chǎng)的各類(lèi)事故和報(bào)警信息，為事故分析提供第 一手資料。因此，RVSS已經(jīng)成為無(wú)人、甚至有人值班變電站必備的建設(shè)項(xiàng)目。如圖1所示， 目前，傳統(tǒng)的變電站遙視系統(tǒng)RVSS架構(gòu)多采用集中管理、分層控制的系統(tǒng)架構(gòu)，大致可分 為三層多個(gè)變電站(l-n)、管理服務(wù)器和監(jiān)控中心。
傳統(tǒng)的變電站端由多個(gè)攝像機(jī)(l-m)、各類(lèi)探頭/對(duì)射、報(bào)警控制器、視頻處理單元 (Remote Video Unit, RVU)等信號(hào)采集處理設(shè)備組成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。變電站端 Mjf^包括實(shí)時(shí)圖像監(jiān)控/錄像、攝像機(jī)控制、事故報(bào)警，接受遠(yuǎn)方操控配置等。RVU是 變電站端的核心設(shè)備，通常為專(zhuān)用的視頻服務(wù)器。它完成站內(nèi)所有視音頻信號(hào)及消防、防 盜、門(mén)禁、照明等控制器信息的轉(zhuǎn)換、處理、編碼、存儲(chǔ)和上傳；同時(shí)與管理服務(wù)器相連， 接收控制命令對(duì)站內(nèi)所有可控對(duì)象進(jìn)行操控。管理服務(wù)器對(duì)各變電站端的RVU進(jìn)行集中管 理，為監(jiān)控中心提供視頻服務(wù)地址(視頻流仍由RVU直接提供)，向RVU轉(zhuǎn)發(fā)監(jiān)控中心的 控制命令，并進(jìn)行系統(tǒng)用戶(hù)管理和日志記錄等。監(jiān)控中心由監(jiān)控工作站和電力網(wǎng)上的終端 用戶(hù)組成。它的功能包括遠(yuǎn)程監(jiān)控、圖像管理、報(bào)警管理、安全管理、系統(tǒng)配置，網(wǎng)頁(yè) 瀏覽等。
與綜自系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)是RVSS的一項(xiàng)重要應(yīng)用。它要求RVSS能夠獲取并解析綜自系統(tǒng)的 "四遙"信息，當(dāng)發(fā)生遙信變位、事故告警等事件后，能快速驅(qū)動(dòng)攝像機(jī)轉(zhuǎn)向相關(guān)的一二 次設(shè)備并進(jìn)行記錄。如何獲取"四遙"信息并建立它們與攝像機(jī)的對(duì)應(yīng)關(guān)系則是實(shí)現(xiàn)該項(xiàng) 功能的關(guān)鍵。以往，由于變電站內(nèi)各系統(tǒng)相互獨(dú)立，RVSS只能借助綜自系統(tǒng)的通信管理機(jī) 或者監(jiān)控主機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)"四遙"信息。這不免帶來(lái)了不少工作量且增加了原有系統(tǒng)的復(fù)雜性， 因而難以得到綜自廠(chǎng)商的全力配合，導(dǎo)致RVSS獲取信息的完整性、實(shí)時(shí)性得不到保證，聯(lián) 動(dòng)的效果受到了限制。
數(shù)字化變電站中絕大多數(shù)自動(dòng)化功能都以通信方式實(shí)施，而站內(nèi)各系統(tǒng)的融合與集成應(yīng) 用又是其內(nèi)在訴求。這就給重新設(shè)計(jì)RVSS的聯(lián)動(dòng)功能帶來(lái)了新的技術(shù)條件與現(xiàn)實(shí)需要。面向通用對(duì)象的變電站事件(GOOSE)是數(shù)字化變電站中最重要的一類(lèi)通信服務(wù)一 次設(shè)備的操控，二次設(shè)備的閉鎖、聯(lián)動(dòng)等都是由GOOSE通信實(shí)現(xiàn)的。變電站遙視系統(tǒng)(RVSS) 在電力系統(tǒng)各電壓等級(jí)的變電站中獲得的廣泛的應(yīng)用，目前發(fā)展的趨勢(shì)要求其動(dòng)作行為更 加智能化。數(shù)字化變電站技術(shù)的出現(xiàn)為RVSS的智能化發(fā)展提供了更加便利的條件。以往， 由于變電站內(nèi)各系統(tǒng)相互獨(dú)立，RVSS只能借助綜自系統(tǒng)的通信管理機(jī)或者監(jiān)控主機(jī)轉(zhuǎn)發(fā) "四遙"信息。這不免帶來(lái)了不少工作量且增加了原有系統(tǒng)的復(fù)雜性，因而難以得到綜自 廠(chǎng)商的全力配合，導(dǎo)致RVSS獲取信息的完整性、實(shí)時(shí)性得不到保證，聯(lián)動(dòng)的效果受到了限 制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種電力系統(tǒng)數(shù)字化變電站的保護(hù)與視頻系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制方 法，在電力系統(tǒng)數(shù)字化變電站中實(shí)現(xiàn)保護(hù)設(shè)備與視頻系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制。
