CN111952928B - 基于springcloud微服务的继电保护故障信息系统及其传输方法 - Google Patents

Abstract

一种基于springcloud微服务的继电保护故障信息系统及其传输方法，该系统利用springcloud微服务负载均衡组建Ribbon服务消费者接口，取代103规约/61850规约的通讯方式,通过提供给子站系统Ribbon服务消费者接口，每个子站都通过Ribbon服务消费者接口去连接服务端即服务注册中心Eureka，Ribbon通过Eureka中注册的微服务信息判断可用的微服务地址，进行通信连接。本发明实现了继电保护故障信息系统负载均衡的要求；解决了某台服务器宕机后，导致整个系统瘫痪的问题；可使用更多的机器资源保证了服务器的良性使用，避免使用某一高峰时刻导致系统cpu急剧上升。

Description

基于springcloud微服务的继电保护故障信息系统及其传输 方法

技术领域

本发明涉及继电保护技术领域，具体涉及一种基于springcloud微服务的继电保护故障信息系统及传输方法。

背景技术

继电保护故障信息主要是作为继电保护和安全自动装置提供了统一的分析平台，有利于调度部门迅速掌握电网的实际故障状态和继电保护动作行为，及时分析电网事故，从而提高变电站整体的运行可靠性，以及掌握继电保护设备的状态，有效分析继电保护动作，提高调度管理和运行管理水平。

现有的架构方案容易的使服务器负载/过载运行，做不到负载均衡的要求，通常只能做到在两台通信服务器，人为分配接入的子站的数量，无法合理的做到动态分配服务器资源或通过添加新的服务器来分担两台通信服务器任务，继电保护故障信息的架构方案存在很大缺陷。

继电保护故障信息系统主要作用收集变电站继电保护、记录仪、安全自动装置等智能设备的实时/非实时运行、配置和故障信息。目前各个生产厂家主要采用的模式如图1所示，通常的使用103规约/61850规约作为站内继电保护装置的通讯方式，并在站与继电保护故障信息系统之间也采用了103规约/61850规约作为通信信息传输的媒介，这样传输方式往往容易对一台服务器的运行造成了负载/过载运行，另外一台服务器的潜能没有得到发挥，做不到真正的负载均衡的要求。如继电保护故障信息需要接入500个子站，接入方式如图2所示：

1)接入300台子站的“通信服务器1”由于承担的接入子站比较多，所以机器长期运行的话容易造成通信不畅，服务器过载和宕机；一旦“通信服务器1”出现宕机的情况，“通信服务器2”无法接手宕机的300个子站；

2)在“通信服务器1”/“通信服务器2”的都正常运行的情况下，由于采用上述的接入方式，无法实现负载均衡，将工作任务进行平衡、分摊到两台服务器上多个操作单元上进行。

因此，现有技术中存在的缺陷有：系统无法实现负载均衡的功能；无法通过添加新的服务器的方式，提升通信效率，至多配置2台通信服务器。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于springcloud微服务的继电保护故障信息系统及其传输方法，主要采用springcloud微服务的架构，解决继电保护故障信息系统的负载均衡的情况，提高服务器的利用率，为系统稳定和可靠提供有效保证。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案实现：

本发明的第一方面提供了一种基于springcloud微服务的继电保护故障信息系统，包括：继电保护故障信息主站、多个继电保护故障信息子站和服务注册中心；

所述继电保护故障信息主站包括多个springcloud微服务器，分别向所述服务注册中心注册服务，形成服务列表；

所述继电保护故障信息子站设置有Ribbon服务消费者接口，根据请求与所述服务注册中心连接，获取所述服务列表；

所述服务注册中心根据配置的springcloud微服务器记录集群元数据信息，生成服务列表，并根据请求将服务列表提供给Ribbon服务消费者接口。

进一步的，所述服务注册中心按照一预定时间间隔向所述springcloud微服务器进行检测，如果检测不到，则判断该微服务器已经宕机，更新服务列表。

进一步的，所述多个springcloud微服务器分别向所述服务注册中心注册服务包括：

将每个微服务器的服务类型和微服务器地址关联后注册到所述服务注册中心；

所述服务类型包括保护动作解析、保护告警解析、故障状态解析和召唤服务解析。

进一步的，子站中设置有多个服务进程，包括保护动作服务进程、保护告警服务进程、故障状态服务进程和召唤服务进程；子站中每个进程发出请求报文经过base64安全加密后,发送给Ribbon服务消费者接口；

