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一种配电网动模系统的分布式录波方法及装置

阅读:573发布:2020-05-08

专利汇可以提供一种配电网动模系统的分布式录波方法及装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种配 电网 动模系统的分布式录波方法及装置。本发明的方法包括: 服务器 启动后读取配置文件,获取每台录波仪的TCP端口信息;服务器根据端口信息连接每台录波仪,并发送绑定的UDP端口号;录波仪连接成功后立即发送.cfg文件至服务器;每一个时间段的录波开始后,录波仪先将参数发送至服务器,服务器将cfg文件中的参数进行替换并保存至相应的路径下;发送模拟量及 开关 量数据至服务器,服务器将数据转换成相应的存储格式,本段录波结束后采用内存映射的方式将数据快速写入文件中。本发明能实现录波仪数量的扩展,实现了对报文传输正确性的校验,减轻了网络传输以及 数据处理 的压 力 。,下面是一种配电网动模系统的分布式录波方法及装置专利的具体信息内容。

1.一种配电网动模系统的分布式录波方法,其特征在于,包括步骤:
1)服务器读取本地配置文件,获取需要连接的录波仪数量及每台录波仪的IP地址,其端口号固定;
2)服务器主动连接录波仪,连接成功后,发送读取.cfg配置文件的指令,服务器接收完配置文件信息后,在本地进行缓存;
3)UDP套接字初始化,并绑定一个随机端口,并将端口号通过TCP/IP发送给录波仪,对应的录波仪即往此端口发送数据;
4)连续录波开始后,录波仪将录波数据发送至指定的UDP端口,服务器对报文进行解析,判断报文是否正常,如不正常则结束本段文件的读写;
5)判断报文格式,报文前四个字节为包号,后两个字节为数据长度,后面为数据区内容,最后一个字节为结束标识符;若包号连续说明数据传输正常,若包号不连续,则说明有丢包现象,结束本段录波数据的缓存与写入操作,将已经生成的.cfg文件删除,并将错误记录写入本地的日志文件;
6)当包号为零时,数据区包含线路频率采样率、第一点时间和触发时间信息,将.cfg文件中对应的位置用接收的数据替换,并按照触发时间+录波仪id号的方式命名;
7)当包号大于零时,数据区的数据为采样数据,数据区分为模拟量数据和开关量数据,模拟量、开关量通道数、录波仪id号以及录波文件存储格式均通过.cfg文件获取;
将采样数据组合成录波文件格式,写入缓冲区;本段录波结束后采用内存映射的方式将数据快速写入.dat文件中。
2.根据权利要求1所述的一种配电网动模系统的分布式录波方法,其特征在于,步骤2)中,发送指令时,报文采用0x68+双字节长度+指令类型+数据+crc校验位+0x16的格式。
3.根据权利要求1所述的一种配电网动模系统的录波方法,其特征在于,步骤2)中,配置文件信息在本地进行缓存时,如配置文件中的线路频率、采样率、第一点时间和触发时间有缺失,需要通过后需操作将信息补全。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种配电网动模系统的分布式录波方法,其特征在于,步骤7)中,每台录波仪在服务器上开辟两相同大小内存空间,在某一录波时段内,服务器将录波存储格式的数据写入该缓冲区,当传输结束标志位为1时,本时段传输结束,采用内存映射的方法直接将文件映射到该缓冲区,下一个时段的录波开始后,将录波数据写入另一个缓冲区,两块内存空间进行交替读写操作,从而将读写任务分隔开来。
