一种配电网电流差动保护通信系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种配电网电流差动保护通信系统及方法，通信系统通过探测模块事先探测所有链路的通断状况，满足探测结果后进行切换，在信道完好时才进行切换，确保配电网电流差动保护的通信稳定性和及时性；且本通信系统在结构上添加了切换开关，有线信道链路和无线信道链路的切换不仅仅只依赖于路由选择还依据探测模块的探测结果；切换操作也不只是路由表收敛，可以通过切换开关进行物理切换，以保证切换效率。证切换效率。证切换效率。

【技术实现步骤摘要】
一种配电网电流差动保护通信系统及方法


[0001]本专利技术涉及通信
，具体涉及一种配电网电流差动保护通信系统及方法。

技术介绍

[0002]目前，配电网电流差动保护采用EPON专用光纤通道为主，EPON专用光纤通道方式采用“手拉手”保护，可实现高带宽业务承载，但是同时也存在如下缺点：
[0003]1、沿配电线路大规模敷设光缆，并在业务节点开断、成端光缆，工艺要求高，施工成本高，且有些地方的配用电终端所在地不具备光纤铺设条件；
[0004]2、由于EPON系统中ONU设备对收光功率的要求比较高，导致单PON口下连接的ONU设备数量有限，设备组网成本高；
[0005]3、EPON系统的通信方式，终端数据要传输到配网主站进行交互，不能实现终端之间数据直接交互，终端数据交互时延相对较高；
[0006]4、EPON采用“手拉手”方式组网，组网方式较复杂，对于光缆资源占用较多，且大多终端未能实现“手拉手”保护，城市施工作业常常会破坏配网通信光缆，导致配电网通信稳定性受到极大挑战。
[0007]而附带光纤通信通道的5G网关，如图2所示，由交换芯片和路由设备直接控制通信链路的切换，但其在5G通信与光纤通信倒换时，主要是依赖端口的up状态和down状态，中间没有通断机制，完全依靠在CPU添加的交换芯片处理，切换过程中，路由设备需要重新建立链路，切换耗费较大时常。

