專利名稱：基于以太網(wǎng)通信的自適應(yīng)一體化五防系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)自動(dòng)化領(lǐng)域，更具體地涉及變電站防誤閉鎖系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
1.變電站五防系統(tǒng)現(xiàn)狀傳統(tǒng)的變電站五防系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，由五防機(jī)、通信適配器(以下簡(jiǎn)稱 適配器)、電腦鑰匙、鎖具及安裝附件組成，如圖1所示。五防機(jī)內(nèi)安裝的防誤閉鎖軟件，具 有編輯五防邏輯表、生成操作票、模擬票、防止誤遙控設(shè)備等功能。五防機(jī)通過(guò)串口(或以 太網(wǎng))與監(jiān)控系統(tǒng)通信，并根據(jù)邏輯表對(duì)站內(nèi)設(shè)備的操作進(jìn)行解鎖或閉鎖。適配器具有串口和通信座，它通過(guò)串口與五防機(jī)通信，通信座的紅外口與電腦鑰 匙通信，實(shí)現(xiàn)了五防機(jī)與電腦鑰匙的通信過(guò)程的介質(zhì)轉(zhuǎn)換。變電站內(nèi)有操作任務(wù)時(shí)，先在五防機(jī)開出符合五防邏輯表的操作票，然后將操作 票通過(guò)適配器傳入電腦鑰匙。對(duì)于遙控操作項(xiàng)，在監(jiān)控后臺(tái)完成操作，對(duì)于非遙控項(xiàng)，如掛 臨時(shí)接地線，通過(guò)電腦鑰匙到就地解鎖操作。隨著自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)的推廣，出現(xiàn)了一種新的防誤閉鎖方式一體化五防。 一體化五防系統(tǒng)由監(jiān)控后臺(tái)機(jī)、適配器、電腦鑰匙、鎖具及安裝附件組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2 所示。防誤功能作為監(jiān)控后臺(tái)軟件的功能模塊，具有開操作票、模擬票、邏輯閉鎖、與電腦鑰 匙通信等功能。一體化五防的技術(shù)特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了五防與監(jiān)控同實(shí)時(shí)庫(kù)、同圖形系統(tǒng)，有效地 提高了變電站五防的可靠性和易維護(hù)性，得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。2.目前一體化五防的通信考慮到電腦鑰匙使用的方便性，電腦鑰匙與適配器的通信幾乎都采用紅外方式， 監(jiān)控后臺(tái)與適配器的通信采用RS-232串口方式。目前，國(guó)內(nèi)220kV及以上電壓等級(jí)的變電 站，監(jiān)控后臺(tái)均采用雙重化配置，如圖2所示。當(dāng)監(jiān)控主機(jī)出現(xiàn)異常，備機(jī)自動(dòng)轉(zhuǎn)為主機(jī)接 管變電站的監(jiān)控功能。而通過(guò)串口通信的適配器，只能連接一臺(tái)監(jiān)控機(jī)，無(wú)法自適應(yīng)監(jiān)控后 臺(tái)的主、備工作模式。一體化五防的監(jiān)控系統(tǒng)站內(nèi)通信網(wǎng)采用以太網(wǎng)，通過(guò)串口通信的適配器，無(wú)法將 自身及電腦鑰匙的運(yùn)行信息和告警信息直接發(fā)送到監(jiān)控系統(tǒng)，作為五防的關(guān)鍵部件，電腦 鑰匙及通信適配器成了監(jiān)控的盲區(qū)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明公開了一種基于以太網(wǎng)通信的自適 應(yīng)一體化五防系統(tǒng)，其適配器具有以太網(wǎng)和紅外口兩種通信接口，以太網(wǎng)接口直接連接到 監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中，通過(guò)UDP或TCP模式實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控后臺(tái)通信，紅外口實(shí)現(xiàn)與電腦鑰匙的無(wú)線通 信。適配器自動(dòng)適應(yīng)監(jiān)控后臺(tái)的主、備工作模式，提高了五防功能的可靠性。依托監(jiān)控系統(tǒng) 監(jiān)控網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控后臺(tái)對(duì)適配器和電腦鑰匙的在線監(jiān)視和管理。本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案
