配电网站域式快速保护系统的以太网数据传输系统

摘要

本发明提供的一种配电网站域式快速保护系统的以太网数据传输系统，通过在配电网站域式快速保护装置、配电网站域式快速保护终端、配电网站域式快速保护系统交换机之间建立起快速通道、标准通道两条数据通道，实现了配电网站域式快速保护系统控制命令数据的实时、快速传输。本发明还提供一种以太网数据传输方法，通过在配电网站域式快速保护装置、配电网站域式快速保护终端、配电网站域式快速保护系统交换机之间建立起快速通道、标准通道两条数据通道，通过实时判断经过配电网站域式快速保护系统交换机上数据的类型而选择相应的数据通道，实现数据的快速有效传输。

说明书

技术领域

本发明涉及数据传输技术领域，更具体的，涉及一种配电网站域式快速保护系统的以太网数据传输系统及方法。

背景技术

在现有的配电网站中，一般采用以太网交换机作为地址识别、完成以太网数据帧转发的网络设备。传统的以太网交换机通常是对入站的数据帧进行排队按序转发到下一个交换机或目的地设备。然而，在配电网站域式快速保护系统中，有多种数据进行传输，例如视频数据、配电网站域式快速保护终端采集到的电压、电流波形数据、配电网站域式快速保护终端的状态数据、配电网站域式快速保护装置向保护终端下发的控制命令、配电网站域式快速保护装置向保护终端下发的管理和配置数据等，每一类型的数据对时延的要求不一样。且在配电网站域式快速保护系统中，保护终端发送给保护装置的电流、电压波形数据，以及保护装置根据电压、电流数据计算后发送给保护终端的控制命令有非常高的实时性要求。

公开号CN103095607A的中国发明专利于2013年5月8日公开了一种实时优先级以太网控制器实现方法，提供了在一种基于硬件优先级的实时以太网控制器的实现方法，但即使在控制命令数据被赋予以太网高优先级的情况下，由于通道内存在大量其他数据正被传输，保护装置的控制命令数据也需要等待正在被传输的普通数据传输结束之后才能被顺利传输，会导致数据链路层的传输路径长时间被普通数据占据，导致控制命令数据造成极大的传输延时，不能完成配电网站域式快速保护系统快速保护功能。

发明内容

本发明为克服现有的以太网传输系统数据链路层的传输路径存在长期被普通数据占据，导致控制命令数据造成极大的传输延时，不能完成配电网站域式快速保护系统快速保护功能的技术缺陷，提供一种配电网站域式快速保护系统的以太网数据传输系统及方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

配电网站域式快速保护系统的以太网数据传输系统，包括配电网站域式快速保护装置、多台配电网站域式快速保护终端和多台配电网站域式快速保护系统交换机；在配电网站域式快速保护装置、配电网站域式快速保护终端、配电网站域式快速保护系统交换机之间建立起快速通道、标准通道两条数据通道，其中：

所述配电网站域式快速保护终端发送电压、电流波形数据以及状态数据到与其电性连接的配电网站域式快速保护系统交换机；

所述配电网站域式快速保护系统交换机通过网络链路将电压、电流波形数据以及状态数据传输至配电网站域式快速保护装置；

所述配电网站域式快速保护装置收集到所有电压、电流波形数据以及状态数据后进行分析，生成控制命令数据和管理数据；配电网站域式快速保护装置将控制命令数据和管理数据发送至对应的配电网站域式快速保护系统交换机，由配电网站域式快速保护系统交换机将控制命令数据和管理数据通过快速通道、标准通道两条数据通道传输至对应的配电网站域式快速保护终端。

上述方案中，通过在配电网站域式快速保护装置、配电网站域式快速保护终端、配电网站域式快速保护系统交换机之间建立起快速通道、标准通道两条数据通道，实现配电网站域式快速保护装置与配电网站域式快速保护终端之间的数据交互，实现了配电网站域式快速保护系统控制命令数据的实时、快速传输。

其中，所述配电网站域式快速保护系统交换机包括快速通道接口、标准通道接口、接收/发送决策组件和两个网络测试链路接口；其中：

所述快速通道接口、标准通道接口均与所述接收/发送决策组件电性连接；

所述两个网络测试链路接口均与所述接收/发送决策组件电性连接；

所述配电网站域式快速保护系统交换机通过所述快速通道接口、标准通道接口与多台配电网站域式快速保护终端电性连接；配电网站域式快速保护系统交换机通过网络测试链路接口与所述配电网站域式快速保护装置网络连接，在所述配电网站域式快速保护系统交换机上形成快速通道及标准通道两条通道；

