一种变电站倒闸操作云边服务协同方法及系统
阅读说明：本技术 一种变电站倒闸操作云边服务协同方法及系统 (Cloud-edge service coordination method and system for switching operation of transformer substation ) 是由 林静怀 王永明 陈郑平 陈建洪 李泽科 林文彬 范海威 余斯航 吴炜 徐志光 黄 于 2021-08-26 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种变电站倒闸操作云边服务协同方法及系统。该方法及系统基于扩展消息邮件的云边服务协同技术,实现了调控主站、防误主机以及移动APP间的实时业务协同,并且通过服务客户端连接池技术,提升服务网关机处理效率。本发明基于扩展消息邮件进行云边通信,同时对变电站防误主机功能进行标准化服务化改造,从而实现倒闸操作信息在线传输,防误主机功能统一管理以及防误业务远方操作。(The invention relates to a transformer substation switching operation cloud-side service cooperation method and a transformer substation switching operation cloud-side service cooperation system. The method and the system realize real-time business coordination among the regulation and control master station, the error prevention host and the mobile APP based on the cloud-side service coordination technology of the extended message mail, and improve the processing efficiency of the service gateway machine through the service client connection pool technology. The cloud-side communication is carried out based on the expanded message mails, and meanwhile, the transformer substation anti-misoperation host function is subjected to standardized service transformation, so that the on-line transmission of switching operation information, the unified management of the anti-misoperation host function and the remote operation of anti-misoperation business are realized.)
技术领域
本发明属于电力系统自动化领域，具体涉及一种变电站倒闸操作云边服务协同方法及系统。
背景技术
传统的变电站倒闸操作，调令通过OMS系统下达，运维人员在PMS系统进行人工写票，完成后打印操作票，到变电站防误主机进行模拟预演、传票操作。在上述操作过程中，存在如下问题：
（1）变电站防误系统开票和操作预演无法在远方工作站实现，不同厂家、不同型号防误产品界面、功能不统一；
（2）“线上”、“线下”交叉，无法实现变电站倒闸操作在线化监视；
（3）变电站现场执行操作采用纸质操作票和录音模式，运维人员工作量大且效率低下。
目前变电站防误主机与调度主站的通信，通过专用远动通道，采用标准的通信规约实现。现有的远动通信协议体系主要指IEC 60870－5系列，主要包含104、TASE.2、和DL/T476等通信规约。
1）104 通信规约属于IEC 60870-5协议体系，是在IEC 60870- 5-101规约的基础上，采用专用的互联网络，基于TCP/IP协议的数据通信协议，属于应用层网络协议。104 规约作为一种国际标准协议，具有实时性好、可靠性高、数据流量大、便于信息量扩充、支持网络传输等优点，广泛应用于调度主站、变电站之间“四遥”数据的传输。
2）TASE.2规约属于IEC 60870-6协议体系，由美国电科院开发，又称作控制中心间通讯协议(ICCP)，主要用于控制中心与远方控制中心的数据交换，已经在欧美地区得到了广泛的应用。国内也等同采用并以此为基础将计算机数据连入国家电力数据网(SPDnet)。
3）2012 年国家颁布了DL/T 476 规约2012版。此规约是电力系统实时数据通信应用层协议，描述了数据格式、控制序列和服务原语，适用于电力系统调度(控制)中心之间以及调度(控制)中心与厂站之间的实时数据通信。DL/T476-2012规约不仅支持OSI网络体系结构，还可建立在其他网络体系上。
上述通信规约均应用于安全一区不同对象间“四遥”信息的传递，不能满足变电站倒闸操作的数据传输需求。在变电站倒闸业务中，除了安全一区内部调度主站与变电站防误实时信息传输外，还涉及到调度主站与变电站跨安全区服务调用、操作票传输、操作结果回送等操作。
针对上述问题，本发明提出了扩展消息邮件的云边通信方式，同时对变电站防误主机功能进行标准化服务化改造，从而实现倒闸操作信息在线传输，防误主机功能统一管理以及防误业务远方操作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种变电站倒闸操作云边服务协同方法及系统，该方法及系统基于扩展消息邮件进行云边通信，同时对变电站防误主机功能进行标准化服务化改造，从而实现倒闸操作信息在线传输，防误主机功能统一管理以及防误业务远方操作。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种变电站倒闸操作云边服务协同方法，提供防误云中心客户端、防误主机服务端、移动APP服务端；所述防误云中心客户端通过扩展消息邮件协议与防误主机服务端、移动APP服务端进行服务交互，所述扩展消息邮件协议定义使用“请求操作票”、“请求操作票的模拟预演”、“请求操作票的防误校核”、“请求操作票执行结果”、“请求压板状态”5种不同命令字段区分，实现云、边服务交互，服务命令字段如下：