本發(fā)明方法包括以下步驟1. 1建立各攝像機(jī)的編號(hào)及各預(yù)置位與代表GOOSE事件
內(nèi)容的GOOSE變量列表成員之間的映射關(guān)系；1. 2從數(shù)字化變電站的過(guò)程層、間隔層網(wǎng)絡(luò) 或獨(dú)立GOOSE網(wǎng)絡(luò)上捕獲GOOSE報(bào)文；1. 3解析GOOSE報(bào)文1. 4根據(jù)攝像機(jī)編號(hào)及 各預(yù)置位和視頻通道號(hào)通過(guò)視頻處理單元控制特定攝像機(jī)轉(zhuǎn)向特定預(yù)置位，打開(kāi)照明、啟 動(dòng)錄像、切換視頻通道以及報(bào)警；1.5保護(hù)與視頻系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)采用軟件編程方式，視頻處 理單元開(kāi)放編程接口并提供一個(gè)以太網(wǎng)通信口，在數(shù)字化變電站的視頻處理單元中增加 GOOSE聯(lián)動(dòng)中間件，該中間件作為一個(gè)進(jìn)程運(yùn)行在視頻處理單元上，它通過(guò)調(diào)用動(dòng)態(tài)鏈接 庫(kù)或者軟件開(kāi)發(fā)工具包接口訪(fǎng)問(wèn)視頻處理單元上的變電站遙視系統(tǒng)應(yīng)用程序?qū)z像機(jī)編 號(hào)及各預(yù)置位傳給攝像機(jī)控制函數(shù)，由其完成攝像機(jī)的定位和啟動(dòng)錄像；將視頻通道號(hào)傳 給視頻輸出控制函數(shù)，由其完成上傳視頻通道的切換；或增加一臺(tái)專(zhuān)門(mén)用于實(shí)現(xiàn)GOOSE聯(lián) 動(dòng)的通信服務(wù)器，由該通信服務(wù)器完成建立映射關(guān)系、獲取及解析GOOSE報(bào)文功能，按照 遙視系統(tǒng)的遠(yuǎn)傳協(xié)議，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向視頻處理單元發(fā)出攝像機(jī)定位、錄像和視頻通道切換等 控制命令，完成保護(hù)與視頻系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)的功能。
本發(fā)明所述的保護(hù)與視頻系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制方法中的建立攝像機(jī)的編號(hào)及各預(yù)置位與 GOOSE變量列表成員的映射關(guān)系的步驟為第一步根據(jù)攝像機(jī)與被控或關(guān)聯(lián)二次設(shè)備的 對(duì)應(yīng)關(guān)系，建立各攝像機(jī)的編號(hào)/各預(yù)置位與系統(tǒng)配置描述文件中物理設(shè)備名稱(chēng)的對(duì)應(yīng)；第 二步遍歷系統(tǒng)配置描述文件，在各智能電子設(shè)備元素中找出通用變電站事件控制塊并記 錄其唯一的應(yīng)用標(biāo)識(shí)，GOOSE變量列表成員與智能電子設(shè)備名稱(chēng)的對(duì)應(yīng)由應(yīng)用標(biāo)識(shí)與智能 電子設(shè)備名稱(chēng)的對(duì)應(yīng)來(lái)反映；第三步，由攝像機(jī)編號(hào)及預(yù)置位與智能電子設(shè)備名稱(chēng)、GOOSE 變量列表成員與智能電子設(shè)備名稱(chēng)的對(duì)應(yīng)，建立攝像機(jī)編號(hào)及預(yù)置位與GOOSE變量列表成 員之間的映射關(guān)系，并最終形成配置文件，用于實(shí)現(xiàn)GOOSE聯(lián)動(dòng)的通信服務(wù)器通過(guò)加載該 配置文件獲知映射關(guān)系。
本發(fā)明所述捕獲GOOSE報(bào)文采用視窗操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)包捕獲功能完成，數(shù)據(jù)包捕獲功能由包過(guò)濾設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊、底層動(dòng)態(tài)連接庫(kù)及高層動(dòng)態(tài)連接庫(kù)完成。
本發(fā)明提出的根據(jù)保護(hù)動(dòng)作信息進(jìn)行視頻系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制的方法適用于數(shù)字化變電站， 運(yùn)用數(shù)字化變電站中最重要的一類(lèi)通信服務(wù)一面向通用對(duì)象的變電站事件(GOOSE),不依 賴(lài)于綜自系統(tǒng)而獨(dú)立完成了變電站二次系統(tǒng)與視頻控制系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)功能。具備以下優(yōu)點(diǎn)