所述Ribbon服务消费者接口获取服务列表，根据预定的均衡策略，选择相应服务的微服务器进行调用。

进一步的，所述Ribbon服务消费者接口获取服务列表，根据预定的均衡策略，选择相应服务的微服务器进行调用包括：

通过轮询的方式查询服务列表，排除宕机的微服务器；

进行过滤服务；

判断预定时间间隔内某一微服务器的业务请求是否超过阈值，是则回到轮询的步骤，否则进入下一步；

判断该微服务器的负载是否超过限额，是则回到轮询的步骤，否则进入下一步；

判断该微服务器是否为运行最差微服务器，是则回到轮询的步骤，否则进入下一步；

判断该微服务器是否为响应时间最短/并发情况最少的微服务器，是则挑选该微服务器进行调用，否则回到轮询的步骤。

本发明的第二方面提供了一种基于springcloud微服务的继电保护故障信息传输方法，采用如前所述的基于springcloud微服务的继电保护故障信息系统进行传输，包括如下步骤：

继电保护故障信息主站中的多个springcloud微服务器，分别向服务注册中心注册服务，形成服务列表；

在继电保护故障信息子站设置Ribbon服务消费者接口，根据请求与服务注册中心连接，获取所述服务列表；

所述服务注册中心根据配置的springcloud微服务器记录集群元数据信息，生成服务列表，并根据请求将服务列表提供给Ribbon服务消费者接口。

进一步的，所述服务注册中心按照一预定时间间隔向所述springcloud微服务器进行检测，如果检测不到，则判断该微服务器已经宕机，更新服务列表。

进一步的，所述多个springcloud微服务器分别向所述服务注册中心注册服务包括：

将每个微服务器的服务类型和微服务器地址关联后注册到所述服务注册中心；

所述服务类型包括保护动作解析、保护告警解析、故障状态解析和召唤服务解析。

进一步的，子站中设置有多个服务进程，包括保护动作服务进程、保护告警服务进程、故障状态服务进程和召唤服务进程；子站中每个进程发出请求报文经过base64安全加密后,发送给Ribbon服务消费者接口；

所述Ribbon服务消费者接口获取服务列表，根据预定的均衡策略，选择相应服务的微服务器进行调用。

进一步的，所述Ribbon服务消费者接口获取服务列表，根据预定的均衡策略，选择相应服务的微服务器进行调用包括：

通过轮询的方式查询服务列表，排除宕机的微服务器；

进行过滤服务；

判断预定时间间隔内某一微服务器的业务请求是否超过阈值，是则回到轮询的步骤，否则进入下一步；

判断该微服务器的负载是否超过限额，是则回到轮询的步骤，否则进入下一步；

判断该微服务器是否为运行最差微服务器，是则回到轮询的步骤，否则进入下一步；

判断该微服务器是否为响应时间最短/并发情况最少的微服务器，是则挑选该微服务器进行调用，否则回到轮询的步骤。

综上所述，本发明提供了一种基于springcloud微服务的继电保护故障信息系统及其传输方法，该系统利用springcloud微服务负载均衡组建Ribbon服务消费者接口，取代103规约/61850规约的通讯方式,通过提供给子站系统Ribbon服务消费者接口，每个子站都通过Ribbon服务消费者接口去连接服务端即服务注册中心Eureka，Ribbon通过Eureka中注册的微服务信息判断可用的微服务地址，进行通信连接。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果为：