请求操作票：SOA://opticket(substation=变电站名称，device=设备名称，preState=设备原始态，state=设备目标态，update_mode=1,time=操作票更新时间)；
请求操作票的模拟预演：SOA://simulate(substation=变电站名称，ticket_id=操作票编号)；
请求操作票的防误校核：SOA://verify(substation=变电站名称，ticket_id=操作票编号，action_seqno=操作动作序号，auto_block=1)；
请求操作票的执行结果：SOA://result(substation=变电站名称，ticket_id=操作票编号，action_seqno=操作动作序号)；
请求压板状态：SOA://signal(substation=变电站名称，ticket_id=操作票编号，signal_name=压板信号名称)。
在本发明一实施例中，所述扩展消息邮件协议还新增“传输类型=服务”类型描述信息，在“内容”字段定义服务头，在邮件附件中定义服务请求体/服务响应体，实现基于扩展消息邮件的广域服务交互。
在本发明一实施例中，所述防误主机服务端的服务网关、移动APP服务端的服务网关负责接收消息邮件，解析服务调用信息，并向防误主机服务端调用相应服务，同时设置服务连接闲置超时时间。
在本发明一实施例中，所述防误云中心客户端的服务网关负责接收所述防误云中心客户端的人机客户端发送的服务请求，封装为消息邮件，路由至相应防误主机服务端/移动APP服务端的服务网关；同时，接收防误主机服务端/移动APP服务端的服务网关发送的消息邮件，解析后返回至人机客户端。
本发明还提供了一种变电站倒闸操作云边服务协同系统，包括防误云中心客户端、防误主机服务端、移动APP服务端；
所述防误云中心客户端进行服务调用、数据召唤，实现倒闸操作票执行过程的在线管控；
所述防误主机服务端提供智能成票、操作票模拟预演以及实时防误校核服务；
所述移动APP服务端提供操作票执行进度查询、操作票执行结果回送服务；
所述防误云中心客户端通过扩展消息邮件协议与防误主机服务端、移动APP服务端进行服务交互。
在本发明一实施例中，所述扩展消息邮件协议定义使用“请求操作票”、“请求操作票的模拟预演”、“请求操作票的防误校核”、“请求操作票执行结果”、“请求压板状态”5种不同命令字段区分，实现云、边服务交互，服务命令字段如下：
请求操作票：SOA://opticket(substation=变电站名称，device=设备名称，preState=设备原始态，state=设备目标态，update_mode=1,time=操作票更新时间)；
请求操作票的模拟预演：SOA://simulate(substation=变电站名称，ticket_id=操作票编号)；
请求操作票的防误校核：SOA://verify(substation=变电站名称，ticket_id=操作票编号，action_seqno=操作动作序号，auto_block=1)；
请求操作票的执行结果：SOA://result(substation=变电站名称，ticket_id=操作票编号，action_seqno=操作动作序号)；
请求压板状态：SOA://signal(substation=变电站名称，ticket_id=操作票编号，signal_name=压板信号名称)。
在本发明一实施例中，所述扩展消息邮件协议还新增“传输类型=服务”类型描述信息，在“内容”字段定义服务头，在邮件附件中定义服务请求体/服务响应体，实现基于扩展消息邮件的广域服务交互。
在本发明一实施例中，所述防误主机服务端的服务网关、移动APP服务端的服务网关负责接收消息邮件，解析服务调用信息，并向防误主机服务端调用相应服务，同时设置服务连接闲置超时时间。
在本发明一实施例中，所述防误云中心客户端的服务网关负责接收所述防误云中心客户端的人机客户端发送的服务请求，封装为消息邮件，路由至相应防误主机服务端/移动APP服务端的服务网关；同时，接收防误主机服务端/移动APP服务端的服务网关发送的消息邮件，解析后返回至人机客户端。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明基于消息邮件通信协议进行扩展，提出了广域云边服务协同技术，为调控主站、防误主机以及移动APP间倒闸操作业务协同提供了基础通信机制，可运用于调令下发、操作票生成、操作票模拟预演、操作结果归档等变电站倒闸操作全流程管理的各环节，提升业务系统的时效性、安全性。同时，通过标准消息邮件扩展，可有效屏蔽传统防误主机功能的差异性，降低调控主站系统的复杂性。
附图说明
图1为本发明技术架构。
图2为本发明服务网关处理原理。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。
本发明提供了一种变电站倒闸操作云边服务协同方法，提供防误云中心客户端、防误主机服务端、移动APP服务端；所述防误云中心客户端通过扩展消息邮件协议与防误主机服务端、移动APP服务端进行服务交互，所述扩展消息邮件协议定义使用“请求操作票”、“请求操作票的模拟预演”、“请求操作票的防误校核”、“请求操作票执行结果”、“请求压板状态”5种不同命令字段区分，实现云、边服务交互，服务命令字段如下：
请求操作票：SOA://opticket(substation=变电站名称，device=设备名称，preState=设备原始态，state=设备目标态，update_mode=1,time=操作票更新时间)；
