專利名稱：一種應用于微電網的電能質量通信方法
技術領域：
本發明涉及一種電能質量通信的方法，更具體的說，涉及一種應用于微電網的電能質量通信的方法。
背景技術：
當今世界的電力系統都是以大機組、大電網、高電壓為主要特征的單一的集中式供電系統，但是隨著社會對電力供應的安全可靠性要求的提高，人們發現大電網并不能完全滿足這種要求。大電網中任何一處的故障所產生的擾 動都會對整個電網造成較大影響，嚴重時可能引起大面積停電，造成嚴重的后果。2003年的美加州大停電事故以及2008年初我國南方雪災導致的停電事故使得人們將注意力投向了微電網。微電網作為一個可控的電源，它既能連接到低壓配電網并網運行，又能獨立運轉，能夠增強電網的供電可靠性。另外，微電網對降低電網損耗和節能環保、降低能源對大自然破壞也可以起到積極作用。因為隨著電壓等級的不斷下降、饋線總長度的增大、饋線截面的減小、變壓器臺數的增多、負載率的降低，配電網的能量損耗在全網能量總損耗中所占份額逐步增加是必然的。并且，微電網使用的微能源都是一些新興的綠色能源，如風力發電、太陽能發電、電池儲能等，能夠減少對環境污染以及溫室效應。隨著微電網在近些年的大力發展，微電網的電能質量問題已經是一個不容忽視的問題。其中，風力資源和太陽能資源的不確定性和波動性、各微源子系統的運行特性使得各子系統的輸出功率出現波動性，以及各種電力電子設備的使用，從而影響電網的電能質量，例如電壓偏差、電壓波動、諧波和間諧波等。這樣，不管是處于治理研究還是實時查看并控制的目的，我們都要盡量獲取更多的電能質量數據。由于電能質量有著更多更為復雜的數據，不僅數據量特別大、而且數據形式也很大不同。電能質量裝置一條線路的實時數據不像其他裝置可能只有三相電壓和電流的幅值、相角等，電能質量數據的數據類型如圖I所示，包括實時數據、統計數據、趨勢圖、事件信息和參數設置，其中，所述實時數據包括基本數據、諧波數據和簡諧波數據；所述事件信息包括事件列表和事件波形；所述參數設置包括系統設置和定值管理。而現有的電力傳輸規約還沒有一種統一的比較合理的傳輸電能質量數據的方法，具體如下IEC60870-5-101、IEC60870-5-104規約都是變電站與調度通信，前者采用串口方式，后者采用網絡方式；IEC60870-5-102規約是計量規約，主要傳送電度量信息；IEC60870-5-103規約是繼電保護規約，大多與保護類裝置進行通信。這些規約中都沒有關于電能質量的特殊定義，也無法傳送大量的電能質量數據。
發明內容
發明目的為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種對電能質量進行特殊定義、可以傳送大量的電能質量數據的應用于微電網的電能質量通信方法。技術方案為實現上述目的，本發明采用的技術方案為
ー種應用于微電網的電能質量通信方法，使用網ロ做為物理接ロ，基于TCP/IP協議進行數據傳輸，在電能質量裝置上至少設置兩個端ロ用于和后臺監控系統之間傳送數據，并定義規約對數據進行分層處理，所述兩個端ロ分別為實時數據端口和離線文件端ロ，所述實時數據端ロ采用被動等待召喚機制發送報文，所述離線文件端ロ采用主動上傳信息機制和被動等待召喚機制發送報文。對本技術方案的進ー步限定為，所述后臺監控系統與所述電能質量裝置之間采用客戶端/服務器的方式進行連接，一個后臺監控系統對應至少ー個電能質量裝置。進ー步的，所述對數據進行分層處理的規約中將數據分為四層，其中，第一層為裝置編號，第二層為線路編號，第三層為數據類型，第四層為數據地址。進ー步的，所述對數據進行分層處理的規約中，規定報文的報文頭包括14個字節，中間為數據塊，報文尾部為I個字節的結束字符，其中，報文頭的14個字節定義為 第一個字節定義啟動字符；第二和第三個字節定義從裝置編號到數據塊的長度；第四字節定義啟動字符；第五字節定義裝置編號；第六字節定義線路編號；第七字節定義相序編號；第八 字節定義輪次編號；第九字節定義數據類型；第十字節定義傳送原因；第十一和第十二字節定義數據點個數；第十三和第十四字節定義數據地址。