4
一種基于以太網(wǎng)通信的自適應(yīng)一體化五防系統(tǒng)，包括至少兩臺(tái)監(jiān)控機(jī)、一臺(tái)通信 適配器、至少一個(gè)電腦鑰匙、至少一個(gè)測(cè)控裝置，所述至少兩臺(tái)監(jiān)控機(jī)的監(jiān)控軟件包含防誤 閉鎖功能，所述監(jiān)控機(jī)之間采用主、備冗余運(yùn)行方式、即其中一臺(tái)監(jiān)控機(jī)作為監(jiān)控主機(jī)，其 它監(jiān)控機(jī)作為監(jiān)控備機(jī)，各監(jiān)控機(jī)之間以及各監(jiān)控機(jī)與所述測(cè)控裝置之間通過(guò)以太網(wǎng)通 信，測(cè)控裝置連接可操作設(shè)備；其特征在于所述通信適配器采用以太網(wǎng)接口通過(guò)所述以太網(wǎng)與所述監(jiān)控主機(jī)通信，用于接收 監(jiān)控主機(jī)下發(fā)的操作票以及上傳操作結(jié)果；所述通信適配器通過(guò)紅外接口，實(shí)現(xiàn)與電腦鑰 匙的信息傳遞，即所述電腦鑰匙通過(guò)紅外接口接收操作票、向適配器發(fā)送操作結(jié)果和電腦 鑰匙自身工作異常的告警信息；在所述通信適配器和所述監(jiān)控主機(jī)之間相關(guān)操作票的通信過(guò)程中，采用TCP模式 通信，適配器作服務(wù)端，監(jiān)控主機(jī)作客戶端，所述監(jiān)控主機(jī)與適配器建立連接后，通過(guò)握手 報(bào)文感知服務(wù)端的存在，一旦發(fā)現(xiàn)連接中斷，則重新連接適配器。所述電腦鑰匙通過(guò)紅外接口接收操作票、接收同步報(bào)文、發(fā)送操作結(jié)果和電腦鑰 匙自身工作異常的告警信息。本發(fā)明通過(guò)對(duì)適配器和電腦鑰匙的在線監(jiān)視，有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)五防系統(tǒng)本身的缺 陷；本發(fā)明采用的冗余配置技術(shù)、自適應(yīng)技術(shù)、TCP通信模式，有效提高了變電站五防系統(tǒng) 的可靠性和穩(wěn)定性。


圖1是獨(dú)立五防系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是傳統(tǒng)一體化五防系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面根據(jù)說(shuō)明書附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。實(shí)現(xiàn)以上功能的技術(shù)要點(diǎn)如下所述。1.自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)化適配器適配器對(duì)外提供以太網(wǎng)和紅外通信接口，通過(guò)以太網(wǎng)接口連接到監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中，成 為監(jiān)控網(wǎng)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)；通過(guò)紅外接口，實(shí)現(xiàn)與電腦鑰匙的信息傳遞。正常工作時(shí)，適配器與 監(jiān)控機(jī)的通信內(nèi)容包括接收操作票、上傳操作結(jié)果、鑰匙與監(jiān)控機(jī)之間票的同步、匯報(bào)自 身及電腦鑰匙的工作狀態(tài)等，所述工作狀態(tài)包括電腦鑰匙是否在線、是否有未完成的操作 票、是否具有操作權(quán)限，適配器的IP地址、適配器內(nèi)是否存有操作票、適配器工作電源是否 正常等。為了保證與操作票相關(guān)的通信過(guò)程的可靠性，操作票執(zhí)行過(guò)程中，監(jiān)控機(jī)與適配 器采用TCP模式通信，適配器作服務(wù)端，監(jiān)控機(jī)作客戶端。監(jiān)控后臺(tái)與適配器建立連接后， 通過(guò)握手報(bào)文感知服務(wù)端的存在，一旦發(fā)現(xiàn)連接中斷，則重新連接適配器。對(duì)于監(jiān)控后臺(tái)采用冗余配置的一體化五防系統(tǒng)，正常工作時(shí)，監(jiān)控主機(jī)與適配器 建立連接，當(dāng)主機(jī)退出時(shí)，備機(jī)自動(dòng)切換為主機(jī)，主動(dòng)與適配器建立連接，完成通信任務(wù)。作 為服務(wù)端的適配器，任一時(shí)刻只保持與一個(gè)客戶端的連接，當(dāng)有新客戶端到來(lái)時(shí)，適配器先
