CN114124588B - 一种接口数据交互装置、方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种接口数据交互装置、方法及系统，本发明的模拟量转换模块设置多个模拟量输出接口，开关量转换模块设置多个开出接口和多个开入接口，实现仿真单元和多个控制装置之间的数据交互，在涉及大量控制装置时，无需配置大量通信板卡，投资小，维护简单。

Description

一种接口数据交互装置、方法及系统

技术领域

本发明涉及一种接口数据交互装置、方法及系统，属于电力系统及自动化技术领域。

背景技术

控制系统硬件在环仿真实验需要在仿真单元和控制系统间实时交互数据。以电网中应用广泛的安全稳定控制系统为例，两者交互的数据信息需通过不同形式的采样板卡，包括模拟量输出板卡、开关量输出板卡和开关量输入板卡等，来实现数字信号和电气信号（包括模拟量和开关量）的转换。当控制系统硬件在环仿真实验涉及大量控制装置时，实时交互数据较多，需要同步配置大量的通信板卡，投资巨大，且维护困难。

发明内容

本发明提供了一种接口数据交互装置、方法及系统，解决了实时交互数据较多时需要同步配置大量通信板卡的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种接口数据交互装置，所述接口数据交互装置设置在仿真单元和控制装置之间；

所述接口数据交互装置包括数据编解码模块、模拟量转换模块和开关量转换模块；

数据编解码模块：对仿真单元发送的数据进行解码，将解码获得的二次侧数字量发送给模拟量转换模块，将解码获得的伪开关量发送给开关量转换模块；对开关量转换模块发送的伪开关量进行编码，将编码获得的仿真所需数据发送给仿真单元；其中，伪开关量为不是0/1的开关量信息；

模拟量转换模块：将二次侧数字量转换成模拟量，将模拟量发送给控制装置；

开关量转换模块：将伪开关量转换成开关量，将开关量发送给控制装置；将控制装置发送的开关量转换成伪开关量，将伪开关量发送给数据编解码模块；

模拟量转换模块设置有多个模拟量输出接口，模拟量输出接口外接控制装置的模拟量接口，开关量转换模块设置有多个开出接口和多个开入接口，开出接口外接控制装置的开入接口，开入接口外接控制装置的开出接口。

所述接口数据交互装置还包括协议接口模块，协议接口模块用以实现数据编解码模块和仿真单元之间的数据转发。

协议接口模块设置有多对多模光纤接口，通过多模光纤接口外接仿真单元。

协议接口模块与仿真单元之间通过aurora协议通信。

一种接口数据交互方法，包括上行方法和下行方法；

上行方法包括：

接收仿真单元发送的数据；

对仿真单元发送的数据进行解码，获得二次侧数字量和伪开关量；其中，伪开关量为不是0/1的开关量信息；

将解码获得的二次侧数字量转换成模拟量，并将模拟量发送给控制装置；

将解码获得的伪开关量转换成开关量，并将开关量发送给控制装置；

下行方法包括：

接收控制装置发送的开关量，并将开关量转换成伪开关量；

对伪开关量进行编码，获得仿真所需数据；

将仿真所需数据发送给仿真单元。

仿真单元发送的数据为aurora协议数据。

仿真所需数据为aurora协议数据。

对仿真单元发送的数据进行解码，获得二次侧数字量和伪开关量，包括：

对仿真单元发送的数据进行解码，获得一次侧数字量和伪开关量；

将一次侧数字量转换成二次侧数字量。

若一次侧数字量为电流数据，转换过程包括：

根据一次侧数字量、预设的一次侧和二次侧固定变比，将一次侧数字量转换成二次侧数字量；

若一次侧数字量为电压数据，转换过程包括：

对一次侧数字量进行采样计算，获得有效值；

根据有效值和预设电压等级，确定一次侧数字量所处的电压等级；

根据电压等级和二次侧额定电压值，计算一次侧和二次侧的变比；

根据一次侧数字量以及一次侧和二次侧的变比，将一次侧数字量转换成二次侧数字量。

一种接口数据交互系统，包括仿真单元、接口数据交互装置和控制装置；控制装置和仿真单元均与接口数据交互装置连接。

本发明所达到的有益效果：本发明的模拟量转换模块设置多个模拟量输出接口，开关量转换模块设置多个开出接口和多个开入接口，实现仿真单元和多个控制装置之间的数据交互，在涉及大量控制装置时，无需配置大量通信板卡，投资小，维护简单。

附图说明

图1为接口数据交互装置的第一种结构框图；

图2为接口数据交互装置的第二种结构框图；

图3为将一次侧数字量转换成二次侧数字量的流程图；

图4为接口数据交互系统的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种接口数据交互装置，该装置设置在仿真单元和控制装置之间，一侧外接仿真单元，另一侧外接一个或多个控制装置，实现仿真单元和控制装置之间的数据交互。

