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CN104579721B - 通信装置及继电保护装置 - Google Patents

通信装置及继电保护装置 Download PDF

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CN104579721B
CN104579721B CN201310470443.2A CN201310470443A CN104579721B CN 104579721 B CN104579721 B CN 104579721B CN 201310470443 A CN201310470443 A CN 201310470443A CN 104579721 B CN104579721 B CN 104579721B
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Abstract

提供了一种通信装置及继电保护装置，所述通信装置支持至少一种通信协议，并且对于每种通信协议，所述通信装置提供至少两种专用通信模块的功能，所述通信装置包括：配置模块，用于设置所述通信装置的操作参数，所述操作参数指示所述通信装置操作为所述至少两种专用通信模块中的一种专用通信模块；管理模块，用于根据所述配置模块的配置，使得所述通信装置操作为所述至少两种专用通信模块中的一种专用通信模块；以及通信功能模块，用于提供所述至少两种专用通信模块的功能，其中，所述管理模块通过根据所述配置模块的配置选择所述通信功能模块所提供的功能来使得所述通信装置操作为所述至少两种专用通信模块中的一种专用通信模块。

Description

通信装置及继电保护装置
技术领域
本发明涉及工业通信技术领域，并且更具体地涉及一种通信装置及继电保护装置，其支持至少一种通信协议，并且对于每种通信协议，所述通信装置提供至少两种专用通信模块的功能。
背景技术
目前，市场上存在多种可应用于工业自动化、变电站自动化、或者智能保护中的通信模块产品，例如MiCom Px20、Px30、Px40、Sepam 20/40/80、Vamp 50。这些现有通信模块产品可以支持Modbus、DNP3和IEC 103通信协议。
随着技术演进，这些现有通信模块产品可能逐渐被其它新的通信模块产品所替代，但是由于每个通信模块产品的报文种类、报文结构等等可能有所不同，因此已经应用于工业现场或变电站中的现有通信模块产品又不能直接利用新的通信模块产品替换。
从通信模块产品的制造商角度而言，即使老通信模块产品在市场上逐渐被新通信模块产品替代，制造商仍不得不继续生产老通信模块产品以保证已经装备了老通信模块产品的工业现场或变电站的正常运作，这可能使得制造商的生产成本提高。另一方面，从通信模块产品的使用者角度而言，即使老通信模块产品在市场上逐渐被新通信模块产品替代，使用者也不得不继续购买已经装备在工业现场或变电站中的老通信模块产品以保证工业现场或变电站的正常运作，这也可能造成使用者的运营成本提升。
因此，需要一种能够支持原有多种通信模块产品的功能并且可以直接替换原有多种通信模块产品的通信模块。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种通信装置及继电保护装置，其支持至少一种通信协议，对于每种通信协议，所述通信装置可以提供至少两种现有专用通信模块的功能，通过对于每种通信协议配置其当前所操作的专用通信模块，使得所述通信装置提供所选择的专用通信模块的功能。
此外，在所述通信装置中按照至少两种现有专用通信模块的功能的特征将通信功能模块划分为公用功能模块和特有功能模块，可以减少所述通信装置中代码的重复度，并且也可以降低所述通信装置的运行负担和维护负担。
根据本发明的一个方面，提供了一种通信装置，其支持至少一种通信协议，并且对于每种通信协议，所述通信装置提供至少两种专用通信模块的功能，所述通信装置包括：配置模块，用于设置所述通信装置的操作参数，所述操作参数指示所述通信装置操作为所述至少两种专用通信模块中的一种专用通信模块；管理模块，用于根据所述配置模块的配置，使得所述通信装置操作为所述至少两种专用通信模块中的一种专用通信模块；以及通信功能模块，用于提供所述至少两种专用通信模块的功能，其中，所述管理模块通过根据所述配置模块的配置选择所述通信功能模块所提供的功能来使得所述通信装置操作为所述至少两种专用通信模块中的一种专用通信模块。
在一个示例中，对于每种通信协议，所述通信功能模块包括：公用功能模块，用于执行所述多种专用通信模块共有的操作；以及特有功能模块，用于执行所述多种专用通信模块各自特有的操作。
在一个示例中，对于每种通信协议，所述特有功能模块包括至少两个特有功能子模块，每个特有功能子模块用于执行所述至少两个专用通信模块中相应一个通信模块特有的操作。
