CN111049815B - 微电网通信系统、通信装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种微电网通信系统、通信装置及其控制方法。所述微电网通信装置包括光模块、物理层PHY芯片、处理器以及设备接口，其中，处理器包括第一处理模块，第一处理模块包括接口模块和RX模块，第一处理模块利用接口模块与所述设备接口连接以经由所述设备接口与微电网设备进行数据交互，第一处理模块利用RX模块与PHY芯片连接以经由与PHY芯片连接的光模块与基于以太网的微电网通信网络进行数据交互，其中，第一处理模块还包括用于对报文进行分类识别的报文分类解码模块，报文分类解码模块将从所述微电网通信网络接收的报文分类为TCP/IP报文和自定义报文，然后对所述自定义报文进行并行处理。
Description
技术领域
本公开涉及智能微电网技术领域，更具体地，本公开涉及一种微电网通信系统、通信装置及其控制方法。
背景技术
微电网设备的快速响应是其智能化的主要标志，这就对微电网设备之间以及微电网设备与决策中心之间的实时高速通信提出了更高的要求，可以说智能微电网与普通微电网的关键区别之一就在于通信实时性。
现有技术中，随着基于以太网技术的数字化变电站系统逐步走向成熟，遵循IEC61850标准规定的通用对象变电站时间(Generic Object Oriented SubstationEvent,GOOSE)和采样值(Sample Value,SV)通信协议，诸多厂家的智能电力设备IED(Intelligent Electronic Device)接入变电站站控层以太网实现信息共享。其中，GOOSE报文和SV报文是数字化变电站过程层的两种报文。
GOOSE和SV报文基于各自的机制共同配合完成过程层报文传递。GOOSE报文是在数据集成员数据变化时传输，并通过逐渐加长直至最大重传间隔时间重传数据提高可靠性；SV报文是快速连续传输，传输的数据需要同步采样。正常情况下，SV报文采样值传输数据流量远远大于GOOSE报文传输数据流量，可以将多个应用服务数据单元ASDU合并到一个应用协议数据单元统一传输。
现有技术中，GOOSE报文的Length(长度)域设置了报文长度字节数限制，长度字节数包含从APPID开始以太网PDU和应用协议数据单元APDU的长度。长度应是8+m，其中，m是APDU的长度，且m<1492。与此不一致的帧或非法长度域的帧将被丢弃。因此，GOOSE报文基于本身协议的限制并不能传递大流量数据，GOOSE和SV报文共同配合完成过程层报文传递。
如果简单将数字化变电站系统中的IEC61850标准直接应用于智能微电网中，则微电网主站与从站的就地装置均需要安装GOOSE和SV报文两种协议解析包，这将导致智能微电网通信系统成本显著增加。
发明内容
本公开的示例性实施例提供了一种微电网通信系统、通信装置及其控制方法，至少解决上述技术问题和上文未提及的其它技术问题，并且提供下述的有益效果。
本公开的一方面在于提供一种微电网通信装置。所述微电网通信装置可以包括光模块、物理层PHY芯片、处理器以及设备接口，其中，处理器包括第一处理模块，其中，第一处理模块包括接口模块和RX模块，第一处理模块利用接口模块与所述设备接口连接以经由所述设备接口与微电网设备进行数据交互，第一处理模块利用RX模块与PHY芯片连接以经由与PHY芯片连接的光模块与基于以太网的微电网通信网络进行数据交互，其中，第一处理模块还包括用于对报文进行分类识别的报文分类解码模块，报文分类解码模块将从所述微电网通信网络接收的报文分类为TCP/IP报文和自定义报文，然后对所述自定义报文进行并行处理，其中，所述TCP/IP报文包括微电网非实时运行信息，所述自定义报文包括微电网实时运行信息。
在所述微电网通信装置中，报文分类解码模块可以在接收报文的同时对报文进行解码，对所述自定义报文中的St和Sq进行分析判断并行计算，在报文接收完毕同时获得计算结果，根据所述计算结果来确定是否更新数据，其中，St表示事件计数器，Sq表示报文计数器。