進ー步的，所述被動等待召喚機制包括如下步驟(I)電能質量裝置監聽數據端ロ，等待連接；(2)后臺監控系統發起TCP連接，電能質量裝置接受連接，等待召喚命令；(3)后臺監控系統通過事件觸發或者定時召喚的方法召喚數據；(4)電能質量裝置接受召喚，發送響應的數據；(5)后臺監控系統接收數據，完成一次數據傳輸。進ー步的，所述被動等待召喚機制中，數據傳輸完成后，空閑時期，電能質量裝置定時發送測試報文，客戶端回復確認幀，保持連接。進ー步的，步驟(3)中召喚的數據包括實時數據、趨勢圖數據或定值數據。進ー步的,所述主動上傳機制包括如下步驟 (I)電能質量裝置監聽數據端ロ，等待連接；(2)后臺監控系統發起TCP連接，電能質量裝置接受連接，主動上傳信息或者等待召喚命令；(3)電能質量裝置主動發送當前發生的事件信息數據；(4)后臺監控系統接收事件信息數據，根據需要召喚此事件的波形文件；(5)電能質量裝置發送響應的波形文件；(6)后臺監控系統根據需要召喚這段時間的統計數據；(7)電能質量裝置發送響應的統計數據，完成一次數據傳輸。進ー步的，所述主動上傳機制中，數據傳輸完成后，電能質量裝置在有錄波事件或者其他重要信息發生時，主動發送相應報文給后臺監控系統，后臺監控進行實時處理。進ー步的，傳送數據時，采取各個傳送，細分處理的方法，捕捉用戶當前查看的線路號，發送響應的數據。有益效果本發明的一種應用于微電網的電能質量通信方法，能夠傳送電能質量的各種類型的數據，找到ー個合理的數據傳送流程，從而解決現有規約無法傳送電能質量這一類數據的問題；采用本發明的方法，能夠同時兼顧實時性和可靠性，既能快速顯示用戶想看的信息，又能保證網絡通暢不丟包傳送數據，從而解決大量的電能質量數據如何傳送的問題。
附圖I為現有技術中電能質量數據的數據類型示意圖；附圖2為本發明方法中規約的定義示意圖；附圖3為本發明方法中被動等待召喚機制的報文發送流程示意圖；附圖4為本發明方法中主動上傳信息機制的報文發送流程示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。
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一種應用于微電網的電能質量通信方法，使用網口做為物理接口，基于TCP/IP協議進行數據傳輸，在電能質量裝置上至少設置兩個端口用于和后臺監控系統之間傳送數據，并定義規約對數據進行分層處理，所述兩個端口分別為實時數據端口和離線文件端口，所述實時數據端口采用被動等待召喚機制發送報文，所述離線文件端口采用主動上傳信息機制和被動等待召喚機制發送報文。本實施例中，使用網口作為物理接口，采用客戶端/服務器的方式進行連接，電能質量裝置作為服務器，后臺監控系統作為客服端，并且基于TCP/IP協議進行數據傳輸。傳送數據的端口分為兩個，分別為實時數據端口和離線文件端口，所述實時數據端口采用被動等待召喚機制發送報文，傳送實時數據，例如，線路電壓、電流、功率、諧波、間諧波等；所述離線文件端口用主動上傳信息機制和被動等待召喚機制發送報文，傳送錄波事件等重要信息，以及根據這些事件用戶召喚的離線數據，例如，歷史趨勢、統計數據等。定義規約對數據進行分層處理，分層處理中，逐層定位數據點。第一層為裝置編號，用于區分裝置；第二層為線路編號，用于區分某臺裝置的線路；第三層為數據類型，用于獲得該報文傳送的什么數據；第四層為該數據類型下的數據地址，用于區分是哪幾個數據，確定數據點號。上述對數據進行分層處理的規約定義示意圖如圖2所示報文頭包括14個字節，中間為數據塊，報文尾部為I個字節的結束字符。其中，報文頭的14個字節定義為第一個字節定義啟動字符；第二和第三個字節定義從裝置編號到數據塊的長度，所述長度為低字節在前，從裝置編號到數據塊的字節數，報文的總長度=長度+4 ;第四字節定義啟動字符；第五字節定義裝置編號，用于定位裝置，前4位為變電站號，后4位為該變電站裝置編號；第六字節定義線路編號，用于定位某臺裝置的線路，傳送裝置類信息時為OxFF ;第七字節定義相序編號，當傳送某一相序數據時候使用，比如A相諧波等，不用時為OxFF ;第八字節定義輪次編號，當傳送的某一類型的數據較多時可以分多個報文傳送，不用時為OxFF;第九字節定義數據類型，用于定義傳送數據的類型；第十字節定義傳送原因，用于定義傳送的原因；第十一和第十二字節定義數據點個數，用于標示數據塊中的數據個數，低字節在前；第十三和第十四字節定義數據地址，低字節在前。