1.實(shí)現(xiàn)了保護(hù)系統(tǒng)與視頻控制系統(tǒng)之間的聯(lián)動(dòng)，這在以往的視頻系統(tǒng)中是無(wú)法完成該項(xiàng)功 能的，保護(hù)和視頻的聯(lián)動(dòng)使得在數(shù)字化變電站中當(dāng)保護(hù)設(shè)備動(dòng)作以后，運(yùn)行人員可以在第
一時(shí)間査看到已動(dòng)作的保護(hù)裝置的動(dòng)作情況，或通過(guò)錄像査看該信息；2.本發(fā)明直接從數(shù) 字化變電站的網(wǎng)絡(luò)層(站控層、過(guò)程層或單獨(dú)的GOOSE網(wǎng)絡(luò))捕獲并解析GOOSE報(bào)文，在 不依賴(lài)于變電站綜自系統(tǒng)的轉(zhuǎn)發(fā)的情況下，獨(dú)立完成了更智能、更實(shí)時(shí)，更復(fù)雜的聯(lián)動(dòng)功 能，實(shí)現(xiàn)了與數(shù)字化變電站的高度融合。


圖1為傳統(tǒng)的變電站遙視系統(tǒng)構(gòu)成框圖； 圖2為變電站遙視系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖； 圖3 GOOSE報(bào)文解析流程； 圖4由中間件實(shí)現(xiàn)GOOSE聯(lián)動(dòng)原理圖； 圖5由GCS實(shí)現(xiàn)GOOSE聯(lián)動(dòng)的原理圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合實(shí)施例并對(duì)照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。 本發(fā)明方法包括以下步驟
一、建立映射關(guān)系
本環(huán)節(jié)建立各攝像機(jī)的編號(hào)(cameraID)及各預(yù)置位(cameraPreset，包括方位、觀察 角度和焦距等)與代表GOOSE事件內(nèi)容的GOOSE變量列表成員(allData)之間的映射關(guān) 系。
建立攝像機(jī)的編號(hào)/各預(yù)置位與變量列表成員的映射關(guān)系需要變電站的攝像機(jī)安裝配置 信息和系統(tǒng)配置描述(System Configuration Description, SCD)文件。
第一步根據(jù)攝像機(jī)與被控或關(guān)聯(lián)二次設(shè)備的對(duì)應(yīng)關(guān)系，建立各攝像機(jī)的編號(hào)/各預(yù)置
位與系統(tǒng)配置描述文件中物理設(shè)備名稱(chēng)的對(duì)應(yīng)。
第二步遍歷系統(tǒng)配置描述文件，在各智能電子設(shè)備元素中找出通用變電站事件控制 塊(GSEControl)并記錄其唯一的應(yīng)用標(biāo)識(shí)(appID)。由于GSECon加l和其采用的數(shù)據(jù)集 (datSet) —定屬于同一個(gè)正D，而變量列表成員是數(shù)據(jù)集在制造報(bào)文規(guī)范(MMS)中的實(shí) 現(xiàn)。因此，變量列表成員與IEDname的對(duì)應(yīng)可以由應(yīng)用標(biāo)識(shí)與IEDname的對(duì)應(yīng)來(lái)反映。
第三步，由cameralD/cameraPreset與IED name、 allData與IED name的對(duì)應(yīng)，建立 cameralD/cameraPreset與allData之間的映射關(guān)系，并最終形成配置文件GSE.ini，用于實(shí)現(xiàn)GOOSE聯(lián)動(dòng)的通信服務(wù)器(后文簡(jiǎn)稱(chēng)GCS)則通過(guò)加載該文件獲知映射關(guān)系。
二、捕獲GOOSE報(bào)文
從數(shù)字化變電站的過(guò)程層、間隔層網(wǎng)絡(luò)或獨(dú)立GOOSE網(wǎng)絡(luò)上捕獲并解析GOOSE報(bào)文。 為了減少組幀、傳輸及解析的時(shí)間，GOOSE報(bào)文直接從應(yīng)用/表示層映射到數(shù)據(jù)鏈路層；
但RVU和GCS大多為基于Win32平臺(tái)的工控機(jī)，默認(rèn)通過(guò)完整的TCP/IP協(xié)議棧對(duì)外通信，
應(yīng)用層以下各層并不向用戶(hù)開(kāi)放。這就需要設(shè)法繞開(kāi)操作系統(tǒng)的協(xié)議棧，以使RVU和GCS
上的應(yīng)用程序能夠直接從數(shù)據(jù)鏈路層上獲取GOOSE報(bào)文。
WinPcap(Windows Packet capture)是Win32平臺(tái)上的免費(fèi)開(kāi)發(fā)工具，它的基本功能是為