5.根据权利要求1、2或3所述的一种配电网动模系统的分布式录波方法,其特征在于,服务器开启一个新的进程,实时监测硬盘内存大小,当剩余内存低于某一设定值后,按照文件建立的先后顺序删除一定数量的文件。
6.根据权利要求1、2或3所述的一种配电网动模系统的分布式录波方法,其特征在于,在服务器上搭建FTP服务器,将录波文件所在路径设置为物理路径,在局域网内,应用软件即可通过FTP调用录波文件。
7.一种配电网动模系统的分布式录波装置,其特征在于,包括:
录波仪IP信息获取单元:服务器读取本地配置文件,获取需要连接的录波仪数量及每台录波仪的IP地址,其端口号固定;
录波仪连接单元:服务器主动连接录波仪;
配置文件发送单元:连接成功后,发送读取.cfg配置文件的指令,服务器接收完配置文件信息后,在本地进行缓存;
UDP端口发送单元:UDP套接字初始化,并绑定一个随机端口,并将端口号通过TCP/IP发送给录波仪,对应的录波仪即往此端口发送数据;
报文解析单元:连续录波开始后,录波仪将录波数据发送至指定的UDP端口,服务器对报文进行解析,判断报文是否正常,如不正常则结束本段文件的读写;
判断报文格式判断及处理单元:报文前四个字节为包号,后两个字节为数据长度,后面为数据区内容,最后一个字节为结束标识符;若包号连续说明数据传输正常,若包号不连续,则说明有丢包现象,结束本段录波数据的缓存与写入操作,将已经生成的.cfg文件删除,并将错误记录写入本地的日志文件;
第一数据处理单元:当包号为零时,数据区包含线路频率、采样率、第一点时间和触发时间信息,将.cfg文件中对应的位置用接收的数据替换,并按照触发时间+录波仪id号的方式命名;
第二数据处理单元:当包号大于零时,数据区的数据为采样数据,数据区分为模拟量数据和开关量数据,模拟量、开关量通道数、录波仪id号以及录波文件存储格式均通过.cfg文件获取;将采样数据组合成录波文件格式,写入缓冲区;
数据写入单元:本段录波结束后采用内存映射的方式将数据快速写入.dat文件中。
8.根据要求7所述的一种配电网动模系统的分布式录波装置,其特征在于,所述的录波仪连接单元发送指令时,报文采用0x68+双字节长度+指令类型+数据+crc校验位+0x16的格式。
9.根据要求7所述的一种配电网动模系统的分布式录波装置,其特征在于,所述的录波仪连接单元中,配置文件信息在本地进行缓存时,如配置文件中的线路频率、采样率、第一点时间和触发时间有缺失,需要通过后需操作将信息补全。
10.根据要求7所述的一种配电网动模系统的分布式录波装置,其特征在于,所述的数据写入单元中,每台录波仪在服务器上开辟两块相同大小内存空间,在某一录波时段内,服务器将录波存储格式的数据写入该缓冲区,当传输结束标志位为1时,本时段传输结束,采用内存映射的方法直接将文件映射到该缓冲区,下一个时段的录波开始后,将录波数据写入另一个缓冲区,两块内存空间进行交替读写操作,从而将读写任务分隔开来。

