一種終端自動接入與配置管理方法與流程

本發明屬于配電自動化技術領域，具體涉及一種終端自動接入與配置管理方法。

背景技術：

當前隨著集中式配電自動化系統的大規模建設，為增強配電主站側對現場的可觀性、可測性和可控性，提升配網可靠性和故障處理效率，配電現場安裝了大量配電終端，一個地市級部署的配電自動化系統可達幾千臺的終端接入量，這些終端分布在城市配電架空線路、電纜線路、環網柜、開閉所等各個地方，使得日常的設備運維檢修、終端安裝/更換和調試需要耗費大量的工作量，建設施工效率不高而且需要人工定期巡視維護，導致運維管理水平低，因而如何提升大規模配電終端運維管理效率就成為配電自動化發展面臨的重要問題之一。當前，由于傳統配電終端不具備對功能和傳輸數據的自我描述能力，需要人工錄入、校核數據點表，無法進行自動接入和統一管理，而且還存在著終端程序和通信規約耦合緊密，開放性不強，程序擴展升級難等問題。

面對這些問題，目前業內正在研究一種基于IEC61850(電力通信網絡與系統)的新型智能化配電終端，基于IEC61850提出的統一信息建模理論、自描述與工程配置思想、服務與協議分離映射機制的技術體系為解決大規模終端的運維管理提供了技術思路。當前業內解決這一問題多從現場側配電終端的角度出發，解決終端的即插即用和自描述問題，而忽略了主站側的終端接入管理和配置機制、終端接入的安全性驗證以及與設備(資產)運維精益管理系統PMS、地理信息系統GIS等其他業務系統的信息交互與拓撲信息關聯問題。這造成配電終端自動接入、注冊、配置、運行等過程的機制不健全，無法與其他系統聯動，不能應對復雜的工程現場情況。

目前的主流解決方案多考慮采用終端即插即用及模型自描述技術實現終端的自動注冊及數據自動對點工作，可以替代部分人工在現場的安裝調試工作，但不涉及后續的終端自動配置以及與系統側其它系統之間的信息交互；因此終端自動化接入管理不徹底，注冊機制對工程現場和運維過程中的異常情況考慮不足，故實用性不佳。

技術實現要素：

為了克服上述缺陷，本發明提供一種終端自動接入與配置管理方法，有效解決配電自動化工程建設及運維過程中大規模配電終端的自動接入和配置管理問題。

為了實現上述發明目的，本發明采取如下技術方案：

一種終端自動接入方法，所述方法包括：

S1采用雙重自動接入機制完成終端上電注冊；

S2分析雙重自動接入機制的兼容性，獲取沖突仲裁結果。

優選的，所述步驟S1中的雙重自動接入機制包括終端上電注冊機制和主站定時輪詢機制；

將所述終端上電注冊機制和主站定時輪詢機制相結合，以實現不同工況下的終端上電注冊；其中，

所述終端上電注冊機制用于終端的安裝、更換，或者現場配置后重新上電；

所述主站輪詢機制用于正常運行狀態的終端投退。

優選的，所述步驟S1采用雙重自動接入機制完成終端上電注冊包括：

終端上電初始化后，通過讀取預配置信息與主站建立應用關聯，并發送注冊請求；

主站接收來自終端的注冊請求，解析終端注冊信息，并依照歷史注冊記錄確定終端的注冊請求類型，針對不同類型的注冊請求進行審核；若審核通過，則完成終端上電注冊；其中，所述終端注冊信息，包括終端類型、廠商、型號、軟硬件版本號和安裝位置。

進一步地，所述終端的注冊請求類型，包括新入網終端、配置更新終端、更換終端和無效狀態；其中，

所述新入網終端是指歷史注冊記錄和PMS工程生產管理系統設備臺賬庫中均無終端注冊信息；

所述無效狀態是指歷史注冊記錄無終端IP地址，PMS工程生產管理系統設備臺賬庫中包含該終端的注冊信息；

所述更換終端是指歷史注冊記錄中包含終端IP地址，PMS工程生產管理系統設備臺帳庫中無注冊信息；

所述配置更新終端是指歷史注冊記錄中包含終端IP地址，且PMS工程生產管理系統設備臺賬中包含該終端的注冊信息。

進一步地，所述針對不同類型的注冊請求進行審核包括：若請求發送端為新入網終端，執行終端注冊入網的安全合法性校驗；

若請求發送端為更換終端，比對注冊信息與設備臺賬信息的一致性，若雙方信息一致，則注冊請求審核通過，并在主站終端注冊列表中創建終端注冊記錄，返回終端注冊成功標識；若不一致，則主站返回注冊失敗標識及錯誤代碼，交由運維人員對本次注冊請求進行審核；