技术实现思路

[0008]本专利技术所要解决的技术问题是：传统的EPON专用光纤通道通信方式，施工成本和环境高，而具有无线和有线并行方式的通信系统，其切换过程复杂，无法及时掌握整条通信链路的状况，影响配电网电流差动保护的通信稳定性和及时性；本专利技术目的在于提供一种配电网电流差动保护通信系统及方法，以解决上述问题。
[0009]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0010]本方案提供一种配电网电流差动保护通信系统，包括：切换网关、有线信道链路和无线信道链路；
[0011]所述切换网关包括：探测模块、切换开关、交换模块和CPU；
[0012]所述CPU控制探测模块对有线信道链路或无线信道链路进行链路协议状态探测；
[0013]交换模块基于链路协议状态探测结果控制切换开关从有线信道链路切换为无线信道链路，或从无线信道链路切换为有线信道链路。
[0014]本方案工作原理：传统的5G通信系统，虽然可能附带光纤通信通道，但其在5G通信与光纤通信倒换时，主要是依赖端口的up状态和down状态，中间没有通断机制，完全依靠在CPU添加的交换芯片处理，对于配电网电流差动保护系统中，信息的传输和准时到达是至关重要的；本方案提供的通信系统通过探测模块事先探测所有链路的通断状况，满足探测结
果后进行切换，在信道完好时才进行切换，确保配电网电流差动保护的通信稳定性和及时性。且本通信系统在结构上添加了切换开关，有线信道链路和无线信道链路的切换不仅仅只依赖于路由选择还依据探测模块的探测结果；切换操作也不只是路由表收敛，可以通过切换开关进行物理切换，以保证切换效率。
[0015]进一步优化方案为，所述切换网关还包括：有线信道物理接口和无线信道物理接口；
[0016]所述切换开关通过有线信道物理接口接通或断开有线信道链路；所述切换开关通过无线信道物理接口接通或断开无线信道链路。
[0017]独立的切换开关，在满足切换条件时物理切换，不仅可以解决路由收敛时间过长，导致切换时间不能满足实际应用的问题。
[0018]进一步优化方案为，所述探测模块为BFD协议探测模块，当有线信道链路或无线信道链路协议状态有误时，交换模块控制切换开关从有线信道链路切换为无线信道链路，或从无线信道链路切换为有线信道链路。
[0019]进一步优化方案为，有线信道链路或无线信道链路的协议状态判定方法为：
[0020]将配电网中每个站点视为一个节点，所述站点包括电力配电主站及与电力配电主站连接的各配电子站；
[0021]BFD协议探测模块以任意一个节点为起始节点，探测起始节点到其他节点的通信协议是否连通；
[0022]起始节点遍历所有节点，当有任意两个节点的通信协议不连通，则判定该有线信道链路或无线信道链路的协议状态有误。
[0023]BFD协议探测模块可以探知BFD所有支持BFD协议的设备的通断的状态，也就是说只要可以监测，所有通道的通断的状态都可以探知，就像导航一样，可以知道目标道路的通断状况，也可以探知所有道路的通断状况，这样的好处在于在数据出发之前，就能掌握整条路的通断状态，可以发出的数据到达目的地。
[0024]实际上在配电网电流差动保护的通信系统中，都是以光纤道作为主通道，无线通道作为备份通道，本方案中BFD协议探测模块对光纤链路和无线链路都可以适用。只要满足切换条件，切换开关就触发操作，传统的路由切换方式需要数据链路建立，切换耗费时常通常需要秒级的，本方案切换耗费时常可以达到毫秒级别，可以大大缩短了数据链路建立的时延，保证切换时效性。
[0025]进一步优化方案为，所述无线信道链路包括4G/5G模组、复用模组和ZigBee模组；
[0026]所述4G模组和复用模组通过MiniPcie连接器连接CPU，所述5G模组通过m.2连接器连接CPU；
[0027]所述复用模组包括：复用器和多个SIM卡。
[0028]SIM卡为双卡单带模式，使用信号控制复用器来切换SIM的槽位，不支持SIM卡热插拔，卡槽选用翻盖式，其抗震动性能好，能有效避免SIM脱落。
[0029]进一步优化方案为，所述切换网关还包括存储模块和以太网口；所述以太网口支持LAN口和WAN口。通信系统规则中对以太网口的需求是4个千兆WAN口和6个千兆LAN口，其中WAN口形态为电口，LAN口要支持2个光口和4个电口，LAN口要支持线速转发功能，这些以太网口不能都从CPU直接输出，要借助外置的交换芯片来实现。
[0030]进一步优化方案为，所述CPU包括：QSGMII接口和2路RGMII并行接口；
[0031]所述交换模块包括：交换芯、第一PHY芯片和第二PHY芯片；
[0032]所述交换芯片配合第一PHY芯片通过2路RGMII并行接口连接CPU以支持LAN口，其中1路RGMII并行接口连接CPU和交换芯片，另一路RGMII并行接口连接第一PHY芯片和交换芯片；
[0033]所述第二PHY芯片通过QSGMII接口连接CPU以支持WAN口。
[0034]使用CPU的RGMII0接口连接交换芯片，以实现交换芯片与CPU的数据传输，WAN口和LAN口之间可以实现数据的转发。
[0035]进一步优化方案为，所述交换芯片型号为88E6176，第一PHY芯片型号为88E1512，第二PHY芯片型号为88E1548。
[0036]进一步优化方案为，所述切换网关配置在在环网柜、开闭所，有线信道链路和无线信道链路的路由器设备配置于变电站。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种配电网电流差动保护通信系统，其特征在于，包括：切换网关、有线信道链路和无线信道链路；所述切换网关包括：探测模块、切换开关、交换模块和CPU；所述CPU控制探测模块对有线信道链路或无线信道链路进行链路协议状态探测；交换模块基于链路协议状态探测结果控制切换开关从有线信道链路切换为无线信道链路，或从无线信道链路切换为有线信道链路。2.根据权利要求1所述的一种配电网电流差动保护通信系统，其特征在于，所述切换网关还包括：有线信道物理接口和无线信道物理接口；所述切换开关通过有线信道物理接口接通或断开有线信道链路；所述切换开关通过无线信道物理接口接通或断开无线信道链路。3.根据权利要求1所述的一种配电网电流差动保护通信系统，其特征在于，所述探测模块为BFD协议探测模块，当有线信道链路或无线信道链路的协议状态判定有误时，交换模块控制切换开关从有线信道链路切换为无线信道链路，或从无线信道链路切换为有线信道链路。4.根据权利要求3所述的一种配电网电流差动保护通信系统，其特征在于，有线信道链路或无线信道链路的协议状态判定方法为：将配电网中每个站点视为一个节点，所述站点包括电力配电主站及与电力配电主站连接的各配电子站；BFD协议探测模块以任意一个节点为起始节点，探测起始节点到其他节点的通信协议是否连通；起始节点遍历所有节点，当有任意两个节点的通信协议不连通，则判定该有线信道链路或无线信道链路的协议状态有误。5.根据权利要求1所述的一种配电网电流差动保护通信系统，其特征在于，所述无线信道链路包括4G/5G模组、复用模组和ZigBee模组；所述4G模组和复用模组通...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪晓帆，曾仕伦，陈亮，朱礼鹏，易伟，熊伟，李建兵，唐海东，兰沂梅，谢廷杰，王后勤，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司眉山供电公司，
类型：发明
国别省市：