说明书全文

一种配电网动模系统的分布式录波方法及装置

技术领域

[0001] 本发明属于配电网动模系统领域,具体地说是一种配电网动模系统的分布式录波方法及装置。

背景技术

[0002] 波形作为电系统故障识别关键技术之一,利用故障特征电流电压突变量,电流电压越限,频率变化作为启动条件,录制故障态波形已经在故障处理领域广为应用,但对于无故障特征或故障特征不明显时,无法有效启动录波,为了有效分析故障,全息波形数据变得至关重要,全息波形数据惊人的数据量是传统录波装置无法承受的,主要体现在硬盘存储文件太慢、网络传输数据量太大、单片机内存过小等因素。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷,提供一种配电网动模系统的分布式录波方法及装置,以实现录波仪数量的扩展,实现对报文传输正确性的校验,减轻网络传输以及数据处理的压力。
[0004] 为此,本发明采用如下的技术方案:一种配电网动模系统的分布式录波方法,其包括步骤:1)服务器读取本地配置文件,获取需要连接的录波仪数量及每台录波仪的IP地址,其端口号固定;
2)服务器主动连接录波仪,连接成功后,发送读取.cfg配置文件的指令,服务器接收完配置文件信息后,在本地进行缓存;
3)UDP套接字初始化,并绑定一个随机端口,并将端口号通过TCP/IP发送给录波仪,对应的录波仪即往此端口发送数据;
4)连续录波开始后,录波仪将录波数据发送至指定的UDP端口,服务器对报文进行解析,判断报文是否正常,如不正常则结束本段文件的读写;
5)判断报文格式,报文前四个字节为包号,后两个字节为数据长度,后面为数据区内容,最后一个字节为结束标识符;若包号连续说明数据传输正常,若包号不连续,则说明有丢包现象,结束本段录波数据的缓存与写入操作,将已经生成的.cfg文件删除,并将错误记录写入本地的日志文件;
6)当包号为零时,数据区包含线路频率、采样率、第一点时间和触发时间信息,将.cfg文件中对应的位置用接收的数据替换,并按照触发时间+录波仪id号的方式命名;
7)当包号大于零时,数据区的数据为采样数据,数据区分为模拟量数据和开关量数据,模拟量、开关量通道数、录波仪id号以及录波文件存储格式均通过.cfg文件获取;
将采样数据组合成录波文件格式,写入缓冲区;本段录波结束后采用内存映射的方式将数据快速写入.dat文件中。
[0005] 本发明涉及高并发处理机制、数据缓存、高速数据读写等多个技术,目的在于当多台录波仪同时进行连续高速录波时,录波数据经千兆交换机能准确无误的发送至服务器,服务器对数据进行运算得到指定的数据格式,并放置于缓冲区,当本段录波结束后,将缓冲区内的数据存储于指定的.dat文件中。基于网络通信的数据传输架构,cfg文件信息、录波数据通过TCP/IP、UDP传输,且cfg文件只需在连接成功后传输一次。
[0006] 本发明能实现录波仪数量的扩展,数据吞吐量能够达到30MB/s,文件读写速度能够达到50MB/s;实现了对报文传输正确性的校验,减轻了网络传输以及数据处理的压力。
[0007] 作为上述录波方法的补充,步骤2)中,发送指令时,报文采用0x68+长度(双字节)+指令类型+数据+crc校验位+0x16的格式。
[0008] 作为上述录波方法的补充,步骤2)中,配置文件信息在本地进行缓存时,如配置文件中的线路频率、采样率、第一点时间和触发时间有缺失,需要通过后需操作将信息补全。
[0009] 作为上述录波方法的补充,步骤7)中,每台录波仪在服务器上开辟两相同大小内存空间,在某一录波时段内,服务器将录波存储格式的数据写入该缓冲区,当传输结束标志位为1时,本时段传输结束,采用内存映射的方法直接将文件映射到该缓冲区,下一个时段的录波开始后,将录波数据写入另一个缓冲区,两块内存空间进行交替读写操作,从而将读写任务分隔开来。采用双内存缓存机制,将数据缓存与文件写入分离,提高数据写入的准确性,降低系统响应时间,提高系统的吞吐量。
