本發(fā)明涉及電力工控領域下的物理線路復用技術，特別涉及一種在以太網環(huán)境下自動控制線路復用的裝置及線路復用系統(tǒng)。

背景技術：

在電力系統(tǒng)中，變電站是核心樞紐，承擔了電能轉換和電能重新分配的任務。隨著電網對安全要求的不斷提高，調度運行與變電設備集中監(jiān)控業(yè)務實行分離，這體現(xiàn)在根據不同業(yè)務的安全級別，構造物理隔離的不同類網絡及相應線路。為了保證業(yè)務通信的持續(xù)有效，需要在正常通信中斷時，通過備用線路和設備重新建立連接，以保證工業(yè)生產和調度控制的正常進行。

傳統(tǒng)技術中，電力控制系統(tǒng)為維持系統(tǒng)可靠運行，需要使用備用設備和備用線路。所以傳統(tǒng)工業(yè)領域的線路連接模式如圖1所示，主服務設備和備用設備分別通過防火墻接入不同線路，并經過傳輸網絡與應用服務系統(tǒng)連接。如果主設備和主線路之一發(fā)生故障，則需要維修人員啟用備用設備，并通過備用線路傳遞數據，系統(tǒng)才能繼續(xù)運行。

面對這種場景，傳統(tǒng)技術主要存在的問題有：故障發(fā)生時，在現(xiàn)場進行切換控制成本較高，且遠端不易及時診斷故障；主設備和主要線路綁定，備用設備和備用線路綁定，設備的信息傳輸線路單一，不能主動選擇傳輸線路；切換過程需要啟動新設備，導致遠端的監(jiān)控不連貫，獲得的信息不統(tǒng)一。這些問題導致了電力控制系統(tǒng)的架設成本高，檢修周期長，對居民生活影響較大。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明提供一種可靈活調整輸入線路和輸出線路的復用裝置及線路復用系統(tǒng)，使電站和調度中心不僅能靈活選擇傳輸線路，還可以在當前傳輸線路在遇到故障時，能夠自動通過線路復用裝置，使用備用線路重新連接服務器，盡力保持原有工作狀態(tài)，并輔助故障的診斷。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下：

一種電力控制系統(tǒng)中線路復用裝置，所述線路復用裝置用于診斷線路或設備故障并進行不同線路數據的轉發(fā)，包括數據轉發(fā)模塊和控制與管理模塊；

所述數據轉發(fā)模塊包括交換結構接口、本地處理單元和輸出線路接口；

所述交換結構接口用于接收不同線路中由主設備、備用設備、遠程應用系統(tǒng)輸入的數據，所述的不同線路分別連接有主設備、備用設備和遠程應用系統(tǒng)；

所述本地處理單元用于將輸入到交換結構接口的數據，根據主設備或備用設備與遠程應用系統(tǒng)之間的通訊協(xié)議，遵循數據轉發(fā)規(guī)則完成數據的輸入處理和數據的輸出處理，最后通過輸出線路接口輸出處理后的數據，所述數據轉發(fā)規(guī)則為通訊協(xié)議所需的數據處理方法或復用線路所需的數據處理方法；

所述輸出線路接口用于接收經輸入處理和輸出處理的數據，并向與主設備、備用設備、遠程應用系統(tǒng)連接的不同線路輸出經輸入處理和輸出處理的數據；

所述控制與管理模塊用于從本地處理單元獲取電力控制系統(tǒng)中傳輸的數據及數據連接狀態(tài)，診斷設備的故障或線路的故障，或者直接修改數據轉發(fā)規(guī)則；

所述控制與管理模塊設置有線路復用規(guī)則，所述線路復用規(guī)則包括觸發(fā)線路復用條件、復用線路選擇規(guī)則和線路復用方法，所述觸發(fā)線路復用條件為線路故障，所述復用線路選擇規(guī)則為根據主設備、備用設備和不同線路的安全策略，人為規(guī)定的每臺主設備、備用設備所準許使用的多條不同線路，及主設備、備用設備在線路故障發(fā)生時復用線路的選擇方法，所述多條不同線路包括一條主線路和至少一條備用線路；所述線路復用方法為使電力控制系統(tǒng)傳輸的數據通過備用線路傳輸所需的數據轉發(fā)規(guī)則。

所述電力控制系統(tǒng)中線路復用裝置設置有電源、開關、多個線路接口和遠程登錄接口。

通過所述遠程登錄接口修改線路復用規(guī)則。

線路復用系統(tǒng)，包括電站網絡、多個傳輸網絡和應用系統(tǒng)網絡，電站網絡包括電站A、電站B、電站C，電站A、電站B和電站C均包括主設備和備用設備，多個傳輸網絡包括接入網1、接入網2和民用網，所述應用系統(tǒng)網絡為省調應用系統(tǒng)；

