一種數位化變電站報文分析儀的製作方法

2023-12-11 20:02:02 2

專利名稱：一種數位化變電站報文分析儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種能夠自動捕捉、記錄變電站內流經網絡的所有通信報文與通信過程並可進行信號和報文分析的的數位化變電站報文分析儀，屬於一種變電站的自動化系統。
背景技術：
目前在電力系統中，越來越多的變電站成為數位化變電站，這種數位化變電站的所有設備間均使用網絡通訊傳輸來實現電站的監測、控制、保護等，這樣在數位化變電站的網絡環境下存在著大量、高密集的報文傳輸，數位化變電站的網絡環境下的報文常態記錄、分析也成為現實要求，故對網絡分析儀報文分析的迅速定位電站網絡異常提出了較高的要求，這樣在網絡分析儀中就需要對報文進行解析，並如何更有效直觀的顯示分析及迅速定位確認網絡運行問題。

發明內容
本發明的目的在於克服現有技術存在的不足，而提供一種系統組成簡單，使用方便、可靠，能有效地滿足實際應用中對網絡分析和對運行設備的異常和故障進行迅速定位等要求的數位化變電站報文分析儀。本發明的目的是通過如下技術方案來完成的，它主要由接口部分，採集控制部分以及顯示控制部分組成，其特徵在於所述的接口部分包含:一路進行文件導入的USB接口，兩路分別接收IEC61850 9-2/1採樣值和GOOSE報文的光乙太網接口，兩路分別接收FT3信號的ST接口 ；所述的採集控制部分主要包括一帶有時鐘模塊和存儲器的單片機CPU，它能實現和滿足一定的精度要求，具有採樣速率的電信號瞬時值採集、存儲、分析功能；所述的顯示控制部分主要有進行信息解碼、信息組儲存、信息組識別、報文信息顯示功能的、帶有分析軟體的PC機。 所述的顯示控制部分還包括與PC機相連的波紋顯示器以及人機界面設置。本發明主要是利用數據採集用的單片機CPU接收並存儲報文；然後對數位化變電站網絡中的報文進行解析並進行分類處理，解析過程包括:樹形結構解析:對各種類型進行單獨解析，解析報文中各欄位的數值，並且結合數位化變電站61850的全站模型，對報文全面解析，顯示所對應站內各設備相應的數值。