[0010] 作为上述录波方法的补充,服务器开启一个新的进程,实时监测硬盘内存大小,当剩余内存低于某一设定值后,按照文件建立的先后顺序删除一定数量的文件。
[0011] 作为上述录波方法的补充,在服务器上搭建FTP服务器,将录波文件所在路径设置为物理路径,在局域网内,应用软件即可通过FTP调用录波文件。
[0012] 本发明采用的另一种技术方案为:一种配电网动模系统的分布式录波装置,其包括:录波仪IP信息获取单元:服务器读取本地配置文件,获取需要连接的录波仪数量及每台录波仪的IP地址,其端口号固定;
录波仪连接单元:服务器主动连接录波仪;
配置文件发送单元:连接成功后,发送读取.cfg配置文件的指令,服务器接收完配置文件信息后,在本地进行缓存;
UDP端口发送单元:UDP套接字初始化,并绑定一个随机端口,并将端口号通过TCP/IP发送给录波仪,对应的录波仪即往此端口发送数据;
报文解析单元:连续录波开始后,录波仪将录波数据发送至指定的UDP端口,服务器对报文进行解析,判断报文是否正常,如不正常则结束本段文件的读写;
判断报文格式判断及处理单元:报文前四个字节为包号,后两个字节为数据长度,后面为数据区内容,最后一个字节为结束标识符;若包号连续说明数据传输正常,若包号不连续,则说明有丢包现象,结束本段录波数据的缓存与写入操作,将已经生成的.cfg文件删除,并将错误记录写入本地的日志文件;
第一数据处理单元:当包号为零时,数据区包含线路频率、采样率、第一点时间和触发时间信息,将.cfg文件中对应的位置用接收的数据替换,并按照触发时间+录波仪id号的方式命名;
第二数据处理单元:当包号大于零时,数据区的数据为采样数据,数据区分为模拟量数据和开关量数据,模拟量、开关量通道数、录波仪id号以及录波文件存储格式均通过.cfg文件获取;将采样数据组合成录波文件格式,写入缓冲区;
数据写入单元:本段录波结束后采用内存映射的方式将数据快速写入.dat文件中。
[0013] 作为上述录波装置的补充,所述的录波仪连接单元发送指令时,报文采用0x68+长度(双字节)+指令类型+数据+crc校验位+0x16的格式。
[0014] 作为上述录波装置的补充,所述的录波仪连接单元中,配置文件信息在本地进行缓存时,如配置文件中的线路频率、采样率、第一点时间和触发时间有缺失,需要通过后需操作将信息补全。
[0015] 作为上述录波装置的补充,所述的数据写入单元中,每台录波仪在服务器上开辟两块相同大小内存空间,在某一录波时段内,服务器将录波存储格式的数据写入该缓冲区,当传输结束标志位为1时,本时段传输结束,采用内存映射的方法直接将文件映射到该缓冲区,下一个时段的录波开始后,将录波数据写入另一个缓冲区,两块内存空间进行交替读写操作,从而将读写任务分隔开来。
[0016] 本发明具有的优点:1、本发明通过配置文件能十分便利的实现对系统的扩展,使用时只需在配置文件中添加录波仪端口信息即可。
[0017] 2、本发明的.cfg文件和.dat文件传输途径分开,通过TCP/IP传输配置文件信息,通过UDP传输录波数据,且配置文件信息仅需在TCP连接后传输一次,连续录波后只需传输UDP数据,减轻了网络传输以及数据处理的压力。
[0018] 3、本发明通过对报文的设计能实现对报文传输正确性的校验,通过检验包号是否连续判断有无数据丢失,若有数据丢失,舍弃本段录波数据,避免应用软件在调用文件时出错。
[0019] 4、本发明中服务器开辟两块内存空间,两块内存交替进行数据的缓存以及文件的写入,这样能够将数据缓存与写文件分隔开来,确保了写入文件的数据准确无误,同时提高系统的吞吐量,由于采用内存映射写文件,系统不需要将数据进行多次拷贝,从而降低了数据接收后的响应时间。附图说明
[0020] 图1为本发明一种配电网动模系统的分布式录波方法的流程图;图2为本发明报文的解析与处理过程图;
图3为本发明一种配电网动模系统的分布式录波装置的框图