所述接收/发送决策组件用于优先确定快速通道数据帧的发送，并在发送完快速通道数据帧后，发送标准通道数据帧。

其中，所述配电网站域式快速保护系统交换机在发送数据时，由所述发送决策组件判断数据是否为快速通道数据：

若是快速通道数据，发送决策组件判断网络链路是否有正在传输的标准通道数据，如有，发送决策组件中断标准通道数据传输，然后发送快速通道数据，若没有，则直接发送快速通道数据；

若不是快速通道数据，发送决策组件判断网络链路是否有快速通道数据等待发送，若有，则等待快速通道数据发送，直至快速通道数据发送完毕，再发送标准通道数据。

其中，所述配电网站域式快速保护系统交换机在接收数据时，由所述接收决策组件判断数据是否为本地数据：

若是本地数据，接收决策组件则判断数据时完整帧还是中断帧，若是完整帧，数据进入相应的快速通道或标准通道，发送给所述配电网站域式快速保护装置或配电网站域式快速保护终端；若为中断帧，则进行中断帧重组；重组完成后，数据进入相应的快速通道或标准通道，发送给所述配电网站域式快速保护装置或配电网站域式快速保护终端；

若不是本地数据，则由所述发送决策组件进行数据的通道类型判断，将数据直接进行发送。

其中，所述接收/发送决策组件在快速通道数据帧到来时，通过快速通道数据帧的发送申请并中断正被传输的标准通道数据帧，并对被中断的数据帧的未被发送的数据部分重新打包，并将重新打包的数据帧排列在待发送的标准通道数据队列的第一位；所述接收/发送决策组件在确定经过所接收的标准通道的两个或多个连续数据帧为中断数据帧时，将所述两个或多个中断数据帧重组为一个标准通道数据帧并将重组的标准通道数据帧重新发送。

配电网站域式快速保护系统的以太网数据传输方法，通过在配电网站域式快速保护装置、配电网站域式快速保护终端、配电网站域式快速保护系统交换机之间建立起快速通道、标准通道两条数据通道，通过实时判断经过配电网站域式快速保护系统交换机上数据的类型而选择相应的数据通道，实现数据的快速有效传输。

其中，所述快速通道、标准通道建立过程具体为：

S1：在配电网站域式快速保护系统交换机上设置接收/发送决策组件、快速通道接口、标准通道接口和两个网络测试链路接口；快速通道接口、标准通道接口通过接收/发送决策组件与对应的通道接口连接，形成交换机快速通道和交换机标准通道；

S2：若配电网站域式快速保护装置数据通道通过交换机快速通道与配电网站域式快速保护终端建立连接，则建立快速通道；若配电网站域式快速保护装置数据通道通过交换机标准通道与配电网站域式快速保护终端建立连接，则建立标准通道接口；

S3：当快速通道、标准通道均建立后，通过接收/发送决策组件实时判断经过配电网站域式快速保护系统交换机上数据的类型而选择相应的数据通道，实现数据的快速有效传输。

其中，在所述步骤S3中，当配电网站域式快速保护系统交换机需要发送数据时，由发送决策组件判断数据是否为快速通道数据：

若是快速通道数据，则判断网络链路是否有正在传输的标准通道数据，如有，中断标准通道数据传输，然后发送快速通道数据，若没有，则直接发送快速通道数据；

若不是快速通道数据，则判断网络链路是否有快速通道数据等待发送，若有，则等待快速通道数据发送，直至快速通道数据发送完毕，再发送标准通道数据。

其中，在所述步骤S3中，当配电网站域式快速保护系统交换机在接收数据时，由接收决策组件判断数据是否为本地数据：

若是本地数据，则判断数据时完整帧还是中断帧，若是完整帧，数据进入相应的快速通道或标准通道，发送给对应的配电网站域式快速保护装置或配电网站域式快速保护终端；若为中断帧，则进行中断帧重组；重组完成后，数据进入相应的快速通道或标准通道，发送给对应的配电网站域式快速保护装置或配电网站域式快速保护终端；