若請求發送端為配置更新終端，直接生成終端注冊記錄并返回注冊成功標識；

當終端處于正常運行狀態時，結合主站輪詢機制協助終端完成注冊，主站通過輪詢方式掃描通信網絡，主動搜尋在線終端，實時查閱終端注冊列表，向未列入列表的終端發送注冊邀請；

其中，所述輪詢的時間間隔依據實際工況中的主站系統配置、資源運行效率和通信網絡運行管理狀態進行設定。

進一步地，所述安全合法性校驗包括，依據終端ID號和IP地址查詢PMS系統設備臺帳庫，比對注冊信息與臺帳信息的一致性；若雙方信息一致，則檢驗通過；若不一致，主站啟動安全告警，并將非法注冊報告發送至后臺，告知后臺進行入侵檢測。

進一步地，在針對不同類型的注冊請求進行審核之后，還包括：當終端處于正常運行狀態時，結合主站輪詢機制協助終端完成注冊，主站通過輪詢方式掃描通信網絡，主動搜尋在線終端，實時查閱終端注冊列表，向未列入列表的終端發送注冊邀請；

其中，所述輪詢的時間間隔依據實際工況中的主站系統配置、資源運行效率和通信網絡運行管理狀態進行設定。

優選的，所述步驟S2雙重自動接入機制的兼容性分析過程包括：當主站的輪詢機制與終端自動注冊機制發生沖突時，即終端處于注冊過程中但尚未創建終端注冊記錄；輪詢模式下的主站通過實時查閱終端注冊列表，向未列入列表的終端發送注冊邀請；接收注冊邀請的終端向主站發起沖突仲裁請求；主站接收后，啟動沖突處理信號終止終端注冊；

若終端繼續執行注冊過程，則立即向主站回執警告標識，并在注冊成功后向主站發送沖突仲裁結果。

一種終端配置管理方法，包括：在終端自動接入后，與主站側PMS系統設備臺帳庫和GIS地理信息系統進行信息交互，實現主站自動解析與配置管理，具體步驟如下：

終端接收主站返回的注冊成功標識后，通過文件傳輸服務向主站發送XML配置描述文件，主站接收該文件后，調用XML解析器進行文件解析，獲取終端狀態，并根據不同的終端狀態生成以終端ID號命名的.CID配置文件，經XML文件內容一致性以及語法/語義合法性校驗后下發至終端；所述終端接收CID配置信息后正常運行，自動解析與配置過程結束。

優選的，所述終端狀態包括新入網終端、配置更新終端、更換終端和無效狀態；

所述根據不同的終端狀態生成以終端ID號命名的.CID配置文件包括：

新入網終端上電啟動時，主站創建終端注冊信息，獲取終端出廠時的配置文件，并依據GIS推送的拓撲信息、PMS設備臺帳信息和配電自動化系統運行信息進行拓撲信息關聯、模型實例化和定值參數的配置工作；

更換終端上電啟動時，更新主站注冊記錄，依據終端ICD文件，查找是否包含同一廠家統一型號的終端；若是，利用已有配置信息進行終端配置；若否，則按照新入網流程重新進行配置；

所述配置更新終端包括主站側更新終端配置和運維人員更新終端配置；其中，

當主站側重新配置終端時，終端按照新終端進行配置運行，重新生成CID文件并直接下發至終端，當運維人員現場更新終端配置時，主動向主站重新發起注冊時將傳輸原因寫入現場配置信息，同步更新主站側CID文件；

當終端處于無效狀態時，等待主站的定時輪詢，當主站發現終端重新建立連接，召喚終端注冊信息，經比對終端配置文件版本號、特征碼等均無變化，則釋放連接，終端正常運行；當離線過程中，終端配置文件版本號、特征碼均發生變化且版本號變高，則召喚終端側CID文件，同步更新主站側CID；當版本號不變，特征碼變化，則召喚終端CID文件，并比對主站側、終端側CID文件信息，則統一文件內容及版本號信息后，重新生成CID文件下發。

