專利名稱：一種數(shù)字化變電站報文分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種能夠自動捕捉、記錄變電站內(nèi)流經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的所有通信報文與通信過程并可進(jìn)行信號和報文分析的的數(shù)字化變電站報文分析儀，屬于一種變電站的自動化系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前在電力系統(tǒng)中，越來越多的變電站成為數(shù)字化變電站，這種數(shù)字化變電站的所有設(shè)備間均使用網(wǎng)絡(luò)通訊傳輸來實現(xiàn)電站的監(jiān)測、控制、保護(hù)等，這樣在數(shù)字化變電站的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下存在著大量、高密集的報文傳輸，數(shù)字化變電站的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的報文常態(tài)記錄、分析也成為現(xiàn)實要求，故對網(wǎng)絡(luò)分析儀報文分析的迅速定位電站網(wǎng)絡(luò)異常提出了較高的要求，這樣在網(wǎng)絡(luò)分析儀中就需要對報文進(jìn)行解析，并如何更有效直觀的顯示分析及迅速定位確認(rèn)網(wǎng)絡(luò)運行問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種系統(tǒng)組成簡單，使用方便、可靠，能有效地滿足實際應(yīng)用中對網(wǎng)絡(luò)分析和對運行設(shè)備的異常和故障進(jìn)行迅速定位等要求的數(shù)字化變電站報文分析儀。本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案來完成的，它主要由接口部分，采集控制部分以及顯示控制部分組成，其特征在于所述的接口部分包含:一路進(jìn)行文件導(dǎo)入的USB接口，兩路分別接收IEC61850 9-2/1采樣值和GOOSE報文的光以太網(wǎng)接口，兩路分別接收FT3信號的ST接口 ；所述的采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(xiàn)和滿足一定的精度要求，具有采樣速率的電信號瞬時值采集、存儲、分析功能；所述的顯示控制部分主要有進(jìn)行信息解碼、信息組儲存、信息組識別、報文信息顯示功能的、帶有分析軟件的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(shè)置。本發(fā)明主要是利用數(shù)據(jù)采集用的單片機CPU接收并存儲報文；然后對數(shù)字化變電站網(wǎng)絡(luò)中的報文進(jìn)行解析并進(jìn)行分類處理，解析過程包括:樹形結(jié)構(gòu)解析:對各種類型進(jìn)行單獨解析，解析報文中各字段的數(shù)值，并且結(jié)合數(shù)字化變電站61850的全站模型，對報文全面解析，顯示所對應(yīng)站內(nèi)各設(shè)備相應(yīng)的數(shù)值。


圖1是本發(fā)明所述的系統(tǒng)構(gòu)成框圖。圖2是本發(fā)明所述的顯示控制部分結(jié)構(gòu)組成框圖。圖3是本發(fā)明所述的顯示控制部分工作流程簡圖。圖4是本發(fā)明所述的數(shù)據(jù)包解析示意圖。圖5是本發(fā)明所述的數(shù)據(jù)包捕捉流程圖。
圖6是本發(fā)明所述數(shù)據(jù)包解析流程圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)的介紹:圖1所示，本發(fā)明主要由接口部分1，采集控制部分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(jìn)行文件導(dǎo)入的USB接口 11，兩路分別接收IEC61850 9-2/1采樣值和GOOSE報文的光以太網(wǎng)接口 12，兩路分別接收FT3信號的ST接口 13 ;所述的采集控制部分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(xiàn)和滿足一定的精度要求，具有采樣速率的電信號瞬時值采集、存儲、分析功能；所述的顯示控制部分3主要有進(jìn)行信息解碼、信息組儲存、信息組識別、報文信息顯示功能的、帶有分析軟件的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(shè)置。所述的顯示控制部分主要實現(xiàn)IEC 61850規(guī)約對G00SE、9_2/1格式的通信方案和要求對其進(jìn)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(jìn)行信息解碼、信息組識別、信息組儲存、信息顯示功能；實現(xiàn)滿足IEC61850規(guī)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(guī)約分析單元實現(xiàn)對上述報文信息的解析、注譯、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，并提供一個人性化、可視效果好、可操作性好的人機交互界面。本發(fā)明還具有很好的信息存儲能力和后臺分析能力，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(jié)、CRC校驗碼等數(shù)字信息，以便進(jìn)行后續(xù)分析。本發(fā)明的具體實施過程還可以進(jìn)一步包括如下所述:
在WinCE平臺上，利用C#語言進(jìn)行軟件的編程，借助WinPcap數(shù)據(jù)包捕捉工具對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行實時監(jiān)測，并且可記錄網(wǎng)絡(luò)通訊報文，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，通過對記錄存儲的原始報文進(jìn)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(wǎng)絡(luò)訪問系統(tǒng)。它主要提供了以下幾個方面的功能:
(O 捕捉原始報文，包括在互聯(lián)網(wǎng)中發(fā)送主機、接收設(shè)備和數(shù)據(jù)包相互之間的交
換；
(2)在應(yīng)用程序接收到數(shù)據(jù)包之前，需要將有些特殊的數(shù)據(jù)包按照自定義的格式過濾掉；
(3)對原始的數(shù)據(jù)包實行發(fā)送操作；
(4)采集符合要求的數(shù)據(jù)包信息。在本系統(tǒng)中，我們借助WinPcap工具獲取網(wǎng)絡(luò)設(shè)備列表，對網(wǎng)卡進(jìn)行初始化，編譯過濾器，設(shè)置過濾器，捕捉網(wǎng)絡(luò)報文以及對捕捉線程的啟動與停止，對捕捉到的數(shù)據(jù)報文進(jìn)行實時存儲和保存，實時解析或者離線解析等。整個系統(tǒng)工作流程如圖3所示。在實時分析的過程中，系統(tǒng)先對監(jiān)控到的通信報文進(jìn)行解析，然后根據(jù)被監(jiān)控站點的SCD文件或CID文件得出分析結(jié)果。因此，在使用本系統(tǒng)對站點進(jìn)行分析之前，必須先對被監(jiān)控站點進(jìn)行屬性設(shè)置，添加正確的SCD文件和CID文件。本發(fā)明所述數(shù)據(jù)包的解析設(shè)計包括:
數(shù)字信號分析儀主要是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議定義的數(shù)據(jù)包類型和數(shù)據(jù)包的格式進(jìn)行解析，對捕捉的數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析后才能夠詳細(xì)顯示協(xié)議的具體內(nèi)容，數(shù)據(jù)包解析模塊主要是對捕捉的數(shù)據(jù)包根據(jù)TCP/IP協(xié)議自下而上的四層結(jié)構(gòu)進(jìn)行解析:數(shù)據(jù)鏈路層(MAC)、網(wǎng)絡(luò)層(ARP)、傳輸層(TCP、IP、ICMP)以及應(yīng)用層(HTTP)。本模塊的主要作用就是通過解析數(shù)據(jù)包來確定網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中出現(xiàn)故障和一場的原因，同時把數(shù)據(jù)包解析的結(jié)果顯示在對話框界面中，見圖4所示。數(shù)據(jù)包解析的內(nèi)容主要包括以下幾個方面:數(shù)據(jù)包捕捉的個數(shù)、捕捉時間、數(shù)據(jù)包長度、源MAC地址，目的MAC地址、應(yīng)用標(biāo)識APPID、IP地址、數(shù)據(jù)包類型、端口、報文采樣頻率、計數(shù)器、配置版本號等，除此之外也可以分析出數(shù)據(jù)包的采樣電壓和采樣電流值。圖5、6分別演示了數(shù)據(jù)包捕捉流程和解析 流程。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字化變電站報文分析儀，它主要由接口部分(1)，采集控制部分(2)以及顯示控制部分(3)組成，其特征在于所述的接口部分(I)包含:一路進(jìn)行文件導(dǎo)入的USB接口(11 )，兩路分別接收IEC61850 9-2/1采樣值和GOOSE報文的光以太網(wǎng)接口( 12)，兩路分別接收FT3信號的ST接口(13);所述的采集控制部分(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(xiàn)和滿足一定的精度要求，具有采樣速率的電信號瞬時值采集、存儲、分析功能；所述的顯示控制部分3主要有進(jìn)行信息解碼、信息組儲存、信息組識別、報文信息顯示功能的、帶有分析軟件的PC機(31)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化變電站報文分析儀，其特征在于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(shè)置。
全文摘要
一種數(shù)字化變電站報文分析儀，本發(fā)明主要由接口部分，采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(jìn)行文件導(dǎo)入的USB接口，兩路分別接收IEC618509-2/1采樣值和GOOSE報文的光以太網(wǎng)接口，兩路分別接收FT3信號的ST接口；所述的采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(xiàn)和滿足一定的精度要求，具有采樣速率的電信號瞬時值采集、存儲、分析功能；所述的顯示控制部分3主要有進(jìn)行信息解碼、信息組儲存、信息組識別、報文信息顯示功能的、帶有分析軟件的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(shè)置；它具有結(jié)構(gòu)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(yōu)先權(quán)日2013年4月8日
發(fā)明者費云中, 穆國平, 傅進(jìn), 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(yán)耀良, 吳曉東, 董陳飛 申請人:嘉興電力局