请求操作票的模拟预演：SOA://simulate(substation=变电站名称，ticket_id=操作票编号)；
请求操作票的防误校核：SOA://verify(substation=变电站名称，ticket_id=操作票编号，action_seqno=操作动作序号，auto_block=1)；
请求操作票的执行结果：SOA://result(substation=变电站名称，ticket_id=操作票编号，action_seqno=操作动作序号)；
请求压板状态：SOA://signal(substation=变电站名称，ticket_id=操作票编号，signal_name=压板信号名称)。
本发明还提供了一种变电站倒闸操作云边服务协同系统，包括防误云中心客户端、防误主机服务端、移动APP服务端；
所述防误云中心客户端进行服务调用、数据召唤，实现倒闸操作票执行过程的在线管控；
所述防误主机服务端提供智能成票、操作票模拟预演以及实时防误校核服务；
所述移动APP服务端提供操作票执行进度查询、操作票执行结果回送服务；
所述防误云中心客户端通过扩展消息邮件协议与防误主机服务端、移动APP服务端进行服务交互。
以下为本发明的具体实现过程。
（1）技术架构
在变电站倒闸操作管理业务中，防误云中心与防误主机、移动APP分别被定义为客户端和服务端。防误主机服务端提供智能成票、操作票模拟预演以及实时防误校核服务；移动APP服务端提供操作票执行进度查询、操作票执行结果回送服务。防误云中心作为客户端进行服务调用、数据召唤，实现倒闸操作票执行过程的在线管控。技术架构如图1所示。
为屏蔽不同厂家防误主机的技术差异，在客户端与服务端通信机制设计上，采用扩展的消息邮件，实现操作票传输和服务的请求/响应。客户端服务网关接收人机系统的业务请求，例如：操作票生成、操作票模拟预演等，将业务请求序列化为消息邮件形式，路由到相应变电站的服务网关；变电站服务网关从消息邮件中解析出服务请求方法、参数等，调用本地服务；服务响应结果以消息邮件形式返回至客户端。
（2）服务交互协议
防误云中心通过扩展的消息邮件协议与变电站防误主机、移动APP进行服务交互。为了设计与实现的统一性，通信交互的高效性，定义使用“请求操作票”、“请求操作票的模拟预演”、“请求操作票的防误校核”、“请求操作票执行结果”、“请求压板状态”5种不同命令字段区分，实现云、边服务交互。服务命令字段如下：
请求操作票文件：SOA://opticket(substation=变电站名称，device=设备名称，preState=设备原始态，state=设备目标态，update_mode=1,time=操作票更新时间)；
请求操作票的模拟预演：SOA://simulate(substation=变电站名称，ticket_id=操作票编号)；
请求操作票的防误校核：SOA://verify(substation=变电站名称，ticket_id=操作票编号，action_seqno=操作动作序号，auto_block=1)；
请求操作票的执行结果：SOA://result(substation=变电站名称，ticket_id=操作票编号，action_seqno=操作动作序号)；
请求压板状态：SOA://signal(substation=变电站名称，ticket_id=操作票编号，signal_name=压板信号名称)。
为满足上述云边服务协同需求，在广域服务交互协议设计时，需重点考虑防误主机的技术差异、服务交互的失效性、数据传输的安全性。消息邮件机制作为一种成熟的数据传输模式和交换规则，已应用于电力系统中各级电网调度控制机构内部及其之间，调度控制机构与变电站及发电厂之间，以及生产控制大区与管理信息大区之间消息邮件的传输与交换。但是，由于消息邮件仅规定了文件类数据的传输格式，且对数据交互会话（session）不够完善；本专利通过扩展消息邮件协议，新增“传输类型=服务”类型描述信息，在“内容”字段定义服务头，在邮件附件中定义服务请求体/服务响应体，实现基于消息邮件的广域服务交互。
表1 服务请求头信息格式
字段名
描述
request_flag
请求标识。分为双向请求/响应，仅单向事件两种类型。
serialization
服务请求体/响应体序列化方式，采用E文件格式。
response_status
服务端响应结果。分为客户端超时CLIENT_TIMEOUT、服务端超时SERVER_TIMEOUT、服务请求错误BAD_REQUEST、服务未找到SERVICE_NOT_FOUND、服务端错误SERVER_ERROR。
request_id
服务请求ID。
body_length
服务请求/响应体长度。
表2 服务请求体信息格式
字段名
描述
service_id
服务标识。由<服务组,服务名称,服务版本>三元组构成。
service_method
服务方法。
service_method_para
服务方法参数，由一系列<参数类型，参数值>构成。
表3 服务响应体信息格式
字段名
描述
response_code
服务响应功能码
response_msg
服务响应结果。如响应结果包含文件，使用消息邮件附件传输。
（3）服务网关处理机制
如图2所示，变电站服务网关机负责接收消息邮件，解析服务调用信息，向防误主机智能成票、模拟预演等服务发起调用。为提高服务调用的时效性，通过服务客户端连接池技术实现服务长连接的复用，设置服务连接闲置超时时间，避免防误主机大量网络连接闲置。
防误云中心服务网关机负责接收人机系统发送的服务请求，封装为消息邮件，路由至相应变电站服务网关机；同时，接收变电站服务网关机发送的消息邮件，解析后返回至人机客户端。服务请求头中request_id字段作为一次服务请求/响应会话的唯一标识，实现消息邮件的匹配。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。
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