應(yīng)用程序提供訪(fǎng)問(wèn)協(xié)議棧底層的能力，如捕獲/發(fā)送鏈路層上的數(shù)據(jù)幀、包過(guò)濾、網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷
監(jiān)控等。WinPcap由一個(gè)內(nèi)核級(jí)模塊、二個(gè)用戶(hù)級(jí)模塊組成
1) 包過(guò)濾設(shè)備驅(qū)動(dòng)(npf.sys)運(yùn)行于操作系統(tǒng)的內(nèi)核，它繞開(kāi)了操作系統(tǒng)的協(xié)議棧直 接與網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)交互，實(shí)現(xiàn)了 WinPcap的絕大部分功能。
2) 底層DLL (packet.dll)提供了一套可以直接訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用程序接口，用于解 決不同版本操作系統(tǒng)的差異，使得基于WinPcap開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序能夠運(yùn)行于所有的Win32 系統(tǒng)。
3) 高層DLL (wpcap.dll)在packet.dll之上，為用戶(hù)提供了一套功能更強(qiáng)大、使用更 簡(jiǎn)單，且獨(dú)立于網(wǎng)卡硬件和操作系統(tǒng)的函數(shù)庫(kù)，調(diào)用這些函數(shù)是使用WinPcap捕獲GOOSE 報(bào)文的主要方法，基本流程如下
第一步，在函數(shù)GSE—InitialWinPcap中依次調(diào)用下列函數(shù)完成WinPcap的初始化
pcap_fmdalldevs用于枚舉本機(jī)所有可用網(wǎng)卡并形成列表。pcap—open_live用于打開(kāi)指定 網(wǎng)卡并返回其句柄，參數(shù)依次為網(wǎng)卡名稱(chēng)、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、混雜模式、讀取超時(shí)時(shí)間和出錯(cuò) 緩沖池，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為65535可以確保應(yīng)用程序提取到完整的以太網(wǎng)幀。pcap—compile用于編 譯包過(guò)濾規(guī)則，第三個(gè)參數(shù)為"etherproto0x88B8"表示只捕獲以太網(wǎng)型式為0x88B8的報(bào) 文，即GOOSE報(bào)文；pcap—setfilter將pcap—compile生成的過(guò)濾規(guī)則fcode加載到指定網(wǎng)卡 上。pcap—freealldevs則用于釋放pcap—findalldevs生成的網(wǎng)卡列表。
第二步，啟動(dòng)一個(gè)線(xiàn)程GSE—CaptureThread，通過(guò)循環(huán)調(diào)用pcap—next—ex (參數(shù)依次為 網(wǎng)卡句柄、信息指針和數(shù)據(jù)包指針)不斷讀取GOOSE報(bào)文返回值為O代表讀取超時(shí)，即 未捕獲到GOOSE報(bào)文；返回值為l代表捕獲到l幀GOOSE報(bào)文，隨即可以解析存放在信 息指針(header)與數(shù)據(jù)包指針(pkt—data)指向地址中的捕獲信息(捕獲時(shí)間、包長(zhǎng)度等) 與報(bào)文內(nèi)容；返回值為-1代表讀取出錯(cuò)。
GOOSE采用周期(穩(wěn)態(tài)時(shí))或變長(zhǎng)指數(shù)型(新事件發(fā)生后)的重傳機(jī)制。故在 GSE—CaptureThread中插入適當(dāng)?shù)牡却?Sleep)，可以在不遺漏GOOSE事件的前提下，減輕RVU和GCS處理器的負(fù)擔(dān)。
此夕卜，捕獲GOOSE報(bào)文的先決條件是將RVU或GCS接入GOOSE網(wǎng)的交換機(jī)，并將 接入端口加入各實(shí)現(xiàn)不同GOOSE應(yīng)用的虛擬局域網(wǎng)(VLAN)。
三、 解析GOOSE報(bào)文
在本環(huán)節(jié)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)GOOSE事件更新后，根據(jù)已建立的映射關(guān)系，找到與該GOOSE報(bào) 文中allData對(duì)應(yīng)的cameralD/cameraPreset以及cameraID對(duì)應(yīng)的視頻通道號(hào)(displayCH)。
實(shí)現(xiàn)RVSS與GOOSE的聯(lián)動(dòng)并不需要完整解析GOOSE報(bào)文，只需要獲知報(bào)文中的 appID、狀態(tài)號(hào)(StNum)、順序號(hào)(SqNum)、測(cè)試(Test)和存活時(shí)間(TAL)等控制塊參 數(shù)，這些工作在函數(shù)GSE—AnalyzePacket中完成，如圖3所示。