所述線路復用系統(tǒng)還包括權利要求1所述電力控制系統(tǒng)中線路復用裝置，電力控制系統(tǒng)中線路復用裝置安裝于需要進行線路復用的線路兩端端口處。

本發(fā)明的有益效果在于：

1.本發(fā)明的線路復用裝置可靈活選擇和調整線路數量，且對使用復用線路的設備透明，不影響工控設備的通信地址，避免類似于“主線路和備用設備故障后，工控系統(tǒng)無法工作”的問題，在鋪設多條線路時使用本發(fā)明線路復用裝置，可以增加線路的可靠性；在鋪設少量線路時使用本發(fā)明線路復用裝置，可以降低線路鋪設成本。

2.本發(fā)明的線路復用裝置能夠輔助線路、設備的切換和記錄故障，提高了故障檢測和故障應對的實時性，對于被診斷出現(xiàn)故障的線路，線路復用裝置能盡力維持電力控制系統(tǒng)原有的線路工作狀態(tài)，增加了電力控制系統(tǒng)的流暢性，即通過線路復用技術，復用備用線路進行數據傳輸，根據需要也可直接使用新的網絡地址。

3.本發(fā)明的線路復用裝置與現(xiàn)有網絡設施兼容，線路復用裝置的實現(xiàn)方式靈活多樣，可通過多種軟硬件組合方式實現(xiàn)，可進行冗余備份設計。

4.本發(fā)明的線路復用裝置可遠程操作，當數據轉發(fā)模塊和控制與管理模塊不處于一個電路系統(tǒng)，則遠程登錄接口單獨存在，可遠程登錄線路復用裝置，進行線路復用規(guī)則和狀態(tài)的調整，同樣也可查詢工作報告。

5.本發(fā)明的線路復用裝置采取適當的復用請求策略，進行線路復用時，對于被動接受線路復用的一端，如果允許對方的請求，則應建立新的連接，否則拒絕請求，減少線路復用系統(tǒng)重新連接過程的網絡數據傳輸量，避免了設備工作狀態(tài)異常時，可能產生的多設備競爭工作權導致沖突的問題。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術中電力控制系統(tǒng)物理線路傳輸原理示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例1線路復用系統(tǒng)示意圖。

圖3為本發(fā)明電力控制系統(tǒng)中線路復用裝置示意圖。

圖4為本發(fā)明實施例1線路復用裝置連接示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進行詳細說明，需要說明的是本發(fā)明并不局限于以下具體實施例，凡在本申請技術方案基礎上做的等同變換均落入本發(fā)明的保護范圍。

實施例1

如圖2至圖4所示，本發(fā)明給出一種電力控制系統(tǒng)中線路復用裝置及線路復用系統(tǒng)，所述線路復用裝置用于診斷線路或設備故障并進行不同線路數據的轉發(fā)，包括數據轉發(fā)模塊和控制與管理模塊；

數據轉發(fā)模塊包括交換結構接口、本地處理單元和輸出線路接口；

交換結構接口用于接收不同線路中由主設備、備用設備、遠程應用系統(tǒng)輸入的數據，包括用于電力控制系統(tǒng)進行監(jiān)控的監(jiān)控數據和進修調度用的控制數據，以及其他控制系統(tǒng)可能傳輸的應用系統(tǒng)數據，在圖2中數據轉發(fā)模塊接收來自線路1接口、線路2接口、直到線路n接口的不同線路的數據，所述的不同線路分別連接有主設備、備用設備和遠程應用系統(tǒng)；

所述本地處理單元用于將輸入到交換結構接口的數據，根據主設備或備用設備與遠程應用系統(tǒng)之間的通訊協(xié)議，遵循數據轉發(fā)規(guī)則完成數據的輸入處理和數據的輸出處理，最后通過輸出線路接口輸出處理后的數據，所述轉發(fā)規(guī)則為默認的按照通訊協(xié)議規(guī)定的數據轉發(fā)過程進行輸入處理和輸出處理，即按照以太網格式重新填寫數據包報頭，或在復用線路時，由復用線路使用方法規(guī)定的方式進行數據的輸入處理和數據的輸出處理，所述的復用線路使用方法包含于復用規(guī)則中。