在所述微电网通信装置中，所述自定义报文可以包括：目的地址、源地址、报文长度、St、Sq和报文数据，其中，St表示事件计数器，Sq表示报文计数器，报文数据包括开关量、状态量和模拟量。
在所述微电网通信装置中，所述自定义报文还可以包括crc校验字节。
在所述微电网通信装置中，第一处理模块还可以包括TX模块，并且处理器还可以包括第二处理模块，其中，第二处理模块分别与接口模块、TX模块和报文分类解码模块通信连接，以进行数据交互。
在所述微电网通信装置中，RX模块可以通过PHY芯片从光模块接收来自微电网通信网络的以太网帧，并且对接收到的以太网帧进行解析，其中，如果解析后的数据中的目的地址与所述微电网通信装置的源地址一致，则RX模块将解析后的数据发送到报文分类解码模块，第二处理模块从报文分类解码模块接收数据并进行数据计算并且将计算的数据发送到接口模块以经由与接口模块连接的所述设备接口发送到微电网设备；如果解析后的数据中的目的地址与所述装置的源地址不一致，则RX模块不通知第二处理模块。
在所述微电网通信装置中，TX模块与PHY芯片连接，第二处理模块按照自定义报文格式将数据组成以太网帧并将组成的以太网帧发送到TX模块，以经由与PHY芯片连接的光模块发送到微电网通信网络。
在所述微电网通信装置中，第一处理模块可以通过接口模块从所述设备接口接收来自微电网设备的运行数据，并且将接收到的运行数据发送到第二处理模块，第二处理模块对接收到的运行数据进行数据计算并对计算的数据进行组帧。
本公开的另一方面在于提供一种微电网通信系统。所述微电网通信系统可以包括微电网主站和至少一个本地装置，其中，所述微电网主站和所述至少一个本地装置分别包括如上所述的微电网通信装置。
在所述微电网通信系统中，所述微电网主站和所述至少一个本地装置组成环形通信网络或者星型通信网络。
本公开的另一方面在于提供一种微电网通信装置的控制方法。所述微电网通信装置可以包括光模块、物理层PHY芯片、处理器以及设备接口，其中，处理器可以包括第一处理模块，第一处理模块可以包括接口模块、RX模块和报文分类解码模块，所述控制方法可以包括以下步骤：由第一处理模块利用接口模块与所述设备接口连接，以经由所述设备接口与微电网设备进行数据交互；由第一处理模块利用RX模块与PHY芯片连接，以经由与PHY芯片连接的光模块与基于以太网的微电网通信网络进行数据交互；由报文分类解码模块将从所述微电网通信网络接收的报文分类为TCP/IP报文和自定义报文，然后对所述自定义报文进行并行处理，其中，所述TCP/IP报文包括微电网非实时运行信息，所述自定义报文包括微电网实时运行信息。
所述控制方法还可以包括以下步骤：由报文分类解码模块在接收报文的同时对报文进行解码，对所述自定义报文中的St和Sq进行分析判断并行计算，在报文接收完毕同时获得计算结果，根据所述计算结果来确定是否更新数据，其中，St表示事件计数器，Sq表示报文计数器。
在所述控制方法中，所述自定义报文可以包括：目的地址、源地址、报文长度、St、Sq和报文数据，其中，St表示事件计数器，Sq表示报文计数器，报文数据包括开关量、状态量和模拟量。
在所述控制方法中，所述自定义报文还可以包括crc校验字节。
在所述控制方法中，第一处理模块还可以包括TX模块，并且处理器还可以包括第二处理模块，其中，第二处理模块分别与接口模块、TX模块和报文分类解码模块通信连接，以进行数据交互。
所述控制方法还可以包括以下步骤：由RX模块通过PHY芯片从光模块接收来自微电网通信网络的以太网帧，并且对接收到的以太网帧进行解析，其中，如果解析后的数据中的目的地址与所述微电网通信装置的源地址一致，则由RX模块将解析后的数据发送到报文分类解码模块，由第二处理模块从报文分类解码模块接收数据并进行数据计算并且将计算的数据发送到接口模块以经由与接口模块连接的所述设备接口发送到微电网设备；如果解析后的数据中的目的地址与所述微电网通信装置的源地址不一致，则RX模块不通知第二处理模块。
在所述控制方法中，TX模块与PHY芯片连接，所述控制方法还可以包括以下步骤：由第二处理模块按照自定义报文格式将数据组成以太网帧并将组成的以太网帧发送到TX模块，以经由与PHY芯片连接的光模块发送到微电网通信网络。