5主動(dòng)斷開原有連接，再與新客戶端建立通信連接。TCP模式保證了五防軟件與適配器通信的可靠性；只連接一個(gè)客戶端的機(jī)制，不 僅自適應(yīng)了監(jiān)控主、備機(jī)的工作模式，又防止了多個(gè)監(jiān)控機(jī)同時(shí)與適配器通信而造成混亂。適配器與電腦鑰匙通過(guò)紅外方式通信，和以太網(wǎng)相比，紅外通信速率較慢，為適應(yīng) 兩種不同的通信速率，監(jiān)控機(jī)向電腦鑰匙傳輸操作票時(shí)，操作票先暫存在適配器內(nèi)，適配器 接收到完整票后，再將操作票發(fā)送到電腦鑰匙。2.監(jiān)控機(jī)的主、備冗余工作方式五防軟件作為監(jiān)控軟件的功能模塊，運(yùn)行于主機(jī)，主機(jī)生成操作票后，將其傳輸?shù)?電腦鑰匙并監(jiān)控操作票的執(zhí)行過(guò)程。主機(jī)與備機(jī)通過(guò)握手報(bào)文，彼此監(jiān)視對(duì)方的存在，備機(jī) 處于熱備用方式，主機(jī)與備機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)發(fā)布與同步機(jī)制進(jìn)行實(shí)時(shí)同步，以確保兩臺(tái)機(jī) 器內(nèi)操作票的一致性。一旦主機(jī)異常退出運(yùn)行，備機(jī)會(huì)自動(dòng)升為主機(jī)，接管操作票的執(zhí)行任 務(wù)。由于主機(jī)與備機(jī)實(shí)時(shí)庫(kù)具有一致性，因此可保證主、備機(jī)切換后，不丟失原有的操作票 及執(zhí)行進(jìn)度。主機(jī)與備機(jī)均可作為操作員站，對(duì)變電站內(nèi)設(shè)備進(jìn)行遙控操作。主機(jī)做遙控操作 時(shí)，先檢查遙控項(xiàng)是否與操作票內(nèi)的操作項(xiàng)相符，只有當(dāng)遙控項(xiàng)與操作票內(nèi)操作項(xiàng)一致時(shí)， 系統(tǒng)才允許進(jìn)行遙控操作，否則，遙控操作將被閉鎖。備機(jī)做遙控操作時(shí)，先將遙控信息發(fā) 送給主機(jī)，主機(jī)驗(yàn)證遙控項(xiàng)與操作票內(nèi)操作項(xiàng)的一致性，然后將遙控“允許”或“閉鎖”信息 通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到備機(jī)，備機(jī)再根據(jù)收到的信息的情況決定是否繼續(xù)遙控操作。3.對(duì)適配器進(jìn)行裝置化管理適配器的裝置化管理，是指按照站控層設(shè)備與間隔層設(shè)備的通信規(guī)范，將適配器 納入到變電站裝置的管理范疇，設(shè)置適配器的運(yùn)行參數(shù)，監(jiān)視適配器的運(yùn)行狀態(tài)。裝置化管 理包括如下內(nèi)容(1)監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)以太網(wǎng)，以UDP組播方式，重新設(shè)定適配器的工P地址、子網(wǎng)掩碼。(2)監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)以太網(wǎng)，以TCP點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的方式，將監(jiān)控后臺(tái)的“鎖具——設(shè) 備映射表”發(fā)送到適配器和電腦鑰匙，形成適配器和電腦鑰匙的數(shù)據(jù)庫(kù)。(3)按照變電站裝置與監(jiān)控后臺(tái)的通信協(xié)議，適配器將自身的工作狀態(tài)、運(yùn)行參 數(shù)、告警等信息，主動(dòng)上送到監(jiān)控網(wǎng)。