上述兩種報文發送機制中，所述實時數據端口采用被動等待召喚機制發送報文，隨時等待后臺監控系統發送召喚命令并獲取響應的信息，比如，裝置編號、線路編號、數據類型等，然后，電能質量裝置按照規定的格式回復后臺監控系統想要的數據。實時數據端ロ采用被動等待召喚機制發送報文，用于發送實時數據，響應度高、數據量相對小，被動等待召喚機制具體包括如下步驟 (I)電能質量裝置監聽數據端ロ，等待連接；(2)后臺監控系統發起TCP連接，電能質量裝置接受連接，等待召喚命令；(3)后臺監控系統通過事件觸發或者定時召喚的方法召喚數據，數據包括實時數據、趨勢圖數據或定值數據；(4)電能質量裝置接受召喚，發送響應的數據；、
(5)后臺監控系統接收數據，完成一次數據傳輸。(6)數據傳輸完成后，后臺監控系統定時下發對時報文，電能質量裝置接受對時，并回復確認幀。(7)所述被動等待召喚機制中，數據傳輸完成后，空閑時期，電能質量裝置或者后臺監控系統定時發送測試報文，后臺監控系統或者電能質量裝置回復確認幀，保持連接。所述離線文件端ロ發送用戶不是經常召喚的事件錄波等文件和統計數據，并且電能質量裝置會主動發送事件信息給后臺監控系統，能夠實時、主動的把告警信息和事件信息等優先上傳給后臺監控系統，主動上傳信息機制包括如下步驟( I)電能質量裝置監聽數據端ロ，等待連接；(2)后臺監控系統發起TCP連接，電能質量裝置接受連接，等待召喚命令；(3)電能質量裝置主動發送當前發生的事件信息數據；(4)后臺監控系統接收事件信息數據，并召喚此事件的波形文件；(5)電能質量裝置發送響應的波形文件；(6)后臺監控系統召喚此事件的統計數據；(7)電能質量裝置發送響應的統計數據，完成一次數據傳輸。另外，傳送數據時，采取各個傳送，細分處理的方法，同時，對于電能質量數據量大的問題，采取各個傳送，細分處理的方法，捕捉用戶當前查看的線路號，發送響應的數據。因為用戶界面上不可能需要同時顯示幾個線路的電壓、電流等，這樣就可以捕捉用戶當前查看的線路號，然后發送相應的數據即可。這樣處理就可以減輕程序和網絡的負荷，高效、快速、準確的顯示，而且用戶方面也感覺所有想查看的數據都是實時顯示的。本發明采用的主動上傳信息機制中電能質量裝置主動發送的數據有(I)在離線文件端口中電能質量裝置主動上傳機制電能質量裝置上發生的事件信息，一發生就主動上傳；(2)在實時數據端ロ中電能質量裝置主動上傳機制實時3秒數據，包括基本數據、諧波數據、間諧波數據，根據經驗這些數據是用戶經常需要看的，如果采用被動召喚機制肯定不止發送一條召喚報文，所以可以指定后臺監控系統發送一條召喚3秒數據類命令給裝置后，裝置就連續5分鐘主動給后臺監控系統回應剛才的召喚報文需要的數據，除非遇到其他的召喚命令，如果遇到其他召喚命令，說明用戶已經離開剛才界面，轉而關心其他數據了。
本發明的一種應用于微電網的電能質量通信方法，能夠傳送電能質量的各種類型的數據，找到一個合理的數據傳送流程，從而解決現有規約無法傳送電能質量這一類數據的問題；采用本發明的方法，能夠同時兼顧實時性和可靠性，既能快速顯示用戶想看的信息，又能保證網絡通暢不丟包傳送數據，從而解決大量的電能質量數據如何傳送的問題。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種應用于微電網的電能質量通信方法，使用網口做為物理接口，基于TCP/IP協議進行數據傳輸，其特征在于在電能質量裝置上設置兩個端口用于和后臺監控系統之間傳送數據，并定義規約對數據進行分層處理，所述兩個端口分別為實時數據端口和離線文件端口，所述實時數據端口采用被動等待召喚機制發送報文，所述離線文件端口采用主動上傳信息機制和被動等待召喚機制發送報文。