優選的，所述以終端ID號命名的.CID配置文件包括拓撲信息配置、定值配置、報告控制塊配置和其他配置；

所述拓撲信息配置包括，主站通過信息交互總線向GIS地理信息系統、PMS系統調取設備臺帳信息和拓撲信息，向配置文件中更新饋線拓撲與間隔拓撲信息，并在主站系統中關聯終端運行狀態信息；

所述定值配置包括，在定值數據集寫入電流、電壓、功率、頻率等遙測參數死區值，電流互感器CT一次額定值、電壓互感器PT一次、二次額定值，低電壓/過電壓/重載/過載報警門限值及報警周期值，數字量采集防抖時間定值，合閘/分閘輸出脈沖保持時間定值，蓄電池活化周期定值，電壓時間型/電流時間型終端動作參數定值；

所述報告控制塊配置包括，使能遙信、遙測數據集報告，配置控制塊的緩存時間、引用的數據集、觸發方式和完整性周期的設置；

所述其他配置包括，終端LPHD銘牌參數信息、時間、版本號、配置人員的參數配置，以及通信參數IP地址、訪問點、t值和k值的設置。

與最接近的現有技術比，本發明的有益效果在于：

本發明基于IEC61850的終端模型描述與配置技術，采用終端自動注冊和主站輪詢發現的雙重接入機制解決終端的自動接入問題，有效降低設備廠商人員在現場的安裝調試工作量以及電力公司運維班組的日常運維管理工作量，降低人工成本提升運維管理效率。結合系統側信息交互技術和業務管理規范，實現配電終端拓撲信息、運行信息、臺帳信息的自動關聯和終端運行定值參數、報告控制塊等的自動配置，提升終端從接入、信息注冊和配置、管理的全過程自動化水平。有效解決大規模終端的自動接入與配置管理問題，提高配電自動化運維管理水平和效率的提升。

附圖說明

圖1為大規模配電終端自動接入主站的信息交互示意圖；

圖2為終端自動注冊與主站配置方法流程圖；其中，

00：IP無歷史注冊記錄、ID臺賬庫顯示未在主站注冊；

01：IP無歷史注冊記錄、ID臺賬庫顯示已在主站注冊；

10：IP有歷史注冊記錄、ID臺賬庫顯示未在主站注冊；

11：IP、ID均有注冊記錄。

具體實施方式

以下將結合附圖，對本發明的具體實施方式作進一步的詳細說明。

本發明提出一種終端自動接入與配置管理方法，涉及自下而上的配電終端上電自動注冊和自上而下的主站定時輪詢發現的雙重接入管理機制，以及系統側考慮PMS設備臺帳信息、GIS拓撲信息、配電自動化主站運行信息等的配電終端一體化運行配置管理流程。以實現配電自動化系統建設調試和運維階段，主站對大規模配電終端的自動接入與配置管理。

如圖2所示的一種終端自動接入方法，其步驟具體包括：

S1采用雙重自動接入機制完成終端上電注冊；

步驟S1中的雙重自動接入機制包括終端上電注冊機制和主站定時輪詢機制；

將所述終端上電注冊機制和主站定時輪詢機制相結合，以實現不同工況下的終端上電注冊；其中，

所述終端上電注冊機制用于終端的安裝、更換，或者現場配置后重新上電；

所述主站輪詢機制用于正常運行狀態的終端投退。

終端上電初始化后，通過讀取預配置信息與主站建立應用關聯，并發送注冊請求；

主站接收來自終端的注冊請求，解析終端注冊信息，并依照歷史注冊記錄確定終端的注冊請求類型，針對不同類型的注冊請求進行審核；若審核通過，則完成終端上電注冊；其中，所述終端注冊信息，包括終端類型、廠商、型號、軟硬件版本號和安裝位置。

所述終端的注冊請求類型，包括新入網終端、配置更新終端、更換終端和無效狀態；其中，

新入網終端是指歷史注冊記錄和PMS工程生產管理系統設備臺賬庫中均無終端注冊信息；

所述無效狀態是指歷史注冊記錄無終端IP地址，PMS(power production management system)工程生產管理系統設備臺賬庫中包含該終端的注冊信息；