所述輸出線路接口用于接收經輸入處理和輸出處理的數據，并向與主設備、備用設備、遠程應用系統(tǒng)連接的不同線路輸出經輸入處理和輸出處理的數據；

所述控制與管理模塊設置有線路復用規(guī)則，所述線路復用規(guī)則包括觸發(fā)線路復用條件、復用線路選擇規(guī)則和線路復用方法，所述觸發(fā)線路復用條件為線路故障，可以是為人為規(guī)定的自動復用時機，一般為發(fā)現(xiàn)特定的異常數據包；所述復用線路選擇規(guī)則為根據主設備、備用設備和不同線路的安全策略，人為規(guī)定的每臺主設備、備用設備所準許使用的多條不同線路，及線路故障發(fā)生時復用線路的選擇方法，例如，工控網絡中，安全等級低的設備不允許使用安全等級高的線路，當設備為監(jiān)控設備時，使用人為指定的監(jiān)控設備適用線路；當主設備工作而線路發(fā)生故障時，則從復用線路選擇規(guī)則規(guī)定的主設備準許使用的多條不同線路中，依次選擇下一個可用的無故障線路作為當前復用線路，若無可用的線路進行復用，則當作主設備故障，啟用備用設備。所述多條不同線路包括一條主線路和至少一條備用線路；所述線路復用方法為使電力控制系統(tǒng)傳輸的數據通過備用線路傳輸所需的數據轉發(fā)規(guī)則，例如，主設備使用備用線路，且保持原有通信地址時，線路復用方法可采用VPN通信方式。

控制與管理模塊用于從本地處理單元獲取電力控制系統(tǒng)中傳輸的數據及數據連接狀態(tài)，診斷設備故障或線路故障，一般的，當遠程應用系統(tǒng)仍然有響應而數據傳輸中斷時，為設備故障，當主設備或備用設備試圖傳輸數據而遠程應用系統(tǒng)無響應時，為線路故障，或者控制與管理模塊從遠程登錄接口獲取控制命令，直接修改數據轉發(fā)規(guī)則。

線路通訊協(xié)議又稱通信協(xié)議、通信規(guī)程，是指通信雙方對數據傳送控制的一種約定，約定中包括對數據格式，同步方式，傳送速度，傳送步驟，檢糾錯方式以及控制字符定義等問題做出統(tǒng)一規(guī)定，通信雙方必須共同遵守，它也叫做鏈路控制規(guī)程。線路通訊協(xié)議是一種網絡通用語言，例如，TCP/IP協(xié)議定義了在互聯(lián)網絡中如何傳遞、管理信息(文件傳送、收發(fā)電子郵件、遠程登錄等)，并制定了在出錯時必須遵循的規(guī)則。電網系統(tǒng)中，來自不同線路的各路數據在數據轉發(fā)以前，需按一定的數據轉發(fā)規(guī)則進行調制，以利于各路已調信號在不同線路中傳輸，并不致混淆，本發(fā)明的數據轉發(fā)模塊就是用于實現(xiàn)數據在不同線路之間的轉發(fā)，特別是電站和公共網絡線路之間的轉發(fā)，當線路或設備無故障時，數據轉發(fā)模塊獨立完成數據的轉發(fā)，不需要控制與管理模塊參與。

當發(fā)現(xiàn)線路故障時，根據線路復用規(guī)則選擇合適的復用線路，并調整本地處理單元的轉發(fā)規(guī)則，使其從默認的使用主要線路轉發(fā)變?yōu)槭褂谩皬陀镁€路使用方法”，通過備用線路轉發(fā)，如復用線路使用方法為使用VPN隧道，則根據調整后的數據轉發(fā)規(guī)則，本地處理單元在對來自主設備或備用設備的數據進行輸出處理的過程中，將數據封裝，并通過輸出線路接口，在備用線路上進行數據轉發(fā)，在對來自遠程應用系統(tǒng)的數據進行輸入處理的過程中，將數據解封裝，通過輸出線路接口，按照封裝內容進行轉發(fā)，若已無合適的復用線路，則當作該設備故障處理。

當發(fā)現(xiàn)設備故障時，先還原因故障設備而修改的數據轉發(fā)規(guī)則，并關閉故障設備，然后嘗試更換工作設備。若故障設備為主設備，則啟動一個對應的備用設備，并使用該備用設備所使用的主要線路；若故障設備為備用設備，重新啟動一個尚未使用過的備用設備，并使用該備用設備所使用的主要線路；若備用設備均已啟用過而同樣發(fā)生設備故障，控制與管理單元則屏蔽對該主設備、備用設備的故障診斷。

電力控制系統(tǒng)中線路復用裝置設置有電源、開關、多個線路接口和遠程登錄接口，控制與管理模塊中記錄的復用規(guī)則可以通過遠程登錄接口修改。一般來說，若數據轉發(fā)模塊和控制與管理模塊集成在一個電路系統(tǒng)中，則遠程登錄接口可以是普通的線路接口，特別的，當數據轉發(fā)模塊和控制與管理模塊不處于一個電路系統(tǒng)，則遠程登錄接口單獨存在。