接口数据交互装置包括数据编解码模块、模拟量转换模块和开关量转换模块。数据编解码模块外接仿真单元，模拟量转换模块和开关量转换模块均与数据编解码模块连接，模拟量转换模块设置有多个模拟量输出接口，模拟量输出接口外接控制装置的模拟量接口，开关量转换模块设置有多个开出接口和多个开入接口，开出接口外接控制装置的开入接口，开入接口外接控制装置的开出接口。

由于上述装置的模拟量转换模块设置多个模拟量输出接口，开关量转换模块设置多个开出接口和多个开入接口，实现仿真单元和多个控制装置之间的数据交互，在涉及大量控制装置时，无需配置大量通信板卡，投资小，维护简单。

数据编解码模块、模拟量转换模块和开关量转换模块，从各自的名称可以看出其具体功能。

数据编解码模块会从仿真单元接收数据，这些数据一般通过约定的协议进行传输，因此获得数据后，需要对数据进行解码，从而获得能够转换为模拟量的二次侧数字量、以及能够转换为开关量的伪开关量，其中，二次侧数字量发送给模拟量转换模块，伪开关量为不是0/1的开关量信息，伪开关量发送给开关量转换模块；并且数据编解码模块也会从开关量转换模块获取伪开关量，对伪开关量进行编码获得仿真所需数据，向仿真单元发送该数据。

模拟量转换模块会接收数据编解码模块解码获得的二次侧数字量，将这些数字量转换成模拟量，如电压、电流等模拟量，将这些模拟量发送至所连的控制装置。

开关量转换模块会接收数据编解码模块解码获得的伪开关量，将这些伪开关量转换成开关量，即真实的开关量（0/1），将这些开关量发送至所连的控制装置；同样该模块会接收控制装置发送的开关量，对开关量进行反向处理，即将开关量转换成伪开关量，发送给数据编解码模块编码发送。

仿真单元和控制系统之间的数据交互要保证数据的实时性，需要尽可能快的从仿真单元获取数据或向仿真单元发送数据，因此进一步如图2所示，在数据编解码模块和仿真单元之间设置协议接口模块。

该协议接口模块主要用以实现数据的转发，该模块与仿真单元之间通过aurora协议通信，实现高速数据传输；为了满足高速数据传输，进一步在协议接口模块设置多对多模光纤接口，通过多模光纤接口外接仿真单元。

上述装置可以满足多套控制装置的电压、电流模拟量采集和开关量接入，大大减少仿真实验中采样板件的配置数量，降低了实验投资，节省了实验资源，提高了实验效率。

上述装置相应的接口数据交互方法，包括上行方法和下行方法；其中，上行方法为仿真单元向控制装置发送数据的方法，主要发送模拟量和开关量；下行方法为控制装置向仿真单元发送数据的方法，主要发送开关量。

上行方法包括以下步骤：

步骤1，接收仿真单元发送的数据；

该步骤通过协议接口模块实现，用以获取aurora协议数据，即符合aurora协议传输要求的数据。

步骤2，对仿真单元发送的数据进行解码，获得二次侧数字量和伪开关量；

该步骤通过数据编解码模块实现，对aurora协议数据进行解码，获得一次侧数字量和伪开关量，其中伪开关量直接进行后续流程，而一次侧数字量需要进行转换，将一次侧数字量转换成二次侧数字量。

如图3所示，数字量的转换采用变比自适应处理方法，可以采用以下步骤/方法实现：

若一次侧数字量为电流数据，转换过程包括：

根据一次侧数字量、预设的一次侧和二次侧固定变比，将一次侧数字量转换成二次侧数字量。

一次侧电流值没有固定等级，接口装置在计算电流变比时，默认一次侧的额定电流值为4000A，二次侧的额定电流值为1A，因此接口装置中电流变比固定为4000/1，一次侧电流数字量除以该变比即可得到二次侧电流数字量。

若一次侧数字量为电压数据，转换过程包括：

1）对一次侧数字量进行采样计算，获得有效值；

2）根据有效值和预设电压等级，确定一次侧数字量所处的电压等级；

在装置使用之前，会对控制装置支持的一次电压等级进行分级，这里的电压等级包含控制装置涉及的所有电压等级，例如500KV、220KV、110KV等；通过有效值可以确定一次侧数字量所处的电压等级；