所述控制方法还可以包括以下步骤：由第一处理模块通过接口模块从所述设备接口接收来自微电网设备的运行数据，并且将接收到的运行数据发送到第二处理模块；由第二处理模块对接收到的运行数据进行数据计算并对计算的数据进行组帧。
基于以上描述的方法和设备，能够提供微电网设备间的高速、实时的数据交互，保证了微电网主站与微电网设备之间以及微电网设备与微电网设备之间针对各种工况的快速响应。
附图说明
通过结合附图，从实施例的下面描述中，本公开这些和/或其它方面及优点将会变得清楚，并且更易于理解，其中：
图1是根据本公开的示例性实施例的微电网通信装置的框图；
图2是根据本公开的示例性实施例的微电网通信装置的连接示意图；
图3是根据本公开的示例性实施例的微电网通信系统的框图；
图4是根据本公开的示例性实施例的自定义报文格式的发送过程的示意图；
图5是根据本公开的示例性实施例的微电网通信装置的控制方法的流程图。
具体实施方式
提供参照附图的以下描述以帮助对由权利要求及其等同物限定的本公开的实施例的全面理解。包括各种特定细节以帮助理解，但这些细节仅被视为是示例性的。因此，本领域的普通技术人员将认识到在不脱离本公开的范围和精神的情况下，可对描述于此的实施例进行各种改变和修改。此外，为了清楚和简洁，省略对公知的功能和结构的描述。
在本公开中，包括诸如“第一”、“第二”等序数的术语可以被用于描述各种元素，但是这些元素不应被理解为仅限于这些术语。这些术语仅被用于将一个元素与其他元素区分开来。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一元素可以被称为第二元素，反之亦然。
通常情况下，智能变电站过程层网络由二层以太网交换机根据MAC地址进行报文处理，用于实现GOOSE\SV报文传输。传统过程层网络没有IP等三层交换机功能及路由功能，不能传输TCP/IP报文。
本公开的实施例提供一种微电网通信装置，集成了传统的智能变电站过程层(二层)及TCP/IP三层的功能，将TCP/IP报文和自定义报文混合封装为以太网帧。其中，TCP/IP报文用来传递微电网正常的网络通信的非实时信息，例如，可以是配置信息或者状态信息，或者与其他装置建立连接等；自定义报文用来传递有效值、通讯量、开关量等信息，例如，电压电流有效值、功率和频率、微电网通信装置从外部设备读取的通信数据以及采集的开关状态信息、或者微电网主站发送的控制指令等。
本公开的自定义报文采用逐渐加长间隔时间的重传机制，无需应答确认。
在微电网通信装置的接收端，首先进行报文分类识别，将混合传输的报文分类为TCP/IP报文和自定义报文，然后再对自定义报文进行并行处理，例如，在接收报文的同时进行解码，在接收报文的同时进行crc运算，在接收报文同时对St字节、Sq字节进行分析判断并行计算。这样在报文接收完毕后，同时完成报文解析。
在下文中，根据本公开的各种实施例，将参照附图对本公开的设备以及方法进行描述。
图1是根据本公开的示例性实施例的微电网通信装置的框图。
参照图1，微电网通信装置100可以包括光模块101、物理层PHY芯片102、处理器103以及设备接口104，上述光模块101、物理层PHY芯片102、处理器103以及设备接口104可以在印刷电路板PCB上电气连接。
微电网通信装置100可以经由设备接口104与微电网设备连接，并且经由光模块101与基于以太网的微电网通信网络连接。
图2示出了根据本公开的示例性实施例的微电网通信装置的连接图。如图2所示，微电网通信装置100可以经由设备接口104与微电网设备200的预留串行接口连接以进行数据交互，并且可以经由光模块101通过光纤或网线连接至微电网通信网络，进而与微电网主站300连接以实现以太网帧的发送和接收。
处理器103是微电网通信装置100的核心部分，处理器103可以包括第一处理模块1031和第二处理模块1032。在本公开中，处理器103可以由ZYNQ芯片实现，第一处理模块1031可以是编程逻辑PL模块，第二处理模块1032可以是处理系统PS模块。其中，第一处理模块1031主要用于可编程逻辑处理和数据转发，例如，第一处理模块1031可以由包括逻辑片和可配置逻辑块的FPGA的逻辑部分(诸如可编程逻辑单元)组成。第二处理模块1032可以是芯片上专用且优化的硅片元件且具有固定的架构和指令，并且能够很好地实现控制和应用程序的功能，例如，第二处理模块1032可以由应用处理单元、扩展外设接口、存储器接口、互联接口、时钟发生电路以及cache存储器等电路组成。然而，上述示例仅是示例性的，本公开不限于此。