在一个示例中，所述至少一种通信协议可以包括Modbus协议、DNP3协议和IEC60870-5-103协议中的至少一种通信协议。
在一个示例中，对于每种通信协议，所述至少两种专用通信模块可以包括MiComPx20通信模块、MiCom Px30通信模块、MiCom Px40通信模块、Sepam 20/40/80通信模块以及Vamp 50通信模块中的至少两种通信模块。
根据本发明另一方面，还提供了一种继电保护装置，其包括如上所述的通信装置。
采用根据本发明的通信装置可以支持至少一种通信协议，并且对于每种通信协议，所述通信装置可以被配置为提供至少两种专用通信模块中任一种专用通信模块的功能，因此所述通信装置可以被用来替换现有的多种专用通信模块中任一种专用通信模块。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1图示了根据本发明实施例的通信装置的示意性框图；
图2图示了根据本发明实施例的通信装置中的通信功能模块的内部框图；
图3图示了根据本发明实施例的通信装置支持Modbus协议和IEC60870-5-103协议中的至少一种协议时的示意性框图；
图4图示了根据本发明实施例的通信装置中的通信功能模块内部的各子模块之间的关系图；以及
图5图示了根据本发明实施例的通信装置支持DNP3协议时的示意性框图。
具体实施方式
将参照附图详细描述根据本发明的各个实施例。这里，需要注意的是，在附图中，将相同的附图标记赋予基本上具有相同或类似结构和功能的组成部分，并且将省略关于它们的重复描述。
如图1所示，示出了根据本发明实施例的通信装置100的示意性框图。根据本发明实施例的通信装置100可以支持至少一种通信协议，例如，Modbus协议、DNP3协议和IEC60870-5-103协议。对于每种通信协议，根据本发明实施例的通信装置100可以提供至少两种专用通信模块的功能。所述至少两种专用通信模块可以是现有的专用通信模块，例如MiCom Px20、MiCom Px30、MiCom Px40、Sepam 20/40/80以及Vamp 50，而且也可以是将来开发的专用通信模块。
如图1所示，根据本发明实施例的通信装置100可以包括配置模块110、管理模块120以及通信功能模块130。
配置模块110设置所述通信装置100的操作参数，所述操作参数指示所述通信装置操作为所述至少两种专用通信模块中的一种专用通信模块。
管理模块120根据所述配置模块110的配置，使得所述通信装置100操作为所述至少两种专用通信模块中的一种专用通信模块。
通信功能模块130提供所述至少两种专用通信模块的功能。
管理模块120通过根据所述配置模块的配置选择所述通信功能模块所提供的功能来使得所述通信装置100操作为所述至少两种专用通信模块中的一种专用通信模块。
当在使用中设置了配置模块110中的配置参数时，例如将配置模块110中的配置参数设置为用于指示将所述通信装置100操作为Px20专用通信模块时，所述配置模块110可以相应地设置与Px20专用通信模块对应的操作参数，例如，要测量的测量参数、报文超时间隔参数等等。
在使用中可以通过专有配置工具来实现配置模块110的配置，也可以通过在通用计算机中安装配置软件来实现配置模块110的配置，而且也可以通过在所述通信装置100上设置配置按钮来实现配置模块110的配置。应了解，本发明不受具体配置方式的限制，本领域技术人员根据应用情况可以设计不同的配置方式。
在配置模块110的配置完毕之后，管理模块120根据所述配置模块110的配置，识别所述通信装置100当前应操作为哪种专用通信模块。在配置模块110配置了与Px20专用通信模块对应的操作参数时，所述管理模块120将通信功能模块130配置为执行Px20专用通信模块的功能，并且对其进行初始化。
如图2所示，示出了根据本发明实施例的通信装置100中的通信功能模块130的内部框图。
如图2所示，通信功能模块130可以包括公用功能模块1310和特有功能模块1320。
公用功能模块1310用于执行所述多种专用通信模块共有的操作。特有功能模块1320用于执行所述多种专用通信模块各自特有的操作。此外，所述特有功能模块1320可以包括至少两个特有功能子模块，每个特有功能子模块用于执行所述至少两个专用通信模块中相应一个通信模块特有的操作。例如，所述特有功能模块1320可以包括7个特有功能子模块，例如，MiCom Px20子模块、MiCom Px30子模块、MiCom Px40子模块、Sepam 20子模块、Sepam 40子模块、Sepam 80子模块以及Vamp 50子模块。应了解，本发明不限于必须包括上述的7个特有功能子模块，而是可以包括任意数量的任何支持相同通信协议的专用通信模块的特有功能子模块。