若不是本地数据，则由发送决策组件进行数据的通道类型判断，将数据直接进行发送。

其中，在所述步骤S3中，在快速通道数据帧到来时，接收/发送决策组件通过快速通道数据帧的发送申请并中断正被传输的标准通道数据帧，并对被中断的数据帧的未被发送的数据部分重新打包，并将重新打包的数据帧排列在待发送的标准通道数据队列的第一位；在确定经过所接收的标准通道的两个或多个连续数据帧为中断数据帧时，接收/发送决策组件将所述两个或多个中断数据帧重组为一个标准通道数据帧并将重组的标准通道数据帧重新发送。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

本发明提供的配电网站域式快速保护系统的以太网数据传输系统及方法，通过在配电网站域式快速保护装置、配电网站域式快速保护终端、配电网站域式快速保护系统交换机之间建立起快速通道、标准通道两条数据通道，实现配电网站域式快速保护装置与配电网站域式快速保护终端之间的数据交互，实现了配电网站域式快速保护系统控制命令数据的实时、快速传输。

附图说明

图1为本发明所述系统的连接示意图；

图2为本发明所述方法的流程示意图；

图3为一实施例中交换机发送数据流程图；

图4为一实施例中交换机接收数据流程图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

在现有技术中，太网数据链路层QoS优先级传输方法：QoS(Quality of Service，服务质量)指一个网络能够利用各种基础技术，为指定的网络通信提供更好的服务能力，是网络的一种安全机制，是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术。对于数据传输设备(以太网交换机)，QoS也是比较普遍的优先级功能。交换机通在数据进入时，根据系统要求，为数据提供不同级别的优先级，并相应规则对应到不同的发送队列中，并按队列安排数据传输。但在交换机出口的数据链路正在被数据占用时，Qos传输方法并不能中断已被占用的数据链路正在转发的数据。Qos的优先级只管理到数据进入和排队队列，正在交换机出口转发的数据无法进行管理。高优先级的的数据仍然需要等待出口数据链路空闲时，才能向外传输数据，这种情况仍能造成一定的数据延时，不满足配电网站域式快速保护系统控制命令的绝对快速传输续需求。

因此，为了解决现有技术中存在的技术问题，如图1所示，本发明提供一中配电网站域式快速保护系统的以太网数据传输系统，包括配电网站域式快速保护装置、多台配电网站域式快速保护终端和多台配电网站域式快速保护系统交换机；在配电网站域式快速保护装置、配电网站域式快速保护终端、配电网站域式快速保护系统交换机之间建立起快速通道、标准通道两条数据通道，其中：

所述配电网站域式快速保护终端发送电压、电流波形数据以及状态数据到与其电性连接的配电网站域式快速保护系统交换机；

所述配电网站域式快速保护系统交换机通过网络链路将电压、电流波形数据以及状态数据传输至配电网站域式快速保护装置；

所述配电网站域式快速保护装置收集到所有电压、电流波形数据以及状态数据后进行分析，生成控制命令数据和管理数据；配电网站域式快速保护装置将控制命令数据和管理数据发送至对应的配电网站域式快速保护系统交换机，由配电网站域式快速保护系统交换机将控制命令数据和管理数据通过快速通道、标准通道两条数据通道传输至对应的配电网站域式快速保护终端。

在具体实施过程中，通过在配电网站域式快速保护装置、配电网站域式快速保护终端、配电网站域式快速保护系统交换机之间建立起快速通道、标准通道两条数据通道，实现配电网站域式快速保护装置与配电网站域式快速保护终端之间的数据交互，实现了配电网站域式快速保护系统控制命令数据的实时、快速传输。

更具体的，如图2所示，所述配电网站域式快速保护系统交换机包括快速通道接口、标准通道接口、接收/发送决策组件和两个网络测试链路接口；其中：

所述快速通道接口、标准通道接口均与所述接收/发送决策组件电性连接；

所述两个网络测试链路接口均与所述接收/发送决策组件电性连接；

所述配电网站域式快速保护系统交换机通过所述快速通道接口、标准通道接口与多台配电网站域式快速保护终端电性连接；配电网站域式快速保护系统交换机通过网络测试链路接口与所述配电网站域式快速保护装置网络连接，在所述配电网站域式快速保护系统交换机上形成快速通道及标准通道两条通道；

所述接收/发送决策组件用于优先确定快速通道数据帧的发送，并在发送完快速通道数据帧后，发送标准通道数据帧。

更具体的，所述配电网站域式快速保护系统交换机在发送数据时，由所述发送决策组件判断数据是否为快速通道数据：

若是快速通道数据，发送决策组件判断网络链路是否有正在传输的标准通道数据，如有，发送决策组件中断标准通道数据传输，然后发送快速通道数据，若没有，则直接发送快速通道数据；