第一处理模块1031可以包括接口模块1033、接收RX模块1034、发送TX模块1035以及报文分类解析模块1036，在图1中，接口模块1033与设备接口104连接，使得第一处理模块1031利用接口模块1033经由设备接口104与微电网设备进行数据交互。
RX模块1034和TX模块1035分别与PHY芯片102连接，并且PHY芯片102与光模块101连接，使得第一处理模块1031可以利用RX模块1034经由光模块101与基于以太网的微电网通信网络进行数据交互，并且第一处理模块1031可以利用TX模块1035将从第二处理模块1032接收的以太网帧发送到PHY芯片102以经由光模块101发送到微电网通信网络，从而实现微电网主站与微电网设备之间的通信。
在本公开中，对于微电网中实时通信的数据，微电网通信装置100采用自定义报文格式将其封装为以太网帧，以与基于以太网的微电网通信网络进行数据交互。例如，所述自定义报文可以包括目的地址、源地址、报文长度、St、Sq和报文数据，其中，St表示事件计数器，Sq表示报文计数器，报文数据包括开关量、状态量和模拟量。开关量和状态量为自定义报文中的参数，模拟量为TCP/IP报文中的参数。此外，本公开的自定义报文还可以包括crc校验字节，以进行数据校验。然而，上述自定义报文的结构仅是示例性的，还可以根据实际需求减少其中的某一字段或添加新的字段，本公开不限于此。关于本公开的自定义报文格式的以太网帧的发送过程将在描述微电网通信系统时进行详细描述。
参照回图1，第二处理模块1032可以分别与接口模块1033、TX模块1035和报文分类解码模块1036通信连接，以进行数据交互。具体地，在RX模块1034通过PHY芯片102从光模块101接收来自微电网通信网络的以太网帧后，RX模块1034对接收到的以太网帧进行解析，如果解析后的数据中的目的地址与微电网通信装置100的源地址一致，则RX模块1034将解析后的数据发送到报文分类解码模块1036，报文分类解码模块1036将从RX模块1034接收的报文分类为TCP/IP报文和自定义报文，然后对自定义报文进行并行处理。例如，报文分类解码模块1036可以根据自定义报文中的以太网帧类型字节来区分TCP/IP报文和自定义报文，然后报文分类解码模块1036在接收报文的同时对报文进行解码，对自定义报文中的St和Sq进行分析判断并行计算，在报文接收完毕同时获得计算结果，根据该结果来确定是否更新数据。这里，TCP/IP报文可以包括微电网非实时运行信息，诸如配置信息或者状态信息，或者与其他装置建立连接等。自定义报文可以包括微电网实时运行信息，诸如有效值、通讯量、开关量等信息。
报文分类解码模块1036将解码的TCP/IP报文发送到第二处理模块1032中的Linux核并且经由Linux核进行数据计算，同时报文分类解码模块1036将解码的自定义报文发送到第二处理模块1032中的裸核并且经由裸核进行数据计算。在对接收到的数据进行数据计算后，第二处理模块1032将计算的数据发送到接口模块1033以经由设备接口104发送到微电网设备。如果解析后的数据中的目的地址与微电网通信装置的源地址不一致，则RX模块1034不会通知第二处理模块1032。