線路復用系統(tǒng)，包括電站網絡、多個傳輸網絡和應用系統(tǒng)網絡和線路復用裝置，電站網絡包括電站A、電站B、電站C，電站A、電站B和電站C均包括主設備和備用設備，多個傳輸網絡包括接入網1、接入網2和民用網，所述應用系統(tǒng)網絡為省調應用系統(tǒng)，線路復用裝置安裝于需要進行線路復用的線路兩端端口處，線路復用裝置除連接本地需要進行網絡接入的線路外，還與多個線路相連，因為網路邊緣存在單點故障問題，推薦將線路復用裝置安裝在用戶與接入網之間的位置。

以線路復用系統(tǒng)中安裝兩個線路復用裝置為例，分別為線路復用裝置M1和線路復用裝置M2，線路復用裝置M1和線路復用裝置M2復用規(guī)則兼容，線路復用裝置M1安裝于省調應用系統(tǒng)入網網關位置，并與省調、省備調、民用網網絡相連，線路復用裝置M2安裝于電站A與電站B的入網網關位置，并與接入網1的地調、接入網2的地調、民用網網絡相連，為使M1、M2的復用規(guī)則兼容，共同應對省調應用系統(tǒng)與電站A之間的線路的故障，線路復用裝置M1、M2的線路復用規(guī)則中，觸發(fā)線路復用條件為“發(fā)現(xiàn)電站A通信過程中特定的異常數據包”，復用線路選擇規(guī)則為“電站A的設備準許使用的線路為接入網1的地調和接入網2的地調”，且電站A設備在備用線路上的線路復用方法為使用VPN。例如，電站A的主設備在接入網1故障后，可以通過線路復用裝置M2連接接入網2的線路，從而與線路復用裝置M1相連，繼續(xù)使用原有網絡地址進行通信，也可以在發(fā)現(xiàn)主設備故障后啟用備用設備進行通信，且電站A、B可通過線路復用裝置M2按需接入民用網，并通過修改M1、M2中的線路復用規(guī)則，增加民用網為新的備用線路。

電站C并沒有安裝配套的復用裝置，若電站C需與省調應用中心通信，其設備在故障后切換流程仍然不變，遠端的復用裝置M1可以通過網絡，對切換過程起到部分輔助作用。因此，即使是在工控系統(tǒng)部分位置使用本發(fā)明，也可對傳統(tǒng)切換過程進行兼容和輔助。

線路復用系統(tǒng)進行功能調整時，根據復用裝置的實現(xiàn)方式，可以重新分解利用硬件資源。

針對接入網中存在單點故障的特點，使用本發(fā)明時，通?？梢栽陔娬九c線路的連接處或者遠程應用系統(tǒng)與線路的連接處安裝使用本發(fā)明線路復用裝置，根據需要也可自行在其他位置進行安裝，線路復用裝置的控制與管理模塊將監(jiān)聽連接狀態(tài)，并且根據既定復用規(guī)則自動進行線路復用，盡力維持系統(tǒng)連續(xù)運行，根據需要，還可以遠程登錄切換裝置，進行狀態(tài)查看、規(guī)則調整、主動切換線路及其他復雜操作。

本發(fā)明線路復用系統(tǒng)的基本運行過程，包括以下部分：

1.線路復用裝置初始化

線路復用裝置啟動時，不同業(yè)務、不同網絡的邏輯線路相互隔離。然后線路復用裝置的控制與管理模塊識別具有不同功能的設備，并加載線路復用規(guī)則，最后控制與管理模塊加載連接診斷功能，對網絡數據進行偵聽和診斷。

2.故障發(fā)現(xiàn)與處理

對于被診斷出現(xiàn)故障的線路，線路復用裝置盡力維持工控系統(tǒng)原有工作狀態(tài)，即通過一定的復用技術，復用備用線路進行數據傳輸。根據需要，也可直接使用新的網絡地址。對于被動接受線路復用的一端，如果允許對方的請求，則應建立新的連接，否則應拒絕請求。

3.異常處理

若線路復用失敗或者線路復用成功后工控設備仍未正常工作，則對當前設備放棄使用當前線路，若所有備用線路均無法使用，則線路復用裝置的控制與管理單元嘗試輔助備用設備啟動。

對備用設備的偵聽與故障處理過程與主設備相同，若所有該系列設備在準許使用的線路中均無法完成正常通信，則直到下次人工調整時，線路復用系統(tǒng)均放棄對該系列設備的主動重連以節(jié)省成本。