具体实施方式

[0021] 下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
[0022] 实施例1本实施例提供一种配电网动模系统的分布式录波方法,如图1所示,其步骤如下:
1、服务器启动后,读取本地配置文件,获取需要连接的录波仪数量及每台录波仪的IP地址,其端口号固定,而录波仪的IP地址及端口号由录波仪的维护软件进行配置。
[0023] 2、服务器主动连接录波仪,连接成功后,发送读取.cfg配置文件的指令,报文采用0x68+长度(双字节)+指令类型+数据+crc校验位+0x16的格式,服务器接收完配置文件信息后,在本地进行缓存,配置文件中的线路频率、采样率、第一点时间、触发时间如有缺失,需要通过后需操作将信息补全。
[0024] 3、UDP套接字初始化,并绑定一个随机端口,并将端口号通过TCP/IP发送给录波仪,对应的录波仪即往此端口发送数据。
[0025] 4、连续录波开始后,录波仪将录波数据发送至指定的UDP端口,服务器对报文进行解析,判断报文是否正常,否则结束本段文件的读写,具体的解析与处理过程如图2所示。
[0026] 5、判断报文格式,报文前四个字节为包号,后两个字节为数据长度,后面为数据区内容,最后一个字节为结束标识符,若包号连续说明数据传输正常,若包号不连续,则说明有丢包现象,结束本段录波数据的缓存与写入操作,将已经生成的.cfg文件删除,并将错误记录写入本地的日志文件,方便测试人员检查。
[0027] 6、当包号为零时,数据区包含线路频率、采样率、第一点时间、触发时间信息,将.cfg文件中对应的位置用接收的数据替换,并按照触发时间+录波仪id号的方式命名。
[0028] 7、当包号大于零时,数据区的数据为采样数据,数据区分为模拟量数据和开关量数据,模拟量、开关量通道数、录波仪id号以及录波文件存储格式等信息均可通过.cfg文件获取;将采样数据组合成录波文件格式,写入缓冲区;本段录波结束后采用内存映射的方式将数据快速写入.dat文件中。
[0029] 每台录波仪在服务器上开辟两块相同大小内存空间,在某一录波时段内,服务器将录波存储格式的数据写入该缓冲区,当传输结束标志位为1时,本时段传输结束,采用内存映射的方法直接将文件映射到该缓冲区,提高了系统写文件的效率,下一个时段的录波开始后,将录波数据写入另一个缓冲区,两块内存空间进行交替读写操作,从而将读写任务分隔开来。
[0030] 由于系统硬盘内存空间有限,而录波仪需要24小时不间断录波,若系统的硬盘空间大小为7T,录波仪数量为8,模拟量通道数为8,开关量通道数为8,录波仪最大采样率为100K,则.dat文件的最高写入速率可达20.8M/s。硬盘在经过连续90个小时的录波后就会写满,因此在服务器中开启一个新的进程,实时监督硬盘内存大小,当剩余内存低于某一设定值后,按照文件建立的先后顺序删除一定数量的文件。
[0031] 在服务器上搭建FTP服务器,将录波文件所在路径设置为物理路径,在局域网内,应用软件即可通过FTP调用录波文件。
[0032] 实施例2本实施例提供一种配电网动模系统的分布式录波装置,如图3所示,其包括录波仪IP信息获取单元、录波仪连接单元、配置文件发送单元、UDP端口发送单元、报文解析单元、判断报文格式判断及处理单元、第一数据处理单元、第二数据处理单元和数据写入单元。
[0033] 录波仪IP信息获取单元:服务器读取本地配置文件,获取需要连接的录波仪数量及每台录波仪的IP地址,其端口号固定。录波仪的IP地址及端口号由录波仪的维护软件进行配置。
[0034] 录波仪连接单元:服务器主动连接录波仪。
[0035] 配置文件发送单元:连接成功后,发送读取.cfg配置文件的指令,报文采用0x68+长度(双字节)+指令类型+数据+crc校验位+0x16的格式,服务器接收完配置文件信息后,在本地进行缓存,配置文件中的线路频率、采样率、第一点时间、触发时间如有缺失,需要通过后需操作将信息补全。
[0036] UDP端口发送单元:UDP套接字初始化,并绑定一个随机端口,并将端口号通过TCP/IP发送给录波仪,对应的录波仪即往此端口发送数据。
[0037] 报文解析单元:连续录波开始后,录波仪将录波数据发送至指定的UDP端口,服务器对报文进行解析,判断报文是否正常,如不正常则结束本段文件的读写。
[0038] 判断报文格式判断及处理单元:报文前四个字节为包号,后两个字节为数据长度,后面为数据区内容,最后一个字节为结束标识符;若包号连续说明数据传输正常,若包号不连续,则说明有丢包现象,结束本段录波数据的缓存与写入操作,将已经生成的.cfg文件删除,并将错误记录写入本地的日志文件。
[0039] 第一数据处理单元:当包号为零时,数据区包含线路频率、采样率、第一点时间和触发时间信息,将.cfg文件中对应的位置用接收的数据替换,并按照触发时间+录波仪id号的方式命名。
[0040] 第二数据处理单元:当包号大于零时,数据区的数据为采样数据,数据区分为模拟量数据和开关量数据,模拟量、开关量通道数、录波仪id号以及录波文件存储格式均通过.cfg文件获取;将采样数据组合成录波文件格式,写入缓冲区。
[0041] 数据写入单元:本段录波结束后采用内存映射的方式将数据快速写入.dat文件中;每台录波仪在服务器上开辟两块相同大小内存空间,在某一录波时段内,服务器将录波存储格式的数据写入该缓冲区,当传输结束标志位为1时,本时段传输结束,采用内存映射的方法直接将文件映射到该缓冲区,下一个时段的录波开始后,将录波数据写入另一个缓冲区,两块内存空间进行交替读写操作,从而将读写任务分隔开来。
[0042] 本发明通过UDP数据传输增加数据传输吞吐量、双缓存交替读写、文件内存映射技术,有效解决网络和硬盘处理速度不及时问题,实现了配电网动模系统的分布式录波方法。
[0043] 以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
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