作为示例，按照数据流向，来自微电网主站以及其他微电网设备的以太网帧经过光模块101、PHY芯片102后进入到第一处理模块1031中的RX模块(即以太网的接收模块)1034，RX模块1034对接收到的以太网帧进行解析，从而判断接收到的以太网帧的目的地址是否与微电网通信装置100的源地址一致，如果接收到的以太网帧的目的地址与微电网通信装置的源地址一致，则RX模块1034将解析获得的数据发送到报文分类解码模块1036，报文分类解码模块1036根据数据中的以太网帧类型字节对接收的报文分类为TCP/IP报文和自定义报文，然后将TCP/IP报文发送到第二处理模块1032中的Linux核中，同时将自定义报文发送到第二处理模块1032中的裸核中。第二处理模块1032中的Linux核和裸核分别对不同类型的报文进行数据计算，并且将该数据中的操作指令发送到第一处理模块1031的接口模块1033，以通过与接口模块1033连接的设备接口将该数据中的操作指令发送到微电网设备。如果接收到的以太网帧的目的地址与微电网控制器就地装置100的源地址不一致，则RX模块1034不会将该以太网帧通知给第二处理模块1032，即不对该以太网帧进行处理。
第一处理模块1031通过接口模块1033从设备接口104接收来自微电网设备的运行数据，并且将接收到的运行数据发送到第二处理模块1032，第二处理模块1032对接收到的运行数据进行数据计算，并将计算后的数据组成自定义报文格式的以太网帧，然后将组成的自定义格式的以太网帧发送到TX模块1035。
作为示例，按照数据流向，来自微电网设备的运行数据经过第一处理模块1031中的接口模块1033后进入到第二处理模块1032的Linux核，Linux核对接收到的运行数据进行相关的数值计算，例如，计算有效值、最大值等，然后对计算的数据按照自定义报文格式组成以太网帧，组成的以太网帧进入第一处理模块1031中的TX模块1035，最后组成的以太网帧经PHY芯片102、光模块101发送到微电网主站以及其他微电网设备。
图3是根据本公开的示例性实施例的微电网通信系统的框图。
参照图3，本公开的微电网通信系统300包括至少一个微电网通信装置301、基于以太网的微电网主站302以及至少一个微电网设备303。微电网通信系统300可以按照图3所示的连接关系，将微电网主站302分别与至少一个微电网通信装置301中的每个微电网通信装置和至少一个微电网设备303中的每个微电网设备连接。
至少一个微电网通信装置301可以具有与上述微电网通信装置100相同的配置。例如，微电网通信装置301可以包括设备接口、处理器(诸如，ZYNQ芯片)、物理层PHY芯片以及光模块，并且设备接口、处理器、物理层PHY芯片以及光模块具有与上述设备接口104、处理器103、物理层PHY芯片102以及光模块101相同的功能。
优选地，微电网通信系统还包括数据存储和显示系统304。数据存储和显示系统304可以由例如SCADA数据存储和显示系统实现。数据存储和显示系统304通过与微电网主站302连接，可以显示并存储微电网的各种运行数据，例如，包括开关状态信息、微电网设备的工作状态、负荷情况等的关键数据、报警信息、工作日志等。然而，本公开不限于此。
至少一个微电网设备303可以包括分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷，其中，分布式电源主要包括风力机组、光伏阵列、柴油机等。储能装置包括电池和超级电容。相关负荷包括生活用电设备和工业用电设备等。然而，本公开不限于此。这些微电网设备303的信号接口可以与微电网通信装置301中的处理器信号连接，从而实现微电网主站302与微电网设备303之间的通信。
根据本公开的实施例，微电网主站302与至少一个微电网通信装置301可以采用以太网帧进行数据交互，例如，微电网主站302通过标准以太网接口卡接入以太网，并通过以太网与多个微电网通信装置301进数据交互，从而组成智能微电网通信环网，以采集各个微电网设备303的工作参数，调控各个微电网设备303的工作状态。
微电网通信装置301经由光模块与微电网主站302连接以进行数据交互，使得微电网通信装置301中的处理器(例如，ZYNQ芯片)在微电网主站302的控制下控制微电网设备303的工作状态。例如，处理器的第一处理模块(例如，PL部分)中的RX模块可以通过PHY芯片从光模块接收来自微电网主站302的以太网帧，并对接收到的以太网帧进行解析，如果解析后的数据中的目的地址与微电网通信装置301的源地址一致，则RX模块将解析后的数据发送到处理器的报文分类解码模块，报文分类解码模块根据自定义报文中的以太网帧类型字节对接收到的报文进行分类，将其分类为TCP/IP报文和自定义报文，然后将TCP/IP报文发送到处理器的第二处理模块(例如，PS部分)的Linux核，将自定义报文发送到第二处理模块的裸核中。第二处理模块对接收到的数据使用不同的核进行并行数据计算，并将计算的数据发送到接口模块以经由与接口模块连接的设备接口发送到微电网设备。如果解析后的数据中的目的地址与微电网通信装置301的源地址不一致，则RX模块不通知第二处理模块，不对其进行处理。另外，第二处理模块可以按照自定义报文格式将数据组成以太网帧，并将组成的以太网帧发送到TX模块，以经由与PHY芯片连接的光模块发送到微电网主站和其他微电网设备。