2.根據權利要求I所述的應用于微電網的電能質量通信方法，其特征在于所述后臺監控系統與所述電能質量裝置之間采用客戶端/服務器的方式進行連接，一個后臺監控系統對應至少一個電能質量裝置。
3.根據權利要求I所述的應用于微電網的電能質量通信方法，其特征在于所述對數據進行分層處理的規約中將數據分為四層，其中，第一層為裝置編號，第二層為線路編號，第三層為數據類型，第四層為數據地址。
4.根據權利要求I或3所述的應用于微電網的電能質量通信方法，其特征在于所述對數據進行分層處理的規約中，規定報文的報文頭包括14個字節，中間為數據塊，報文尾部為I個字節的結束字符，其中，報文頭的14個字節定義為第一個字節定義啟動字符；第二和第三個字節定義從裝置編號到數據塊的長度；第四字節定義啟動字符；第五字節定義裝置編號；第六字節定義線路編號；第七字節定義相序編號；第八字節定義輪次編號；第九字節定義數據類型；第十字節定義傳送原因；第十一和第十二字節定義數據點個數；第十三和第十四字節定義數據地址。
5.根據權利要求I所述的應用于微電網的電能質量通信方法，其特征在于所述被動等待召喚機制包括如下步驟 (1)電能質量裝置監聽數據端口，等待連接； (2)后臺監控系統發起TCP連接，電能質量裝置接受連接，等待召喚命令； (3)后臺監控系統通過事件觸發或者定時召喚的方法召喚數據； (4)電能質量裝置接受召喚，發送響應的數據； (5)后臺監控系統接收數據，完成一次數據傳輸。
6.根據權利要求5所述的應用于微電網的電能質量通信方法，其特征在于所述被動等待召喚機制中，數據傳輸完成后，空閑時期，電能質量裝置定時發送測試報文，客戶端回復確認巾貞，保持連接。
7.根據權利要求5所述的應用于微電網的電能質量通信方法，其特征在于步驟(3)中召喚的數據包括實時數據、趨勢圖數據或定值數據。
8.根據權利要求I所述的應用于微電網的電能質量通信方法，其特征在于所述主動上傳機制包括如下步驟 (1)電能質量裝置監聽數據端口，等待連接； (2)后臺監控系統發起TCP連接，電能質量裝置接受連接，主動上傳信息或者等待召喚命令； (3)電能質量裝置主動發送當前發生的事件信息數據； (4)后臺監控系統接收事件信息數據，根據需要召喚此事件的波形文件； (5)電能質量裝置發送響應的波形文件； (6)后臺監控系統根據需要召喚這段時間的統計數據；(7)電能質量裝置發送響應的統計數據，完成一次數據傳輸。
9.根據權利要求I所述的應用于微電網的電能質量通信方法，其特征在于所述主動上傳機制的步驟(3)中，電能質量裝置在有錄波事件或者其他重要信息發生時，主動發送相應報文給后臺監控系統，后臺監控進行實時處理。
10.根據權利要求I所述的應用于微電網的電能質量通信方法，其特征在于傳送數據時，采取各個傳送，細分處理的方法，捕捉用戶當前查看的線路號，發送響應的數據。
全文摘要
本發明公開了一種應用于微電網的電能質量通信方法，使用網口做為物理接口，基于TCP/IP協議進行數據傳輸，在電能質量裝置上設置兩個端口用于和后臺監控系統之間傳送數據，并定義規約對數據進行分層處理，所述兩個端口分別為實時數據端口和離線文件端口，所述實時數據端口采用被動等待召喚機制發送報文，所述離線文件端口采用主動上傳信息機制和被動等待召喚機制發送報文。本發明所述的電能質量通信方法，能夠傳送電能質量的各種類型的數據，找到一個合理的數據傳送流程，從而解決現有規約無法傳送電能質量這一類數據的問題，既能快速顯示用戶想看的信息，又能保證網絡通暢不丟包傳送數據，從而解決大量的電能質量數據如何傳送的問題。
文檔編號H04L1/00GK102710784SQ201210196698
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月14日 優先權日2012年6月14日
發明者仇佳鑫, 侯明國, 吳昱煒, 孫國城, 滕云, 王輝, 葛成余, 趙景濤, 金雪, 陳琛 申請人:國電南瑞科技股份有限公司