電腦鑰匙放入通訊座后，將自身的工作狀態(tài)、運(yùn)行參 數(shù)、告警等信息，主動(dòng)發(fā)送到適配器，適配器將這些信息再轉(zhuǎn)發(fā)到監(jiān)控后臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)了監(jiān) 控系統(tǒng)對(duì)五防設(shè)備的在線管理和監(jiān)視。基于以太網(wǎng)通信的自適應(yīng)一體化五防系統(tǒng)，工程實(shí)施簡(jiǎn)單易行，包括如下兩部分。1.適配器的配置將適配器連接到監(jiān)控網(wǎng)上，然后在監(jiān)控機(jī)上通過(guò)工具軟件設(shè)置適配器的IP地址 和子網(wǎng)掩碼，設(shè)置成功后適配器即可正常工作。2.監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)配置在變電站監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中，增加與適配器上送信息相關(guān)的遙信點(diǎn)和告警點(diǎn)。
權(quán)利要求
一種基于以太網(wǎng)通信的自適應(yīng)一體化五防系統(tǒng)，包括至少兩臺(tái)監(jiān)控機(jī)、一臺(tái)通信適配器、至少一個(gè)電腦鑰匙、至少一個(gè)測(cè)控裝置，所述至少兩臺(tái)監(jiān)控機(jī)的監(jiān)控軟件包含防誤閉鎖功能，所述監(jiān)控機(jī)之間采用主、備冗余運(yùn)行方式、即其中一臺(tái)監(jiān)控機(jī)作為監(jiān)控主機(jī)，其它監(jiān)控機(jī)作為監(jiān)控備機(jī)，各監(jiān)控機(jī)之間以及各監(jiān)控機(jī)與所述測(cè)控裝置之間通過(guò)以太網(wǎng)通信，測(cè)控裝置連接可操作設(shè)備；其特征在于所述通信適配器采用以太網(wǎng)接口通過(guò)所述以太網(wǎng)與所述監(jiān)控主機(jī)通信，用于接收監(jiān)控主機(jī)下發(fā)的操作票以及上傳操作結(jié)果；所述通信適配器通過(guò)紅外接口，實(shí)現(xiàn)與電腦鑰匙的信息傳遞，即所述電腦鑰匙通過(guò)紅外接口接收操作票、向適配器發(fā)送操作結(jié)果和電腦鑰匙自身工作異常的告警信息；在所述通信適配器和所述監(jiān)控主機(jī)之間相關(guān)操作票的通信過(guò)程中，采用TCP模式通信，適配器作服務(wù)端，監(jiān)控主機(jī)作客戶端，所述監(jiān)控主機(jī)與適配器建立連接后，通過(guò)握手報(bào)文感知服務(wù)端的存在，一旦發(fā)現(xiàn)連接中斷，則重新連接適配器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)一體化五防系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)所述監(jiān)控主機(jī)退出 時(shí)，監(jiān)控備機(jī)自動(dòng)切換為監(jiān)控主機(jī)，監(jiān)控主動(dòng)與適配器建立連接，作為服務(wù)端的適配器，任 一時(shí)刻只保持與一個(gè)客戶端的連接，當(dāng)有新客戶端到來(lái)時(shí)，適配器先主動(dòng)斷開與原監(jiān)控主 機(jī)的連接，再與新客戶端建立通信連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自適應(yīng)一體化五防系統(tǒng)，其特征在于所述適配器與所 述監(jiān)控主機(jī)的通信內(nèi)容還包括操作票執(zhí)行進(jìn)度信息，該信息由監(jiān)控主機(jī)發(fā)出，通過(guò)適配器 轉(zhuǎn)發(fā)至電腦鑰匙，以使電腦鑰匙與監(jiān)控主機(jī)內(nèi)的操作票執(zhí)行進(jìn)度保持一致；匯報(bào)所述適配 器自身及所述電腦鑰匙的工作狀態(tài)，其中，所述工作狀態(tài)包括電腦鑰匙是否在線、是否有未 完成的操作票、是否具有操作權(quán)限，適配器的IP地址、適配器內(nèi)是否存有操作票、適配器工 作電源是否正常。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自適應(yīng)一體化五防系統(tǒng)，其特征在于在所述監(jiān)控主機(jī) 通過(guò)所述適配器向所述電腦鑰匙傳輸操作票時(shí)，操作票先暫存在適配器內(nèi)，適配器接收到 完整操作票后，再將接受到的完整的操作票發(fā)送到所述電腦鑰匙。