此外，第一处理模块可以通过接口模块从设备接口接收来自微电网设备303的运行数据，并且将接收到的运行数据发送到第二处理模块，第二处理模块对接收到的运行数据进行数据计算并将计算的数据按照自定义报文格式组成以太网帧发送到TX模块，TX模块将组合的以太网帧发送出去。通过上述控制环网，实现了微电网通信装置、微电网主站以及微电网设备三者之间的数据交互。
本公开的自定义格式的报文发送过程可以按照如图4所示的自定义报文的发送规律执行。图4示出了根据本公开的示例性实施例的自定义报文格式的发送过程。参照图4，T0表示心跳时间，在正常情况下，微电网设备每隔T0时间发送一次当前状态，此时的报文称为心跳报文。当微电网通信装置的处理器(例如ZYNQ芯片)中的第二处理模块(诸如PS模块)发现数据集中的任何一个成员数据的数据值发生变化时，微电网通信装置可以立即发送该数据集的所有数据，然后分别在间隔T1时间发送第二帧和第三帧，在间隔T2时间发送第四帧，在间隔T3时间发送第五帧，后续报文的发送时间间隔逐渐增加，直到最后报文的间隔恢复为心跳时间。在图4中，T0表示在稳定条件(长时间无事件发生)下重传，(T0)表示稳定条件下的重传可能被事件缩短，T1表示在事件发生后最短的传输时间，T2和T3表示直到获得稳定条件的重传时间。
作为示例，可以按照工程习惯，将T0设置为5000ms，T1设置为2ms，T2设置为2倍的T1，T3设置为2倍的T2，这样，变位报文的4次重传时间间隔分别为：第一次重传间隔2ms、第二次重传间隔2ms、第三次重传间隔4ms、第四次重传间隔8ms。经过4次重传后，为了减轻系统负担，自定义报文强制恢复为心跳时间。
如果自定义报文的心跳时间间隔为T0，报文允许生存时间(time allow to live)为2T0，如果在超过2T0的时间内未接收到报文，则判断报文丢失；如果在2T0的时间内未接收到下一帧自定义报文，则判断通信中断，在判断通信中断后，微电网通信装置发出自定义报文断链报警。因此，在通信过程中，通过不断的自检实现了装置间的回路通断的智能化检测，克服了传统电缆回路故障无法自动发现的缺点。
图5是根据本公开的示例性实施例的微电网通信装置的控制方法的流程图。这里，图5的微电网通信装置的配置以及连接关系与图1的微电网通信装置100的配置以及连接关系相同，这里不再对其进行详细描述。
参照图5，在步骤501，由第一处理模块利用接口模块与设备接口连接，以经由设备接口与微电网设备进行数据交互。
在步骤S502，由第一处理模块利用RX模块与PHY芯片连接，以经由与PHY芯片连接的光模块与基于以太网的微电网通信网络进行数据交互，使得微电网通信装置中的处理器在微电网主站的控制下控制微电网设备的工作状态。
在本公开中，可以采用自定义报文格式的以太网帧进行微电网通信装置与微电网主站之间的数据交互。例如，自定义报文可以包括目的地址、源地址、报文长度、St、Sq和报文数据，其中，St表示事件计数器，Sq表示报文计数器，报文数据包括开关量、状态量和模拟量。可选地，所述自定义报文还可以包括crc校验字节，以对数据进行校验。
在步骤S503，由RX模块通过PHY芯片从光模块接收来自微电网通信网络的以太网帧，并且对接收到的以太网帧进行解析，并且在步骤S504，由RX模块确定解析后的数据中的目的地址与微电网通信装置的源地址一致。
如果解析后的数据中的目的地址与微电网通信装置的源地址一致，则进入步骤S505，由RX模块将解析后的数据发送到报文分类解码模块，报文分类解码模块将接收的报文分类为TCP/IP报文和自定义报文，并且分别将TCP/IP报文和自定义报文发送到第二处理模块的Linux核和裸核中。