若不是快速通道数据，发送决策组件判断网络链路是否有快速通道数据等待发送，若有，则等待快速通道数据发送，直至快速通道数据发送完毕，再发送标准通道数据。

更具体的，所述配电网站域式快速保护系统交换机在接收数据时，由所述接收决策组件判断数据是否为本地数据：

若是本地数据，接收决策组件则判断数据时完整帧还是中断帧，若是完整帧，数据进入相应的快速通道或标准通道，发送给所述配电网站域式快速保护装置或配电网站域式快速保护终端；若为中断帧，则进行中断帧重组；重组完成后，数据进入相应的快速通道或标准通道，发送给所述配电网站域式快速保护装置或配电网站域式快速保护终端；

若不是本地数据，则由所述发送决策组件进行数据的通道类型判断，将数据直接进行发送。

更具体的，所述接收/发送决策组件在快速通道数据帧到来时，通过快速通道数据帧的发送申请并中断正被传输的标准通道数据帧，并对被中断的数据帧的未被发送的数据部分重新打包，并将重新打包的数据帧排列在待发送的标准通道数据队列的第一位；所述接收/发送决策组件在确定经过所接收的标准通道的两个或多个连续数据帧为中断数据帧时，将所述两个或多个中断数据帧重组为一个标准通道数据帧并将重组的标准通道数据帧重新发送。

实施例2

更具体的，在实施例1的基础上，提供一种配电网站域式快速保护系统的以太网数据传输方法，通过在配电网站域式快速保护装置、配电网站域式快速保护终端、配电网站域式快速保护系统交换机之间建立起快速通道、标准通道两条数据通道，通过实时判断经过配电网站域式快速保护系统交换机上数据的类型而选择相应的数据通道，实现数据的快速有效传输。

更具体的，所述快速通道、标准通道建立过程具体为：

S1：在配电网站域式快速保护系统交换机上设置接收/发送决策组件、快速通道接口、标准通道接口和两个网络测试链路接口；快速通道接口、标准通道接口通过接收/发送决策组件与对应的通道接口连接，形成交换机快速通道和交换机标准通道；

S2：若配电网站域式快速保护装置数据通道通过交换机快速通道与配电网站域式快速保护终端建立连接，则建立快速通道；若配电网站域式快速保护装置数据通道通过交换机标准通道与配电网站域式快速保护终端建立连接，则建立标准通道接口；

S3：当快速通道、标准通道均建立后，通过接收/发送决策组件实时判断经过配电网站域式快速保护系统交换机上数据的类型而选择相应的数据通道，实现数据的快速有效传输。

更具体的，如图3所示，在所述步骤S3中，当配电网站域式快速保护系统交换机需要发送数据时，由发送决策组件判断数据是否为快速通道数据：

若是快速通道数据，则判断网络链路是否有正在传输的标准通道数据，如有，中断标准通道数据传输，然后发送快速通道数据，若没有，则直接发送快速通道数据；

若不是快速通道数据，则判断网络链路是否有快速通道数据等待发送，若有，则等待快速通道数据发送，直至快速通道数据发送完毕，再发送标准通道数据。

更具体的，如图2所示，在所述步骤S3中，当配电网站域式快速保护系统交换机在接收数据时，由接收决策组件判断数据是否为本地数据：

若是本地数据，则判断数据时完整帧还是中断帧，若是完整帧，数据进入相应的快速通道或标准通道，发送给对应的配电网站域式快速保护装置或配电网站域式快速保护终端；若为中断帧，则进行中断帧重组；重组完成后，数据进入相应的快速通道或标准通道，发送给对应的配电网站域式快速保护装置或配电网站域式快速保护终端；

若不是本地数据，则由发送决策组件进行数据的通道类型判断，将数据直接 进行发送，如图3、图4中A处所示。

更具体的，在所述步骤S3中，在快速通道数据帧到来时，接收/发送决策组件通过快速通道数据帧的发送申请并中断正被传输的标准通道数据帧，并对被中断的数据帧的未被发送的数据部分重新打包，并将重新打包的数据帧排列在待发送的标准通道数据队列的第一位；在确定经过所接收的标准通道的两个或多个连续数据帧为中断数据帧时，接收/发送决策组件将所述两个或多个中断数据帧重组为一个标准通道数据帧并将重组的标准通道数据帧重新发送。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。