所述更換終端是指歷史注冊記錄中包含終端IP地址，PMS工程生產管理系統設備臺帳庫中無注冊信息；

所述配置更新終端是指歷史注冊記錄中包含終端IP地址，且PMS工程生產管理系統設備臺賬中包含該終端的注冊信息。

所述針對不同類型的注冊請求進行審核包括：若請求發送端為新入網終端，執行終端注冊入網的安全合法性校驗；

若請求發送端為更換終端，比對注冊信息與設備臺賬信息的一致性，若雙方信息一致，則注冊請求審核通過，并在主站終端注冊列表中創建終端注冊記錄，返回終端注冊成功標識；若不一致，則主站返回注冊失敗標識及錯誤代碼，交由運維人員對本次注冊請求進行審核；

若請求發送端為配置更新終端(虛擬上電)，直接生成終端注冊記錄并返回注冊成功標識。

當終端處于正常運行狀態時，由于終端自身或通信網絡原因，無法采用自下而上的方式完成終端的自動注冊，作為終端注冊機制的補充，結合主站輪詢機制協助終端完成注冊，主站通過輪詢方式掃描通信網絡，主動搜尋在線終端，實時查閱終端注冊列表，向未列入列表的終端發送注冊邀請；

其中，輪詢的時間間隔依據實際工況中的主站系統配置、資源運行效率和通信網絡運行管理狀態進行設定，一般設置為分鐘級。

所述安全合法性校驗包括，依據終端ID號和IP地址信息查詢PMS系統設備臺帳庫，比對注冊信息與臺帳信息的一致性；若雙方信息一致，則檢驗通過；若不一致，主站啟動安全告警，并將非法注冊報告發送至后臺，告知后臺進行入侵檢測。

在針對不同類型的注冊請求進行審核之后，還包括：當終端處于正常運行狀態時，結合主站輪詢機制協助終端完成注冊，主站通過輪詢方式掃描通信網絡，主動搜尋在線終端，實時查閱終端注冊列表，向未列入列表的終端發送注冊邀請；

其中，所述輪詢的時間間隔依據實際工況中的主站系統配置、資源運行效率和通信網絡運行管理狀態進行設定。

S2分析雙重自動接入機制的兼容性，獲取沖突仲裁結果；

當主站的輪詢機制與終端自動注冊機制發生沖突時，即終端處于注冊過程中但尚未創建終端注冊記錄；輪詢模式下的主站通過實時查閱終端注冊列表，向未列入列表的終端發送注冊邀請；接收注冊邀請的終端向主站發起沖突仲裁請求；主站接收后，啟動沖突處理信號終止終端注冊；

若終端繼續執行注冊過程，則立即向主站回執警告標識，并在注冊成功后向主站發送沖突仲裁結果。

本發明還提出一種基于以上終端自動接入為前提的配置管理方法，即在終端自動接入后，關聯主站和終端的拓撲信息，實現主站自動解析與配置；信息交互示意圖如圖1所示。

與主站側PMS系統設備臺帳庫和GIS地理信息系統進行信息交互，實現主站自動解析與配置管理，具體步驟如下：

終端接收主站返回的注冊成功標識后，通過文件傳輸服務向主站發送XML配置描述文件，主站接收該文件后，調用XML解析器進行文件解析，獲取終端狀態，并根據不同的終端狀態生成以終端ID號命名的.CID配置文件，經XML文件內容一致性以及語法/語義合法性校驗后下發至終端；所述終端接收CID配置信息后正常運行，自動解析與配置過程結束。

其中，終端狀態包括新入網終端、配置更新終端、更換終端和無效狀態；

根據不同的終端狀態生成以終端ID號命名的.CID配置文件包括：

新入網終端上電啟動時，主站創建終端注冊信息，獲取終端出廠時的配置文件，并依據GIS推送的拓撲信息、PMS設備臺帳信息和配電自動化系統運行信息進行拓撲信息關聯、模型實例化和定值參數的配置工作；

更換終端上電啟動時，更新主站注冊記錄，依據終端ICD文件，查找是否包含同一廠家統一型號的終端；若是，利用已有配置信息進行終端配置；若否，則按照新入網流程重新進行配置；

配置更新終端包括主站側更新終端配置和運維人員更新終端配置；其中，

當主站側重新配置終端時，終端按照新終端進行配置運行，重新生成CID文件并直接下發至終端，當運維人員現場更新終端配置時，主動向主站重新發起注冊時將傳輸原因寫入現場配置信息，同步更新主站側CID文件；