在步骤S506，第二处理模块中的Linux核和裸核分别对TCP/IP报文和自定义报文进行数据计算。第二处理模块将计算的数据发送到接口模块以经由与接口模块连接的设备接口发送到微电网设备，以实现在微电网主站的控制下实时地控制微电网设备的工作状态。
如果解析后的数据中的目的地址与微电网通信装置的源地址不一致，则进入步骤S509，RX模块不将接收的以太网帧通知给第二处理模块。
上述步骤为从微电网通信网络到微电网设备的数据流传输过程，下面将描述从微电网设备到微电网通信网络的数据流传输的过程。
在步骤S507，由第一处理模块通过接口模块从设备接口接收来自微电网设备的运行数据，并且将接收到的运行数据发送到第二处理模块，由第二处理模块对接收到的运行数据进行数据计算。应注意的是，从微电网通信网络接收以太网帧和从微电网设备接收运行数据是独立进行的，上述步骤编号并不限制所述控制方法的先后顺序，即接收以太网帧或运行数据的顺序并不限于此，也可以同时进行。
在步骤S508，在计算完数据后，由第二处理模块按照自定义报文格式将计算的数据组成以太网帧并将组成的以太网帧发送到第一处理模块的TX模块，以经由与PHY芯片连接的光模块发送到微电网通信网络。
采用上述微电网通信装置及其控制方法和通信系统，即以太网的通信链路和基于ZYNQ模块中的PL部分的硬件可编程特性以及verilog HDL程序并行执行的特点，提高了智能微电网通信系统的灵活性和数据交互的实时性，同时便于产品的迭代更新，提高了系统整体运行质量。
虽然本公开是参照其示例性的实施例被显示和描述的，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定的本公开的精神和范围的情况下，可以对其形式和细节进行各种改变。
Claims (14)
1.一种微电网通信装置，其特征在于，包括光模块、物理层PHY芯片、处理器以及设备接口，其中，处理器包括第一处理模块，
其中，第一处理模块包括接口模块和RX模块，第一处理模块利用接口模块与所述设备接口连接以经由所述设备接口与微电网设备进行数据交互，
第一处理模块利用RX模块与PHY芯片连接以经由与PHY芯片连接的光模块与基于以太网的微电网通信网络进行数据交互，
其中，第一处理模块还包括用于对报文进行分类识别的报文分类解码模块，报文分类解码模块将从所述微电网通信网络接收的报文分类为TCP/IP报文和自定义报文，然后对所述自定义报文进行并行处理，其中，所述自定义报文包括目的地址、源地址、报文长度、St、Sq和报文数据，其中，St表示事件计数器，Sq表示报文计数器，报文数据包括开关量、状态量和模拟量，
其中，所述TCP/IP报文包括微电网非实时运行信息，所述自定义报文包括微电网实时运行信息，
其中，第一处理模块还包括TX模块并且处理器还包括第二处理模块，TX模块与PHY芯片连接，
其中，第二处理模块按照自定义报文格式将数据组成以太网帧并将组成的以太网帧发送到TX模块，以经由与PHY芯片连接的光模块发送到微电网通信网络，
其中，第一处理模块为ZYNQ芯片的编程逻辑PL部分，第二处理模块为ZYNQ芯片的处理系统PS部分。
2.如权利要求1所述的微电网通信装置，其特征在于，
报文分类解码模块在接收报文的同时对报文进行解码，对所述自定义报文中的St和Sq进行分析判断并行计算，在报文接收完毕同时获得计算结果，根据所述计算结果来确定是否更新数据，其中，St表示事件计数器，Sq表示报文计数器。
3.如权利要求1所述的微电网通信装置，其特征在于，所述自定义报文还包括crc校验字节。
4.如权利要求1所述的微电网通信装置，其特征在于，第二处理模块分别与接口模块、TX模块和报文分类解码模块通信连接，以进行数据交互。
5.如权利要求4所述的微电网通信装置，其特征在于，RX模块通过PHY芯片从光模块接收来自微电网通信网络的以太网帧，并且对接收到的以太网帧进行解析，