第一步，根據(jù)從header中得到的數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度，從pkt_data中拷貝出報(bào)文；同時(shí)判斷第 17/18字節(jié)是否為0x88B8，即復(fù)核報(bào)文是否為GOOSE報(bào)文。
第二步，根據(jù)抽象語(yǔ)法記法(ASN.l)及其基本編碼規(guī)則(BER)、 IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 的編碼標(biāo)記(Tag)及數(shù)據(jù)類(lèi)型解碼下列參數(shù)TAL (Tag等于81，無(wú)符號(hào)整型)、appID (Tag 等于83，字符串)、StNum (Tag等于85，無(wú)符號(hào)整型)、SqNum (Tag等于86，無(wú)符號(hào)整 型)、Test (Tag等于87，布爾型)。
第三步，根據(jù)上述參數(shù)，依次做出如下判斷是否為測(cè)試報(bào)文、是否為新事件、StNum 是否正確、SqNum是否正確、傳輸是否超時(shí)，繼而對(duì)報(bào)文采取不同的處理方法
1) 如果是有效的新事件(非測(cè)試，StNum加l、復(fù)歸或首次獲得，SqNum等于l，未 超時(shí))，則將appID作為參數(shù)去調(diào)用攝像機(jī)/預(yù)置位查找函數(shù)GSE—GetCamera,通知其GOOSE 事件更新。再由GSE—GetCamera根據(jù)映射關(guān)系找到與appID對(duì)應(yīng)的cameralD/cameraPreset, 并據(jù)此調(diào)用攝像機(jī)控制函數(shù)和視頻輸出控制函數(shù)，最終實(shí)現(xiàn)GOOSE聯(lián)動(dòng)。
2) 如果是StNum和SqNum正確的重傳、超時(shí)或測(cè)試報(bào)文，只更新記錄SqNum的變量 和比對(duì)TAL的變量，不調(diào)用GSE—GetCamera,并將該報(bào)文作為反映通信和設(shè)備狀態(tài)的事件 記錄。
3) 如果是StNum或SqNum出錯(cuò)，記錄出錯(cuò)值，并根據(jù)下一幀具有同一 appID的GOOSE 報(bào)文中的StNum或SqNum決定是重新開(kāi)始計(jì)數(shù)還是丟棄出錯(cuò)報(bào)文。
四、 驅(qū)動(dòng)視頻系統(tǒng)動(dòng)作
在本環(huán)節(jié)根據(jù)cameralD/cameraPreset和displayCH通過(guò)視頻處理單元控制特定攝像機(jī)轉(zhuǎn) 向特定預(yù)置位，打開(kāi)照明(夜間)、啟動(dòng)錄像、切換視頻通道以及報(bào)警處理等。
五、 保護(hù)與視頻系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方法
在以上四個(gè)步驟均可以GOOSE聯(lián)動(dòng)中間件的形式在RVU中實(shí)現(xiàn)，如圖4所示。
8遙視系統(tǒng)通過(guò)防火墻與變電站綜自系統(tǒng)的GOOSE網(wǎng)交換機(jī)相連，GOOSE聯(lián)動(dòng)中間件 作為一個(gè)進(jìn)程運(yùn)行在RVU上，它通過(guò)調(diào)用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)(DLL)或者軟件開(kāi)發(fā)工具包(SDK) 接口訪(fǎng)問(wèn)RVU上的RVSS應(yīng)用程序?qū)ameralD/cameraPreset傳給攝像機(jī)控制函數(shù)，由其 完成攝像機(jī)的定位和啟動(dòng)錄像；將displayCH傳給視頻輸出控制函數(shù)，由其完成上傳視頻通 道的切換(由于E1信道帶寬有限，同一時(shí)刻只能上傳1 2個(gè)通道的視頻)。
以中間件的方式實(shí)現(xiàn)GOOSE聯(lián)動(dòng)不需要增加硬件設(shè)備，只要求RVU開(kāi)放編程接口并 提供一個(gè)以太網(wǎng)通信口。但若不具備上述條件(如不允許改動(dòng)RVU),則可采用第二種方法， 即增加一臺(tái)專(zhuān)門(mén)用于實(shí)現(xiàn)GOOSE聯(lián)動(dòng)的通信服務(wù)器(GCS)，如圖5所示。