此外，应注意，公用功能模块1310所执行的操作与特有功能模块1320所执行的操作不重合。
如前所述，通信装置100可以支持例如Modbus协议和IEC60870-5-103协议。
如图3所示，示出了根据本发明实施例的通信装置100支持Modbus协议和IEC60870-5-103协议中的至少一种协议时的示意性框图。
如图3所示，根据本发明实施例的通信装置100可以包括配置模块110、管理模块120、通信功能模块130以及实时数据库140。
配置模块110除了执行上面参考图1描述的操作外，还可以配置要从外部检测装置实时读取的至少一个测量参数。
实时数据库140用于从外部检测装置实时读取至少一个测量参数的测量值，并相应地存储所读取的测量值。所述至少一个测量参数由所述配置模块110的配置参数指定。此外，所述配置模块110的配置参数还可以指定从外部检测装置读取所述至少一个测量参数的测量值的读取时间间隔。
如图3所示，所述特有功能模块1320包括Px20子模块1321、Px30子模块1322、Vamp50子模块1323以及其它特有功能子模块1324。
此外，所述特有功能模块1320还可以包括标准协议子模块1325，所述标准协议子模块用于执行该通信协议所规定的但未在所述公用功能模块中定义的操作。这里，可以将Px20子模块1321、Px30子模块1322、Vamp 50子模块1323、其它特有功能子模块1324、以及标准协议子模块1325通称为至少两个特有功能子模块；或者可以仅将Px20子模块1321、Px30子模块1322、Vamp 50子模块1323以及其它特有功能子模块1324通称为至少两个特有功能子模块。
通信功能模块130中的各模块或各子模块都由管理模块120管理，管理模块120将根据配置模块110的配置来选择所述通信功能模块130中的各模块或子模块。
假设根据本发明实施例的通信装置当前被配置为MiCom Px20，如果要将其切换至Vamp 50，则只需要改变配置模块的配置并且重新启动所述通信装置即可。
对于Modbus通信协议，公用功能模块1310执行Modbus通信协议所规定的且多种专用通信模块共有的操作。
例如，公用功能模块1310可以执行以下至少一项操作：
●在客户机周期性地提取通信装置的开关状态量时将通信装置的开关状态量提供给客户机；
●将至少一个测量参数的测量值提供给客户机；
●从客户机接收用于控制外部开关的打开/闭合状态的控制命令，并根据该控制命令执行相应操作以控制外部开关的打开/闭合状态；
●提供诊断信息，例如对从客户机收到的报文进行统计，以例如确定收到多少帧报文，有多少帧报文无效。
对于Modbus通信协议，所述特有功能模块1320(即，包括标准协议子模块1325、Px20子模块1321、Px30子模块1322、Vamp 50子模块1323以及其它特有功能子模块1324)每个可以用于执行以下至少一项操作：
●在客户机提取通信装置自身描述信息时将通信装置自身描述信息提供给客户机；
●从客户机接收时间同步命令，并根据该时间同步命令进行相应操作以进行时间同步；
●向客户机上报装置的操作状态，例如可以向客户机上报装置的一个或多个状态量；
●向客户机提供故障记录信息，例如故障记录信息可以包括故障时多个测量点的测量值；
●向客户机提供状态量变位事件信息；以及
●支持文件的上传和下载，以文件形式向客户机提供通信装置的操作信息，例如所提供的文件可以包括扰动记录文件、配置文件、日志文件或故障记录文件等等。
应了解，尽管在这里给出了公用功能模块1310和各特有功能子模块可以执行的操作，但本发明不限于此，本领域技术人员可以根据实际应用提取其它的功能由公用功能模块1310执行。此外，在希望扩展所述通信装置100的功能时，例如，在希望所述通信装置100能够提供支持Modbus通信协议的另一专用通信模块的功能时，可以根据该另一专用通信模块的功能特征，在所述公用功能模块1310的基础上配置与该另一专用通信装置对应的专用功能子模块(132x)。所述另一专用通信模块可以是现有的支持Modbus通信协议的另一专用通信模块，也可以是将来开发的支持Modbus通信协议的另一专用通信模块。
对于Modbus通信协议而言，所述标准协议子模块1325执行根据Modbus通信协议所规定的但未在所述公用功能模块1310中定义的标准操作。
图4图示了根据本发明实施例的通信装置100中的通信功能模块130内部的各子模块之间的关系图。
根据本发明实施例，可以使用C/C++软件开发工具来实现通信装置。在此情况下，所述特有功能模块1320(即，包括标准协议子模块1325、Px20子模块1321、Px30子模块1322、Vamp 50子模块1323以及其它特有功能子模块1324)都可以从公用功能模块1310继承。在公用功能模块1310中，可以声明若干虚拟功能API，但是可以不对其做出具体定义。这些API将具体地在所有继承的模块中定义。