當終端處于無效狀態時，等待主站的定時輪詢，當主站發現終端重新建立連接，召喚終端注冊信息，經比對終端配置文件版本號、特征碼等均無變化，則釋放連接，終端正常運行；當離線過程中，終端配置文件版本號、特征碼均發生變化且版本號變高，則召喚終端側CID文件，同步更新主站側CID；當版本號不變，特征碼變化，則召喚終端CID文件，并比對主站側、終端側CID文件信息，則統一文件內容及版本號信息后，重新生成CID文件下發。

以終端ID號命名的.CID配置文件包括通過拓撲信息配置、定值配置、報告控制塊配置和其他配置；其中，

所述配置拓撲信息的包括，主站通過信息交互總線向GIS、PMS系統調取設備臺帳信息和拓撲信息，向配置文件中更新饋線拓撲與間隔拓撲信息，并在主站系統中關聯終端運行狀態信息；

所述定值配置包括，在定值數據集寫入電流、電壓、功率、頻率等遙測參數死區值，電流互感器CT一次額定值、電壓互感器PT一次、二次額定值，低電壓/過電壓/重載/過載報警門限值及報警周期值，數字量采集防抖時間定值，合閘/分閘輸出脈沖保持時間定值，蓄電池活化周期定值，電壓時間型/電流時間型終端動作參數定值；

所述報告控制塊配置包括，使能遙信、遙測數據集報告，配置控制塊的緩存時間、引用的數據集、觸發方式和完整性周期；

所述其他配置包括，終端LPHD銘牌參數信息、時間、版本號、配置人員的參數配置，以及通信參數IP地址、訪問點、t值和k值的設置。

實施例：

以配電自動化工程建設和運行過程中的自動接入與配置過程為例，實現步驟說明如下：

1)終端預配置階段：配電終端在出廠前，廠商應根據二維碼寫入終端ID號；當不同廠家的配電終端入庫且經過到貨檢測和倉庫調試階段，出庫前寫入終端的IP地址、主站IP地址和網關信息。

2)新終端安裝上電啟動：終端初始化并與主站建立通信連接后，自動發送注冊信息，主站解析注冊信息并與系統信息進行比對判斷終端入網形態，當判定為是新終端為首次入網時，驗證終端入網權限并進行安全性分析和隱患排查，得到入網許可后，主站創建終端注冊信息記錄，獲取終端出廠時的配置文件并解析，并依據GIS推送的拓撲信息、PMS設備臺帳信息和配電自動化系統運行信息進行拓撲關聯、模型實例化、定值參數等配置工作，配置完成后生成CID文件經過合法性后發送給終端，終端解析CID文件正常運行。

3)終端更換后上電啟動：終端更換后，原有的IP注冊記錄保留、配置信息可用，但新的ID沒有注冊記錄，上電后，主站判斷終端狀態為更換終端，更新主站注冊記錄后，調取終端ICD文件，解析后判斷同一廠家統一型號的終端則直接根據已有配置信息配置終端，若為其他情況，則按照新安裝的終端配置流程重新進行配置，并生成終端CID文件下發。

4)終端重新配置：當主站側更新終端配置，重新生成CID文件，則直接下發終端，經解析以后終端按照新配置運行；當運維人員在現場更改了終端配置，終端重新運行后，主動向主站重新發起注冊報文并在傳輸原因中寫入現場配置信息，同步更新主站側CID文件。

5)終端通信鏈接斷開后重新建立連接：當終端因為通信網絡、自身原因頻繁斷開重新連接時，此時等待主站的定時輪詢，當主站發現終端重新建立連接，召喚終端注冊信息，經比對終端配置文件版本號、特征碼等均無變化，則釋放連接，終端正常運行。當離線過程中，終端配置文件版本號、特征碼均發生變化且版本號變高，則召喚終端側CID文件，同步更新主站側CID；當版本號不變，特征碼變化，則召喚終端CID文件，并比對主站側、終端側CID文件信息，則統一文件內容及版本號信息后，重新生成CID文件下發。

最后應當說明的是：以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制，所屬領域的普通技術人員參照上述實施例依然可以對本發明的具體實施方式進行修改或者等同替換，這些未脫離本發明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請待批的本發明的權利要求保護范圍之內。