1、实现了继电保护故障信息系统负载均衡的要求；

2、解决了某台服务器宕机后，导致整个系统瘫痪的问题；

3、可使用更多的机器资源保证了服务器的良性使用，避免使用某一高峰时刻导致系统cpu急剧上升。

附图说明

图1是现有技术中继电保护故障信息系统的结构框架示意图；

图2是现有技术中继电保护故障信息系统子站接入方式的结构框架示意图；

图3是本发明实施例中继电保护故障信息系统的结构框架示意图；

图4是本发明实施例中另一具体的继电保护故障信息系统的结构框架示意图；

图5是本发明实施例中Ribbon根据均衡策略调用微服务器的流程示意图；

图6是本发明实施例中继电保护故障信息传输方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

本发明的第一方面提供了一种基于springcloud微服务的继电保护故障信息系统，如图3所示，包括：继电保护故障信息主站、多个继电保护故障信息子站和服务注册中心；继电保护故障信息主站包括多个springcloud微服务器，分别向所述服务注册中心注册服务，形成服务列表；继电保护故障信息子站设置有Ribbon服务消费者接口，根据请求与所述服务注册中心连接，获取所述服务列表；服务注册中心根据配置的springcloud微服务器记录集群元数据信息，生成服务列表，并根据请求将服务列表提供给Ribbon服务消费者接口。可见，本发明提出的所述系统密切结合继电保护故障信息系统实现负载均衡的一种全新的解决方案，主要采用springcloud微服务的架构，解决继电保护故障信息系统的负载均衡的情况，提高服务器的利用率，为系统稳定和可靠提供有效保证。该系统框架采用了springcloud微服务的Ribbon组件，spring Cloud Ribbon是一个客户端的负载均衡器，通过使用eureka注册中心的方式，实现继电保护故障信息系统的负载均衡。

如图3所示，微服务1、微服务2、微服务3是一个服务集群，它们都会向服务注册中心注册服务，每个服务就是一台服务器，可支持配置多台；Eureka服务端/注册中心，注册中心根据配置的微服务记录集群元数据信息；通过在子站服务器上安装Ribbon的组件，注册后可获得Eureka注册中心获取服务列表，当子站需要向上推送故障状态和继电保护动作行为的时候，Ribbon先接收请求，再次从服务列表中通过相关均衡策略，选择服务资源来进行调用，避免资源的闲置；当服务集群里的1台或者多台服务器宕机的时候，剩余的没有宕机的服务器，可以接管(已经宕机的服务器)的服务、继续使用，保证了系统的平稳运行。

如图4所示，子站服务器中存在多个服务进程，其中包括保护动作的服务进程、保护告警的服务进程、故障状态的服务进程(包含开关量变位、通讯状态，运行状态)、保护/录波装置属性召唤服务进程(包含定值、软压板、定值区号、开关量、模拟量、录波文件召唤上送功能)；子站每个进程发出请的求报文经过base64安全加密后,通过Ribbon服务消费接口注册机制来选定微服务器。Ribbon主要时通过合理使用iRule(规则模式),排除运行最差服务，挑选出并发情况最少、响应时间最短的服务，并根据保护动作/保护告警/故障状态/召唤的请求数量限制、每个进程的当前活跃的连接数来选择适合的服务。服务状态serverStats主要作用是判断连接异常、连接超时异常、网络异常。Ribbon通过Server列表更新服务获得Eureka注册中心去服务端列表，然后根据内置的负载均衡算法判断那个微服务器有空余服务，通过轮询访问以到达负载均衡的作用。每个主站端的微服务，包含密码的解密模块和对应子站进程包括保护动作、告警、故障状态、召唤服务接收处理的4个进程，分别处理子站上送各种服务。

进一步的，所述服务注册中心按照一预定时间间隔向所述springcloud微服务器进行检测，如果检测不到，则判断该微服务器已经宕机，更新服务列表。具体的，springcloud微服务器开启时向Eureka服务注册中心注册实例，Eureka会将springcloud微服务器的注册信息放入到内存中，且默认每30秒对服务提供者进行心跳检测，如果超过30秒则视为宕机，则删除内存中的注册信息。服务消费方即子站通过Ribbon服务消费者接口从Eureka Server中获取注册信息，并保存到本地的内存中，并通过注册信息与springcloud微服务器进行通讯。

进一步的，所述多个springcloud微服务器分别向所述服务注册中心注册服务包括：将每个微服务器的服务类型和微服务器地址关联后注册到所述服务注册中心，服务类型包括保护动作解析、保护告警解析、故障状态解析和召唤服务解析。

进一步的，子站中设置有多个服务进程，包括保护动作服务进程、保护告警服务进程、故障状态服务进程和召唤服务进程；子站中每个进程发出请求报文经过base64安全加密后,发送给Ribbon服务消费者接口；Ribbon服务消费者接口获取服务列表，根据预定的均衡策略，选择相应服务的微服务器进行调用。