其中，如果解析后的数据中的目的地址与所述微电网通信装置的源地址一致，则RX模块将解析后的数据发送到报文分类解码模块，第二处理模块从报文分类解码模块接收数据并进行数据计算并且将计算的数据发送到接口模块以经由与接口模块连接的所述设备接口发送到微电网设备；如果解析后的数据中的目的地址与所述装置的源地址不一致，则RX模块不通知第二处理模块。
6.如权利要求1所述的微电网通信装置，其特征在于，第一处理模块通过接口模块从所述设备接口接收来自微电网设备的运行数据，并且将接收到的运行数据发送到第二处理模块，第二处理模块对接收到的运行数据进行数据计算并对计算的数据进行组帧。
7.一种微电网通信系统，其特征在于，所述系统包括微电网主站和至少一个本地装置，其中，
所述微电网主站和所述至少一个本地装置分别包括如权利要求1-6中任一项所述的微电网通信装置。
8.如权利要求7所述的微电网通信系统，其特征在于，所述微电网主站和所述至少一个本地装置组成环形通信网络或者星型通信网络。
9.一种微电网通信装置的控制方法，其特征在于，所述微电网通信装置包括光模块、物理层PHY芯片、处理器以及设备接口，其中，处理器包括第一处理模块，第一处理模块包括接口模块、RX模块和报文分类解码模块，所述控制方法包括：
由第一处理模块利用接口模块与所述设备接口连接，以经由所述设备接口与微电网设备进行数据交互；
由第一处理模块利用RX模块与PHY芯片连接，以经由与PHY芯片连接的光模块与基于以太网的微电网通信网络进行数据交互；
由报文分类解码模块将从所述微电网通信网络接收的报文分类为TCP/IP报文和自定义报文，然后对所述自定义报文进行并行处理，其中，所述自定义报文包括目的地址、源地址、报文长度、St、Sq和报文数据，其中，St表示事件计数器，Sq表示报文计数器，报文数据包括开关量、状态量和模拟量，
其中，所述TCP/IP报文包括微电网非实时运行信息，所述自定义报文包括微电网实时运行信息，
其中，第一处理模块还包括TX模块并且处理器还包括第二处理模块，其中，TX模块与PHY芯片连接，所述控制方法还包括：
由第二处理模块按照自定义报文格式将数据组成以太网帧并将组成的以太网帧发送到TX模块，以经由与PHY芯片连接的光模块发送到微电网通信网络，
其中，第一处理模块为ZYNQ芯片的编程逻辑PL部分，第二处理模块为ZYNQ芯片的处理系统PS部分。
10.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：
由报文分类解码模块在接收报文的同时对报文进行解码，对所述自定义报文中的St和Sq进行分析判断并行计算，在报文接收完毕同时获得计算结果，根据所述计算结果来确定是否更新数据，其中，St表示事件计数器，Sq表示报文计数器。
11.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述自定义报文还包括crc校验字节。
12.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，第二处理模块分别与接口模块、TX模块和报文分类解码模块通信连接，以进行数据交互。
13.如权利要求12所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：
由RX模块通过PHY芯片从光模块接收来自微电网通信网络的以太网帧，并且对接收到的以太网帧进行解析，
其中，如果解析后的数据中的目的地址与所述微电网通信装置的源地址一致，则由RX模块将解析后的数据发送到报文分类解码模块，由第二处理模块从报文分类解码模块接收数据并进行数据计算并且将计算的数据发送到接口模块以经由与接口模块连接的所述设备接口发送到微电网设备；如果解析后的数据中的目的地址与所述微电网通信装置的源地址不一致，则RX模块不通知第二处理模块。
14.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：
由第一处理模块通过接口模块从所述设备接口接收来自微电网设备的运行数据，并且将接收到的运行数据发送到第二处理模块；
由第二处理模块对接收到的运行数据进行数据计算并对计算的数据进行组帧。
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