每个继承的特有功能子模块可以实现对应的专用通信模块的特有功能。此外，如果希望添加新的特有功能子模块，通过添加一个继承模块可以容易地实现该目的。
对于IEC IEC60870-5-103通信协议，可以与Modbus通信协议类似地定义公用功能模块1310和特有功能模块1320执行的操作。公用功能模块1310可以执行该IEC60870-5-103通信协议所规定的且多种专用通信模块共有的操作。
例如，公用功能模块1310可以执行以下至少一项操作：
●在客户机提取通信装置自身描述信息时将通信装置自身描述信息提供给客户机；
●从客户机接收用于执行波形数据提取的控制命令，并根据该控制命令执行波形数据提取；
●上报带有相对时间的时标的测量值；
●从客户机接收时间同步命令，并根据该时间同步命令进行相应操作以进行时间同步；
●从客户机接收用于执行测试模式的设置，并相应地进行测试模式设置；
●从客户机接收测试命令并执行相应操作。
对于IEC 60870-5-103通信协议，所述特有功能模块1320(即，包括标准协议子模块1325、Px20子模块1321、Px30子模块1322、Vamp 50子模块1323以及其它特有功能子模块1324)每个可以用于执行以下至少一项操作：
●将通信装置的开关状态量提供给客户机；
●向客户机提供故障记录信息，例如故障记录信息可以包括故障时多个测量点的测量值；
●向客户机提供状态量变位事件信息；以及
●从客户机接收用于控制外部开关的打开/闭合状态的控制命令，并根据该控制命令执行相应操作以控制外部开关的打开/闭合状态；
●支持文件的上传和下载，以文件形式向客户机提供通信装置的操作信息，例如所提供的文件可以包括扰动记录文件、配置文件、日志文件或故障记录文件等等；
●从客户机接收读取实时数据库的全部数据的召唤全数据命令并执行相应操作，以便从实时数据库中读出全部数据并将所读出的数据提供给客户机，例如，在刚刚建立通信时，客户机会发出召唤全数据命令，以从实时数据库中读出所有数据。
应了解，尽管在这里给出了公用功能模块1310和各特有功能子模块可以执行的操作，但本发明不限于此，本领域技术人员可以根据实际应用提取其它的功能由公用功能模块1310执行。此外，在希望扩展所述通信装置100的功能时，例如，在希望所述通信装置100能够提供支持IEC 60870-5-103通信协议的另一专用通信模块的功能时，可以根据该另一专用通信模块的功能特征，在所述公用功能模块1310的基础上配置与该另一专用通信装置对应的专用功能子模块(132x)。所述另一专用通信模块可以是现有的支持IEC 60870-5-103通信协议的另一专用通信模块，也可以是将来开发的支持IEC 60870-5-103通信协议的另一专用通信模块。
对于IEC 60870-5-103通信协议而言，所述标准协议子模块1325执行根据IEC60870-5-103通信协议所规定的但未在所述公用功能模块1310中定义的标准操作。
图5图示了根据本发明实施例的通信装置100支持DNP3协议时的示意性框图。
如图5所示，根据本发明实施例的通信装置100可以包括配置模块110、管理模块120、通信功能模块130以及实时数据库140。
已知DNP3通信协议具有许多版本和修订，通常新版本和修订仅仅增加一些新的功能或特征，而不对原有功能或特征进行改变。因此，最新版本的DNP3通信协议将涵盖老版本中定义的所有功能。
基于上述构思，针对DNP3通信协议，所述通信装置100可以包括公用功能模块1310和特有功能模块1320。
所述公用功能模块1310可以用于执行根据该通信协议的最老版本所规定的标准操作。这里，所述公用功能模块1310可以体现为基础协议模块。
所述特有功能模块1320可以包括一个或多个特有功能模块，其中集合了用于执行在该通信协议的最老版本基础上增加的其它功能的操作。
如图5所示，例如以Px20通信模块所支持的DNP 3通信协议的版本为最老版本为例，所述公用功能模块1310可以提供Px20通信模块所支持的所有功能。
在所述特有功能模块1320仅包括一个特有功能模块的情况下，所述特有功能模块1320可以提供除Px20通信模块外其余通信模块所支持的所有功能。
可替换地，所述特有功能模块1320也可以包括至少两个特有功能子模块，例如Px30子模块、Sepam20子模块和Vamp50子模块，每个特有特征模块用于执行实现每个新版本所增加的功能的操作。
根据本发明实施例，可以使用C/C++软件开发工具来实现通信装置。在此情况下，所述特有功能模块1320(即，包括Px30子模块1322、Vamp 50子模块1323以及其它特有功能子模块1324)都可以从所述公用功能模块1310继承。