进一步的，如图5所示，所述Ribbon服务消费者接口获取服务列表，根据预定的均衡策略，选择相应服务的微服务器进行调用包括：

通过轮询的方式查询服务列表，排除宕机的微服务器；

进行过滤服务；

判断预定时间间隔内(例如30s内)某一微服务器的业务请求是否超过阈值，是则回到轮询的步骤，否则进入下一步；具体的，(动作/告警/召唤/故障状态)时间间隔/阀值可配置；

判断该微服务器的负载是否超过限额，是则回到轮询的步骤，否则进入下一步；

判断该微服务器是否为运行最差微服务器，是则回到轮询的步骤，否则进入下一步；

判断该微服务器是否为响应时间最短/并发情况最少的微服务器，是则挑选该微服务器进行调用，否则回到轮询的步骤。

本发明的第二方面提供了一种基于springcloud微服务的继电保护故障信息传输方法，采用如前所述的基于springcloud微服务的继电保护故障信息系统进行传输，如图6所示，包括如下步骤：

步骤S100，继电保护故障信息主站中的多个springcloud微服务器，分别向服务注册中心注册服务，形成服务列表；

步骤S200，在继电保护故障信息子站设置Ribbon服务消费者接口，根据请求与服务注册中心连接，获取所述服务列表；

步骤S300，所述服务注册中心根据配置的springcloud微服务器记录集群元数据信息，生成服务列表，并根据请求将服务列表提供给Ribbon服务消费者接口。

进一步的，所述服务注册中心按照一预定时间间隔向所述springcloud微服务器进行检测，如果检测不到，则判断该微服务器已经宕机，更新服务列表。

进一步的，所述多个springcloud微服务器分别向所述服务注册中心注册服务包括：将每个微服务器的服务类型和微服务器地址关联后注册到所述服务注册中心，服务类型包括保护动作解析、保护告警解析、故障状态解析和召唤服务解析。

进一步的，子站中设置有多个服务进程，包括保护动作服务进程、保护告警服务进程、故障状态服务进程和召唤服务进程；子站中每个进程发出请求报文经过base64安全加密后,发送给Ribbon服务消费者接口；Ribbon服务消费者接口获取服务列表，根据预定的均衡策略，选择相应服务的微服务器进行调用。

进一步的，

所述Ribbon服务消费者接口获取服务列表，根据预定的均衡策略，选择相应服务的微服务器进行调用包括：

通过轮询的方式查询服务列表，排除宕机的微服务器；

进行过滤服务；

判断预定时间间隔内(例如30s内)某一微服务器的业务请求是否超过阈值，是则回到轮询的步骤，否则进入下一步；具体的，(动作/告警/召唤/故障状态)时间间隔/阀值可配置；

判断该微服务器的负载是否超过限额，是则回到轮询的步骤，否则进入下一步；

判断该微服务器是否为运行最差微服务器，是则回到轮询的步骤，否则进入下一步；

判断该微服务器是否为响应时间最短/并发情况最少的微服务器，是则挑选该微服务器进行调用，否则回到轮询的步骤。

综上所述，本发明提供了一种基于springcloud微服务的继电保护故障信息系统及其传输方法，该系统利用springcloud微服务负载均衡组建Ribbon服务消费者接口，取代103规约/61850规约的通讯方式,通过提供给子站系统Ribbon服务消费者接口，每个子站都通过Ribbon服务消费者接口去连接服务端即服务注册中心Eureka，Ribbon通过Eureka中注册的微服务信息判断可用的微服务地址，进行通信连接。本发明实现了继电保护故障信息系统负载均衡的要求；解决了某台服务器宕机后，导致整个系统瘫痪的问题；可使用更多的机器资源保证了服务器的良性使用，避免使用某一高峰时刻导致系统cpu急剧上升。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (6)