3）根据电压等级和二次侧额定电压值，计算一次侧和二次侧的变比；

控制装置的二次侧额定电压值为2.5V，根据电压等级除以2.5V就是一次侧和二次侧的变比；

4）根据一次侧数字量以及一次侧和二次侧的变比，将一次侧数字量转换成二次侧数字量；即一次侧数字量除以变比，即可获得二次侧数字量。

步骤3，将解码获得的二次侧数字量转换成模拟量，并将模拟量发送给控制装置；

该步骤通过模拟量转换模块实现，用以进行数模转换，将转换获得的电流、电压发送给控制装置。

步骤4，将解码获得的伪开关量转换成开关量，并将开关量发送给控制装置；

该步骤通过开关量转换模块实现，伪开关量一般是32位的开关量信息，将32位的开关量信息转换成真正的0/1开关量，将0/1开关量发送给控制装置。

下行方法以下步骤：

S1）接收控制装置发送的开关量，并将开关量转换成伪开关量；；

该步骤通过开关量转换模块实现，为上述步骤4的反向流程。

S2）对伪开关量进行编码，获得仿真所需数据，即aurora协议数据；

该步骤通过数据编解码模块实现，为解码获取伪开关量的反向流程。

S3）将仿真所需数据发送给仿真单元；

该步骤通过协议接口模块实现，将aurora协议数据发送给仿真单元。

接口数据交互装置在使用时，可搭建图4所示的接口数据交互系统，该系统包括仿真单元、接口数据交互装置和控制装置；控制装置和仿真单元均与接口数据交互装置连接。

接口数据交互装置通过光纤与仿真单元连接，采用aurora协议进行双向通信。

控制装置主要包括输入输出单元和主控制单元，输入输出单元通过光纤和主控制单元双向通信；输入输出单元的模拟量接口连接接口数据交互装置的模拟量输出接口，实现模拟量的接收；输入输出单元的开入接口连接接口数据交互装置的开出接口，输入输出单元的开出接口连接接口数据交互装置的开入接口，实现开关量的交互。

上述系统可搭建多个控制装置，通过多个模拟量输出接口、多个开出接口和多个开入接口，实现仿真单元与多个控制装置之间的数据交互。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是:以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本发明后依然可对发明的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在发明待批的权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.一种接口数据交互装置，其特征在于，所述接口数据交互装置设置在仿真单元和控制装置之间；

所述接口数据交互装置包括数据编解码模块、模拟量转换模块和开关量转换模块；

数据编解码模块：对仿真单元发送的数据进行解码，将解码获得的二次侧数字量发送给模拟量转换模块，将解码获得的伪开关量发送给开关量转换模块；对开关量转换模块发送的伪开关量进行编码，将编码获得的仿真所需数据发送给仿真单元；其中，伪开关量为不是0/1的开关量信息；

模拟量转换模块：将二次侧数字量转换成模拟量，将模拟量发送给控制装置；

开关量转换模块：将伪开关量转换成开关量，将开关量发送给控制装置；将控制装置发送的开关量转换成伪开关量，将伪开关量发送给数据编解码模块；

模拟量转换模块设置有多个模拟量输出接口，模拟量输出接口外接控制装置的模拟量接口，开关量转换模块设置有多个开出接口和多个开入接口，开出接口外接控制装置的开入接口，开入接口外接控制装置的开出接口。

2.根据权利要求1所述的一种接口数据交互装置，其特征在于，所述接口数据交互装置还包括协议接口模块，协议接口模块用以实现数据编解码模块和仿真单元之间的数据转发。

3.根据权利要求2所述的一种接口数据交互装置，其特征在于，协议接口模块设置有多对多模光纤接口，通过多模光纤接口外接仿真单元。

4.根据权利要求2或3所述的一种接口数据交互装置，其特征在于，协议接口模块与仿真单元之间通过aurora协议通信。

5.一种接口数据交互方法，其特征在于，包括上行方法和下行方法；

上行方法包括：

接收仿真单元发送的数据；

对仿真单元发送的数据进行解码，获得一次侧数字量和伪开关量，将一次侧数字量转换成二次侧数字量；其中，伪开关量为不是0/1的开关量信息；

将解码获得的二次侧数字量转换成模拟量，并将模拟量发送给控制装置；

将解码获得的伪开关量转换成开关量，并将开关量发送给控制装置；

下行方法包括：

接收控制装置发送的开关量，并将开关量转换成伪开关量；

对伪开关量进行编码，获得仿真所需数据；

将仿真所需数据发送给仿真单元。

6.根据权利要求5所述的一种接口数据交互方法，其特征在于，仿真单元发送的数据为aurora协议数据。

7.根据权利要求6所述的一种接口数据交互方法，其特征在于，仿真所需数据为aurora协议数据。

8.根据权利要求5所述的一种接口数据交互方法，其特征在于，将一次侧数字量转换成二次侧数字量，包括：

若一次侧数字量为电流数据，转换过程包括：

根据一次侧数字量、预设的一次侧和二次侧固定变比，将一次侧数字量转换成二次侧数字量；

若一次侧数字量为电压数据，转换过程包括：

对一次侧数字量进行采样计算，获得有效值；

根据有效值和预设电压等级，确定一次侧数字量所处的电压等级；

根据电压等级和二次侧额定电压值，计算一次侧和二次侧的变比；

根据一次侧数字量以及一次侧和二次侧的变比，将一次侧数字量转换成二次侧数字量。

9.一种接口数据交互系统，其特征在于，包括仿真单元、权利要求1~4任意一项所述的接口数据交互装置和控制装置；控制装置和仿真单元均与接口数据交互装置连接。