根据本发明实施例，对于支持同一种通信协议的多种专用通信模块，通过将多种专用通信模块的功能特征划分为公共功能和特有功能，并且相应地设置公用功能模块来执行公共功能并且设置特有功能模块来执行特有功能，可以以较少的代码开销将多种专用通信模块的功能集成在一个通信装置中。更进一步，通过在所述通信装置中进行配置，可以将所述通信装置配置为操作为所述多种专用通信模块之一。因此，提高了所述通信装置的通用性。
此外，根据本发明实施例的通信装置可以应用于继电保护装置中。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助于软件加必需的硬件平台的方式来实现，当然也可以全部通过软件、或硬件来实施。基于这样的理解，本发明的技术方案对背景技术做出贡献的全部或者部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁盘、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
在上面详细描述了本发明的各个实施例。然而，本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可对这些实施例进行各种修改，组合或子组合，并且这样的修改应落入本发明的范围内。

Claims (11)

1.一种通信装置，其支持至少一种通信协议，并且对于每种通信协议，所述通信装置提供至少两种专用通信模块的功能，所述通信装置包括：
配置模块，用于设置所述通信装置的操作参数，所述操作参数指示所述通信装置操作为所述至少两种专用通信模块中的一种专用通信模块；
管理模块，用于根据所述配置模块的配置，使得所述通信装置操作为所述至少两种专用通信模块中的一种专用通信模块；以及
通信功能模块，用于提供所述至少两种专用通信模块的功能，
其中，所述管理模块通过根据所述配置模块的配置选择所述通信功能模块所提供的功能来使得所述通信装置操作为所述至少两种专用通信模块中的一种专用通信模块，
其中，对于每种通信协议，所述通信功能模块包括：
公用功能模块，用于执行所述多种专用通信模块共有的操作；以及
特有功能模块，用于执行所述多种专用通信模块各自特有的操作。
2.如权利要求1所述的通信装置，其中，所述特有功能模块包括至少两个特有功能子模块，每个特有功能子模块用于执行所述至少两个专用通信模块中相应一个通信模块特有的操作。
3.如权利要求1所述的通信装置，其中，所述至少一种通信协议包括Modbus协议、DNP3协议和IEC60870-5-103协议中的至少一种通信协议。
4.如权利要求3所述的通信装置，其中，对于所述Modbus协议，所述公用功能模块用于执行以下至少一项操作：
将通信装置的开关状态量提供给客户机；
将测量值提供给客户机；
控制外部开关的打开/闭合状态；以及
提供诊断信息。
5.如权利要求2所述的通信装置，其中，所述至少两个特有功能子模块每个用于执行以下至少一项操作：
将通信装置自身描述信息提供给客户机；
从客户机接收时间同步命令并进行相应操作；
向客户机上报装置的异常状态信息；
向客户机提供故障记录信息；
向客户机提供状态量变位事件信息；以及
支持文件的上传和下载。
6.如权利要求3所述的通信装置，其中，对于所述IEC60870-5-103协议，所述公用功能模块用于执行以下至少一项操作：
将通信装置自身描述信息提供给客户机；
执行波形数据提取；
上报带有相对时间的时标的测量值；
执行时间同步操作；
执行测试模式设置；以及
从客户机接收测试命令并执行相应操作。
7.如权利要求2所述的通信装置，其中，所述至少两个特有功能子模块每个用于执行以下至少一项操作：
将通信装置的开关状态量提供给客户机；
向客户机提供故障记录信息；
向客户机提供状态量变位事件信息；
控制外部开关的打开/闭合状态；
支持文件的上传和下载；以及
从客户机接收读取实时数据库的总召唤命令并执行相应操作。
8.如权利要求1所述的通信装置，其中，对于每种通信协议，所述至少两种专用通信模块包括MiCom Px20通信模块、MiCom Px30通信模块、MiCom Px40通信模块、Sepam 20/40/80通信模块以及Vamp 50通信模块中的至少两种通信模块。
9.如权利要求2所述的通信装置，其中，对于每种通信协议，所述至少两个特有功能子模块包括MiCom Px20子模块、MiCom Px30子模块、MiComPx40子模块、Sepam 20/40/80子模块以及Vamp 50子模块中的至少两个子模块。
10.如权利要求9所述的通信装置，其中，对于Modbus协议和
IEC60870-5-103协议中的至少一种通信协议，所述至少两个特有功能子模块还包括标准协议子模块，所述标准协议子模块用于执行该通信协议所规定的但未在所述公用功能模块中定义的操作。
11.一种继电保护装置，包括如权利要求1－10之一所述的通信装置。
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