1.一种基于springcloud微服务的继电保护故障信息系统，其特征在于，包括：继电保护故障信息主站、多个继电保护故障信息子站和服务注册中心；

所述继电保护故障信息主站包括多个springcloud微服务器，分别向所述服务注册中心注册服务，形成服务列表；

所述继电保护故障信息子站设置有Ribbon服务消费者接口，根据请求与所述服务注册中心连接，获取所述服务列表；

所述服务注册中心根据配置的springcloud微服务器记录集群元数据信息，生成服务列表，并根据请求将服务列表提供给Ribbon服务消费者接口；

子站中设置有多个服务进程，包括保护动作服务进程、保护告警服务进程、故障状态服务进程和召唤服务进程；子站中每个进程发出请求报文经过base64安全加密后,发送给Ribbon服务消费者接口；

所述Ribbon服务消费者接口获取服务列表，根据预定的均衡策略，选择相应服务的微服务器进行调用；

所述Ribbon服务消费者接口获取服务列表，根据预定的均衡策略，选择相应服务的微服务器进行调用包括：

通过轮询的方式查询服务列表，排除宕机的微服务器；

进行过滤服务；

判断预定时间间隔内某一微服务器的业务请求是否超过阈值，是则回到轮询的步骤，否则进入下一步；

判断该微服务器的负载是否超过限额，是则回到轮询的步骤，否则进入下一步；

判断该微服务器是否为运行最差微服务器，是则回到轮询的步骤，否则进入下一步；

判断该微服务器是否为响应时间最短/并发情况最少的微服务器，是则挑选该微服务器进行调用，否则回到轮询的步骤。

2.如权利要求1所述的基于springcloud微服务的继电保护故障信息系统，其特征在于，所述服务注册中心按照一预定时间间隔向所述springcloud微服务器进行检测，如果检测不到，则判断该微服务器已经宕机，更新服务列表。

3.如权利要求1或2所述的基于springcloud微服务的继电保护故障信息系统，其特征在于，所述多个springcloud微服务器分别向所述服务注册中心注册服务包括：

将每个微服务器的服务类型和微服务器地址关联后注册到所述服务注册中心；

所述服务类型包括保护动作解析、保护告警解析、故障状态解析和召唤服务解析。

4.一种基于springcloud微服务的继电保护故障信息传输方法，其特征在于，采用如权利要求1-3任一项所述的基于springcloud微服务的继电保护故障信息系统进行传输，包括如下步骤：

继电保护故障信息主站中的多个springcloud微服务器，分别向服务注册中心注册服务，形成服务列表；

在继电保护故障信息子站设置Ribbon服务消费者接口，根据请求与服务注册中心连接，获取所述服务列表；

所述服务注册中心根据配置的springcloud微服务器记录集群元数据信息，生成服务列表，并根据请求将服务列表提供给Ribbon服务消费者接口；

子站中设置有多个服务进程，包括保护动作服务进程、保护告警服务进程、故障状态服务进程和召唤服务进程；子站中每个进程发出请求报文经过base64安全加密后,发送给Ribbon服务消费者接口；

所述Ribbon服务消费者接口获取服务列表，根据预定的均衡策略，选择相应服务的微服务器进行调用；

所述Ribbon服务消费者接口获取服务列表，根据预定的均衡策略，选择相应服务的微服务器进行调用包括：

通过轮询的方式查询服务列表，排除宕机的微服务器；

进行过滤服务；

判断预定时间间隔内某一微服务器的业务请求是否超过阈值，是则回到轮询的步骤，否则进入下一步；

判断该微服务器的负载是否超过限额，是则回到轮询的步骤，否则进入下一步；

判断该微服务器是否为运行最差微服务器，是则回到轮询的步骤，否则进入下一步；

判断该微服务器是否为响应时间最短/并发情况最少的微服务器，是则挑选该微服务器进行调用，否则回到轮询的步骤。

5.如权利要求4所述的基于springcloud微服务的继电保护故障信息传输方法，其特征在于，所述服务注册中心按照一预定时间间隔向所述springcloud微服务器进行检测，如果检测不到，则判断该微服务器已经宕机，更新服务列表。

6.如权利要求4或5所述的基于springcloud微服务的继电保护故障信息传输方法，其特征在于，所述多个springcloud微服务器分别向所述服务注册中心注册服务包括：

将每个微服务器的服务类型和微服务器地址关联后注册到所述服务注册中心；

所述服务类型包括保护动作解析、保护告警解析、故障状态解析和召唤服务解析。

Images