圖1是本發明所述的系統構成框圖。圖2是本發明所述的顯示控制部分結構組成框圖。圖3是本發明所述的顯示控制部分工作流程簡圖。圖4是本發明所述的數據包解析示意圖。圖5是本發明所述的數據包捕捉流程圖。
圖6是本發明所述數據包解析流程圖。
具體實施例方式下面將結合附圖對本發明作詳細的介紹:圖1所示，本發明主要由接口部分1，採集控制部分2以及顯示控制部分3組成，所述的接口部分I包含:一路進行文件導入的USB接口 11，兩路分別接收IEC61850 9-2/1採樣值和GOOSE報文的光乙太網接口 12，兩路分別接收FT3信號的ST接口 13 ;所述的採集控制部分2主要包括一帶有時鐘模塊21和存儲器22的單片機CPU，它能實現和滿足一定的精度要求，具有採樣速率的電信號瞬時值採集、存儲、分析功能；所述的顯示控制部分3主要有進行信息解碼、信息組儲存、信息組識別、報文信息顯示功能的、帶有分析軟體的PC機31。圖2所示，所述的顯示控制部分還包括與PC機相連的波紋顯示器以及人機界面設置。所述的顯示控制部分主要實現IEC 61850規約對G00SE、9_2/1格式的通信方案和要求對其進行信號解碼、信息組儲存、信息組識別、報文信息顯示功能等；IEC60044 7/8對FT3格式的要求對其進行信息解碼、信息組識別、信息組儲存、信息顯示功能；實現滿足IEC61850規約的MMS報文信息解碼、信息組儲存、信息組識別、報文信息顯示等功能。規約分析單元實現對上述報文信息的解析、註譯、信息計算等功能；還需具有一定容量波形存儲能力和一定容量的報文信息儲存能力；最終通過液晶屏幕顯示出來，並提供一個人性化、可視效果好、可操作性好的人機互動界面。本發明還具有很好的信息存儲能力和後臺分析能力，能實時保存報文信息，保存的幀信息中包含全部的幀信息，包括報文頭、添加字節、CRC校驗碼等數字信息，以便進行後續分析。本發明的具體實施過程還可以進一步包括如下所述:
在WinCE平臺上，利用C#語言進行軟體的編程，藉助WinPcap數據包捕捉工具對網絡系統進行實時監測，並且可記錄網絡通訊報文，當系統出現故障時，通過對記錄存儲的原始報文進行解析、查看，分析故障原因。WinPcap (Windows Packet Capture)是 Windows 平臺下一個免費，公共的網絡訪問系統。它主要提供了以下幾個方面的功能:
(O 捕捉原始報文，包括在網際網路中發送主機、接收設備和數據包相互之間的交
換；
(2)在應用程式接收到數據包之前，需要將有些特殊的數據包按照自定義的格式過濾掉；
(3)對原始的數據包實行發送操作；
(4)採集符合要求的數據包信息。在本系統中，我們藉助WinPcap工具獲取網絡設備列表，對網卡進行初始化，編譯過濾器，設置過濾器，捕捉網絡報文以及對捕捉線程的啟動與停止，對捕捉到的數據報文進行實時存儲和保存，實時解析或者離線解析等。整個系統工作流程如圖3所示。在實時分析的過程中，系統先對監控到的通信報文進行解析，然後根據被監控站點的SCD文件或CID文件得出分析結果。因此，在使用本系統對站點進行分析之前，必須先對被監控站點進行屬性設置，添加正確的SCD文件和CID文件。本發明所述數據包的解析設計包括:
數位訊號分析儀主要是根據網絡協議定義的數據包類型和數據包的格式進行解析，對捕捉的數據包進行解析後才能夠詳細顯示協議的具體內容，數據包解析模塊主要是對捕捉的數據包根據TCP/IP協議自下而上的四層結構進行解析:數據鏈路層(MAC)、網絡層(ARP)、傳輸層(TCP、IP、ICMP)以及應用層(HTTP)。本模塊的主要作用就是通過解析數據包來確定網絡系統中出現故障和一場的原因，同時把數據包解析的結果顯示在對話框界面中，見圖4所示。數據包解析的內容主要包括以下幾個方面:數據包捕捉的個數、捕捉時間、數據包長度、源MAC地址，目的MAC地址、應用標識APPID、IP位址、數據包類型、埠、報文採樣頻率、計數器、配置版本號等，除此之外也可以分析出數據包的採樣電壓和採樣電流值。圖5、6分別演示了數據包捕捉流程和解析 流程。
權利要求
1.一種數位化變電站報文分析儀，它主要由接口部分(1)，採集控制部分(2)以及顯示控制部分(3)組成，其特徵在於所述的接口部分(I)包含:一路進行文件導入的USB接口(11 )，兩路分別接收IEC61850 9-2/1採樣值和GOOSE報文的光乙太網接口( 12)，兩路分別接收FT3信號的ST接口(13);所述的採集控制部分(2)主要包括一帶有時鐘模塊(21)和存儲器(22)的單片機CPU，它能實現和滿足一定的精度要求，具有採樣速率的電信號瞬時值採集、存儲、分析功能；所述的顯示控制部分3主要有進行信息解碼、信息組儲存、信息組識別、報文信息顯示功能的、帶有分析軟體的PC機(31)。
2.根據權利要求1所述的數位化變電站報文分析儀，其特徵在於所述的顯示控制部分還包括與PC機相連的波紋顯示器以及人機界面設置。
全文摘要
一種數位化變電站報文分析儀，本發明主要由接口部分，採集控制部分以及顯示控制部分組成，所述的接口部分包含一路進行文件導入的USB接口，兩路分別接收IEC618509-2/1採樣值和GOOSE報文的光乙太網接口，兩路分別接收FT3信號的ST接口；所述的採集控制部分主要包括一帶有時鐘模塊和存儲器的單片機CPU，它能實現和滿足一定的精度要求，具有採樣速率的電信號瞬時值採集、存儲、分析功能；所述的顯示控制部分3主要有進行信息解碼、信息組儲存、信息組識別、報文信息顯示功能的、帶有分析軟體的PC機；所述的顯示控制部分還包括與PC機相連的波紋顯示器以及人機界面設置；它具有結構組成合理，使用安全、方便、可靠等特點。
文檔編號H04L12/24GK103220171SQ20131011908
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月8日 優先權日2013年4月8日
發明者費雲中, 穆國平, 傅進, 萬堯峰, 祝建華, 潘陳志, 朱勝輝, 周富強, 史建立, 桂誼, 朱成亮, 丁建中, 都敏強, 王樹春, 鄒劍鋒, 吳立文, 嚴耀良, 吳曉東, 董陳飛 申請人:嘉興電力局