在依次完成三個(gè)環(huán)節(jié)后，GCS采用類(lèi)似監(jiān)控中心遠(yuǎn)程監(jiān)控的方法完成最后一個(gè)環(huán)節(jié) 按照RVSS的遠(yuǎn)傳協(xié)議，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向RVU發(fā)出攝像機(jī)定位、錄像和視頻通道切換等控制命 令。這與監(jiān)控中心遠(yuǎn)程監(jiān)控的區(qū)別在于前者由GOOSE更新事件自動(dòng)觸發(fā)，后者由遠(yuǎn)方監(jiān) 控人員手動(dòng)觸發(fā)。
第二種方法不需要改動(dòng)RVU，與原有RVSS的耦合度小，但需要在變電站端配備一臺(tái) GCS。
兩種聯(lián)動(dòng)方法的實(shí)施過(guò)程基本一致(僅最后一個(gè)環(huán)節(jié)不同)、技術(shù)難度相當(dāng)，采用哪種 方案可根據(jù)RVSS的配置、開(kāi)放程度和建設(shè)資金等實(shí)際情況做出選擇。
權(quán)利要求
1、一種電力系統(tǒng)數(shù)字化變電站的保護(hù)與視頻系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制方法，其特征在于包括以下步驟1.1建立各攝像機(jī)的編號(hào)及各預(yù)置位與代表GOOSE事件內(nèi)容的GOOSE變量列表成員之間的映射關(guān)系；1.2從數(shù)字化變電站的過(guò)程層、間隔層網(wǎng)絡(luò)或獨(dú)立GOOSE網(wǎng)絡(luò)上捕獲GOOSE報(bào)文；1.3解析GOOSE報(bào)文當(dāng)發(fā)現(xiàn)GOOSE事件更新后，根據(jù)攝像機(jī)編號(hào)及預(yù)置位與GOOSE變量列表成員之間的映射關(guān)系，找到與該GOOSE報(bào)文中變量列表成員對(duì)應(yīng)的攝像機(jī)編號(hào)及預(yù)置位相應(yīng)的視頻通道號(hào)，獲知報(bào)文中的應(yīng)用標(biāo)識(shí)、狀態(tài)號(hào)、順序號(hào)、測(cè)試和存活時(shí)間等控制塊參數(shù)，其步驟如下(1.3.1)根據(jù)從信息指針中得到的數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度，從數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中拷貝出報(bào)文；同時(shí)判斷并復(fù)核報(bào)文是否為GOOSE報(bào)文；(1.3.2)根據(jù)抽象語(yǔ)法記法及其基本編碼規(guī)則、IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的編碼標(biāo)記及數(shù)據(jù)類(lèi)型解碼下列參數(shù)存活時(shí)間、應(yīng)用標(biāo)識(shí)、狀態(tài)號(hào)、順序號(hào)、測(cè)試標(biāo)志；(1.3.3)根據(jù)上述參數(shù)，依次做出如下判斷是否為測(cè)試報(bào)文、是否為新事件、狀態(tài)號(hào)是否正確、順序號(hào)是否正確、傳輸是否超時(shí)，繼而對(duì)報(bào)文采取不同的處理方法當(dāng)為有效的新事件，則將應(yīng)用標(biāo)識(shí)作為參數(shù)去調(diào)用攝像機(jī)/預(yù)置位查找函數(shù)，通知其GOOSE事件更新，再由查找函數(shù)根據(jù)映射關(guān)系找到與應(yīng)用標(biāo)識(shí)對(duì)應(yīng)的攝像機(jī)編號(hào)及各預(yù)置位，并據(jù)此調(diào)用攝像機(jī)控制函數(shù)和視頻輸出控制函數(shù)，最終實(shí)現(xiàn)GOOSE聯(lián)動(dòng)；當(dāng)為狀態(tài)號(hào)和順序號(hào)正確的重傳、超時(shí)或測(cè)試報(bào)文，只更新記錄順序號(hào)的變量和比對(duì)存活時(shí)間的變量，不調(diào)用攝像機(jī)/預(yù)置位查找函數(shù)，并將該報(bào)文作為反映通信和設(shè)備狀態(tài)的事件記錄；當(dāng)狀態(tài)號(hào)或順序號(hào)出錯(cuò)，記錄出錯(cuò)值，并根據(jù)下一幀具有同一應(yīng)用標(biāo)識(shí)的GOOSE報(bào)文中的狀態(tài)號(hào)或順序號(hào)決定是重新開(kāi)始計(jì)數(shù)還是丟棄出錯(cuò)報(bào)文；1.4根據(jù)攝像機(jī)編號(hào)及各預(yù)置位和視頻通道號(hào)通過(guò)視頻處理單元控制特定攝像機(jī)轉(zhuǎn)向特定預(yù)置位，打開(kāi)照明、啟動(dòng)錄像、切換視頻通道以及報(bào)警處理；1.5保護(hù)與視頻系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)采用軟件編程方式，視頻處理單元開(kāi)放編程接口并提供一個(gè)以太網(wǎng)通信口，在數(shù)字化變電站的視頻處理單元中增加GOOSE聯(lián)動(dòng)中間件，該中間件作為一個(gè)進(jìn)程運(yùn)行在視頻處理單元上，它通過(guò)調(diào)用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)或者軟件開(kāi)發(fā)工具包接口訪(fǎng)問(wèn)視頻處理單元上的變電站遙視系統(tǒng)應(yīng)用程序?qū)z像機(jī)編號(hào)及各預(yù)置位傳給攝像機(jī)控制函數(shù)，由其完成攝像機(jī)的定位和啟動(dòng)錄像；將視頻通道號(hào)傳給視頻輸出控制函數(shù)，由其完成上傳視頻通道的切換；或增加一臺(tái)專(zhuān)門(mén)用于實(shí)現(xiàn)GOOSE聯(lián)動(dòng)的通信服務(wù)器，由該通信服務(wù)器完成建立映射關(guān)系、獲取及解析GOOSE報(bào)文功能，按照遙視系統(tǒng)的遠(yuǎn)傳協(xié)議，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向視頻處理單元發(fā)出攝像機(jī)定位、錄像和視頻通道切換等控制命令，完成保護(hù)與視頻系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)的功能。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)與視頻系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制方法，其特征在于建立攝像機(jī)的編號(hào)及各預(yù)置位與GOOSE變量列表成員的映射關(guān)系的步驟為第一步根據(jù)攝像機(jī)與被控或關(guān)聯(lián)二次設(shè)備的對(duì)應(yīng)關(guān)系，建立各攝像機(jī)的編號(hào)/各預(yù)置 位與系統(tǒng)配置描述文件中物理設(shè)備名稱(chēng)的對(duì)應(yīng)；第二步遍歷系統(tǒng)配置描述文件，在各智能電子設(shè)備元素中找出通用變電站事件控制 塊并記錄其唯一的應(yīng)用標(biāo)識(shí)，GOOSE變量列表成員與智能電子設(shè)備名稱(chēng)的對(duì)應(yīng)由應(yīng)用標(biāo)識(shí) 與智能電子設(shè)備名稱(chēng)的對(duì)應(yīng)來(lái)反映；第三步，由攝像機(jī)編號(hào)及預(yù)置位與智能電子設(shè)備名稱(chēng)、GOOSE變量列表成員與智能電 子設(shè)備名稱(chēng)的對(duì)應(yīng)，建立攝像機(jī)編號(hào)及預(yù)置位與GOOSE變量列表成員之間的映射關(guān)系，并 最終形成配置文件，用于實(shí)現(xiàn)GOOSE聯(lián)動(dòng)的通信服務(wù)器通過(guò)加載該配置文件獲知映射關(guān) 系。
3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的保護(hù)與視頻系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制方法，其特征在于捕獲GOOSE報(bào)文采用視窗操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)包捕獲功能完成，數(shù)據(jù)包捕獲功能由包過(guò)濾設(shè) 備驅(qū)動(dòng)模塊、底層動(dòng)態(tài)連接庫(kù)及高層動(dòng)態(tài)連接庫(kù)完成3.1) 包過(guò)濾設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊運(yùn)行于操作系統(tǒng)的內(nèi)核，它繞開(kāi)了操作系統(tǒng)的協(xié)議棧直接 與網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)交互，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)包捕獲的絕大部分功能；3.2) 底層動(dòng)態(tài)連接庫(kù)提供了一套可以直接訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用程序接口，用于解決 不同版本操作系統(tǒng)的差異，使得基于數(shù)據(jù)包捕獲開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序能夠運(yùn)行于所有的Win32 系統(tǒng)；3.3) 高層動(dòng)態(tài)連接庫(kù)在底層動(dòng)態(tài)連接庫(kù)之上，為用戶(hù)提供了一套功能更強(qiáng)大、使用 更簡(jiǎn)單，且獨(dú)立于網(wǎng)卡硬件和操作系統(tǒng)的函數(shù)庫(kù)，調(diào)用這些函數(shù)是使用視窗操作系統(tǒng)數(shù)據(jù) 