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自適應(yīng)一體化五防系統(tǒng)，其特征在于所述監(jiān)控主機(jī)與 所述監(jiān)控備機(jī)通過(guò)握手報(bào)文彼此監(jiān)視對(duì)方的存在，監(jiān)控備機(jī)處于熱備用方式，監(jiān)控主機(jī)與 監(jiān)控備機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)發(fā)布與同步機(jī)制進(jìn)行實(shí)時(shí)同步，以確保監(jiān)控主機(jī)與監(jiān)控備機(jī)內(nèi)的操 作票的一致性。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自適應(yīng)一體化五防系統(tǒng)，其特征在于所述監(jiān)控主機(jī)與所述 監(jiān)控備機(jī)均可作為操作員站，對(duì)變電站內(nèi)可操作設(shè)備進(jìn)行遙控操作；當(dāng)所述監(jiān)控主機(jī)做遙控操作時(shí)，先檢查遙控項(xiàng)是否與操作票內(nèi)的操作項(xiàng)相符，只有當(dāng) 遙控項(xiàng)與操作票內(nèi)操作項(xiàng)一致時(shí)，才允許進(jìn)行遙控操作，否則，遙控操作將被閉鎖；當(dāng)所述監(jiān)控備機(jī)做遙控操作時(shí)，先將遙控信息發(fā)送給所述監(jiān)控主機(jī)，監(jiān)控主機(jī)驗(yàn)證遙 控項(xiàng)是否與操作票內(nèi)操作項(xiàng)相符，只有當(dāng)遙控項(xiàng)與操作票內(nèi)操作項(xiàng)一致時(shí)，監(jiān)控主機(jī)允許 監(jiān)控備機(jī)遙控操作，否則閉鎖監(jiān)控備機(jī)的遙控操作。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自適應(yīng)一體化五防系統(tǒng)，其特征在于按照站控層設(shè)備 與間隔層設(shè)備的通信規(guī)范，將所述適配器納入到變電站裝置的管理范疇，設(shè)置適配器的運(yùn) 行參數(shù)，監(jiān)視適配器的運(yùn)行狀態(tài)，所述監(jiān)控主機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)，以UDP組播方式，設(shè)定適配器的IP地址、子網(wǎng)掩碼，所述適配器將自身及電腦鑰匙的工作狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)、告警信息主動(dòng) 發(fā)送到所述監(jiān)控主機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于以太網(wǎng)通信的自適應(yīng)一體化五防系統(tǒng)，以一體化五防為基礎(chǔ)，依托監(jiān)控系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)TCP和UDP兩種通信方式，確保操作票執(zhí)行過(guò)程中，主機(jī)與適配器通信的可靠性和快速性。適配器作為監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了裝置化管理，它不僅接受監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)定命令，也可將自身和電腦鑰匙的運(yùn)行、告警信息主動(dòng)上送到監(jiān)控網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)五防設(shè)備的在線管理和監(jiān)視?；谧冸娬颈O(jiān)控網(wǎng)絡(luò)通信的一體化五防系統(tǒng)，能夠自適應(yīng)監(jiān)控后臺(tái)機(jī)的主、備冗余工作模式，提高了變電站五防的可靠性。
文檔編號(hào)H04L12/28GK101976883SQ20101051285
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月14日
發(fā)明者余斌, 宋占嶺, 張曉文, 王志林, 王申強(qiáng) 申請(qǐng)人:北京四方繼保自動(dòng)化股份有限公司;北京四方繼保工程技術(shù)有限公司