包捕獲功能捕獲GOOSE報(bào)文的主要方法，包括以下步驟3.3.1) 在函數(shù)GSEJnitialWinPcap中依次調(diào)用下列函數(shù)完成WinPcap的初始化 pcap—findalldevs用手枚舉本機(jī)所有可用網(wǎng)卡并形成列表；pcap—open—live用于打開(kāi)指定網(wǎng)卡并返回其句柄，參數(shù)依次為網(wǎng)卡名稱(chēng)、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、混雜模^、讀i超時(shí)時(shí)間和出錯(cuò) 緩沖池，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為65535可以確保應(yīng)用程序提取到完整的以太網(wǎng)幀；pcap—compile用于編 譯包過(guò)濾規(guī)則，通過(guò)設(shè)置其第三個(gè)參數(shù)可以只捕獲以太網(wǎng)型式為0x88B8的f艮文，即GOOSE 報(bào)文；pcap—setfilter將pcap—compile生成的過(guò)濾規(guī)則加載到指定網(wǎng)卡上；pcap—freealldevs 則用于釋放pcap一fmdalldevs ^成的網(wǎng)卡列表；3.3.2) 啟動(dòng)一個(gè)線(xiàn)程GSE—CaptureThread，通過(guò)循環(huán)調(diào)用函數(shù)pcap—next—ex，參數(shù)依次 為網(wǎng)卡句柄、信息指針和數(shù)i包指針，不斷讀取GOOSE報(bào)文。pcap_neXt_ex返回值為0 代表讀取超時(shí)，即未捕獲到GOOSE報(bào)文；返回值為l代表捕獲到l幀"b00;E報(bào)文，隨即 可以解析存放在信息指針與數(shù)據(jù)包指針指向地址中的捕獲信息與報(bào)文內(nèi)容，捕獲信息包括 捕獲時(shí)間、包長(zhǎng)度等；返回值為-1代表讀取出錯(cuò)；3.3.3) GOOSE在穩(wěn)態(tài)時(shí)采用周期重傳機(jī)制，在新事件發(fā)生后采用變長(zhǎng)指數(shù)型的重傳機(jī) 制，在GSE—CaptureThread中插入適當(dāng)?shù)牡却稍诓贿z漏GOOSE事件的前提下，減輕視 頻處理單元Sl通信服務(wù)器的負(fù)擔(dān)；此外，捕獲GOOSE報(bào)文的先決條件是將視頻處理單元或 通信服務(wù)器接入GOOSE網(wǎng)的交換機(jī)，并將接入端口加入各實(shí)現(xiàn)不同GOOSE應(yīng)用的虛擬局 域網(wǎng)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種電力系統(tǒng)數(shù)字化變電站的保護(hù)與視頻系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制方法，包括以下步驟建立映射關(guān)系、捕獲并解析GOOSE報(bào)文、打開(kāi)照明、啟動(dòng)錄像、切換視頻通道以及報(bào)警及實(shí)現(xiàn)保護(hù)與視頻系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。保護(hù)與視頻系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)方式包括采用軟件編程方式或增加一臺(tái)專(zhuān)門(mén)用于實(shí)現(xiàn)GOOSE聯(lián)動(dòng)的通信服務(wù)器方式，完成建立映射關(guān)系、獲取及解析GOOSE報(bào)文功能，按照遙視系統(tǒng)的遠(yuǎn)傳協(xié)議，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向視頻處理單元發(fā)出攝像機(jī)定位、錄像和視頻通道切換等控制命令，完成保護(hù)與視頻系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)的功能。本發(fā)明方法適用于數(shù)字化變電站，運(yùn)用數(shù)字化變電站中最重要的一類(lèi)通信服務(wù)——面向通用對(duì)象的變電站事件，不依賴(lài)于綜自系統(tǒng)而獨(dú)立完成了變電站二次系統(tǒng)與視頻控制系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)功能。
文檔編號(hào)H02J13/00GK101409463SQ200810136338
公開(kāi)日2009年4月15日 申請(qǐng)日期2008年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月2日
發(fā)明者閔 孫, 蘇永春, 辛建波, 鄭蜀江 申請(qǐng)人:江西省電力科學(xué)研究院