專利名稱：一種用于數(shù)字量輸入電能表的報文自適應方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于數(shù) 字量輸入電能表的報文自適應方法，具體涉及一種應用在IEC61850標準基礎(chǔ)的0. 2S級數(shù)字量輸入電能表上，使這種電能表具備自動識別IEC618509-1，9-2，9-2LE等三種過程層采樣報文功能，并能夠自適應報文參數(shù)的改變的采樣報文識別方法。
背景技術(shù)：
隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，變電站數(shù)字化和智能化已經(jīng)成為一種趨勢。數(shù)字化變電站不同于傳統(tǒng)變電站，其架構(gòu)在IEC61850標準基礎(chǔ)上，采用過程層、間隔層和站控層的三層結(jié)構(gòu)，在前端用電子式互感器取代了傳統(tǒng)互感器，因此能夠支持光纖接入的數(shù)字量輸入電能表也取代了傳統(tǒng)電能表在數(shù)字化變電站中的應用地位。由于不同的數(shù)字化變電站對IEC61850的支持存在一定的差異，比如有的站支持IEC61850 9-1的過程層采樣報文協(xié)議，有的則支持IEC61850 9-2或者9-2LE，或者在ASDU數(shù)目、脈沖同步方式等參數(shù)上有所不同，有的站中存在交換機模式與非交換機模式，即交換機會保留報文中的VLAN標識或者過濾掉，造成采樣報文長度變化。上述問題都會導致數(shù)字量輸入電能表頻繁地配置參數(shù)，目前已有一種配置方法是直接將合并單元的SCD配置文件下到表計中進行解析，但這只適用于部分支持站控層協(xié)議的數(shù)字量輸入電能表，并且對SCD文件的解析需要購買第三方的程序包，進而增加表計成本?，F(xiàn)有的另外一種配置方法就是人工現(xiàn)場配置，但由于需要配置的參數(shù)比較多，這種方法工作量較大，導致維護成本增加。由于電能表產(chǎn)品不同于數(shù)字化變電站中其他設(shè)備，其對成本控制要求較高，過于復雜的參數(shù)配置工作會使得數(shù)字量輸入電能表的設(shè)計和維護成本增力口，不利于成本的嚴格控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種用于數(shù)字量輸入電能表的報文自適應方法，使得數(shù)字量輸入電能表能夠自動適應IEC61850過程層采樣報文的變化，而不需要人工配置，從而降低表計的維護成本。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案?！N用于數(shù)字量輸入電能表的報文自適應方法，其特征在于按照以下步驟進行
(一)、從報文頭部開始搜索處于VLAN標識后的以太網(wǎng)標識字0x88BA，搜索到該標識字時進入第(二)步；
(二)、識別采樣報文是IEC618509-1、IEC61850 9-2和9-2LE中的哪一種；
如果本步驟中識別為IEC61850 9-1類型報文，則根據(jù)IEC61850 9-1標準協(xié)議推算出對應的ASDU數(shù)目，并對每一個ASDU進行循環(huán)解析，推算出對應ASDU中各參數(shù)的相對位置，并讀出采樣頻率值，根據(jù)報文中的采樣序列編號判定是否出現(xiàn)丟幀，并讀出報文中的電壓、電流采樣值，當達到ASDU最大數(shù)目時，過程層采樣報文解析結(jié)束；
如果本步驟中識別為IEC61850 9-2或者IEC61850 9-2 LE類型報文，則在APDU標識位置后，讀出報文中的ASDU數(shù)目參數(shù)，并對每一個ASDU進行循環(huán)解析，在對ASDU進行循環(huán)解析過程中，同時進行屬于IEC61850 9-2和IEC61850 9-2LE報文類型的哪一種識別處理，所述識別處理過程包括分別從每個ASDU中svID標識位置處開始向報文尾部搜索，一直搜索到 Sequence of Data 標識出現(xiàn)，期間如果發(fā)現(xiàn)了 datset、smpCnt、confRev、refrTm、smpSynch和smpRate全部六個標識，則判定報文協(xié)議為IEC61850 9-2,進入第(三)步，若僅發(fā)現(xiàn)smpCnt、confRev、smpSynch三個標識，則判定報文協(xié)議為IEC61850 9-2LE,讀出smpCnt標識位置后的采樣序列編號,從smpSynch標識后開始搜索Sequence of Data標識，進入第(四)步；
(三)、讀出采樣率標識smpRate后的采樣頻率值及smpCnt標識位置后的采樣序列編 號，跳過其他的標識內(nèi)容，從smpRate標識后開始搜索Sequence of Data標識，然后進入第(四)步;
(四)、讀出Sequenceof Data標識后的電壓、電流采樣值,根據(jù)smpCnt標識位置后的采樣序列編號判定是否出現(xiàn)丟幀；當報文中所有的ASDU都被解析完，報文解析結(jié)束。第(二)步中識別采樣報文過程包括對采樣報文中以太網(wǎng)標識字OxSSBA后的第八個字節(jié)進行甄別，并根據(jù)協(xié)議的APDU標識進行判定。第(二)步中如果出現(xiàn)丟幀，進行丟幀補償算法處理，然后進行下一個ASDU的解析；如果未出現(xiàn)丟幀，進行下一個ASDU的解析。第(四)步中如果出現(xiàn)丟幀，進行丟幀補償算法處理，然后進行下一個ASDU的解析；如果未出現(xiàn)丟幀，進行下一個ASDU的解析。 所述的數(shù)字量輸入電能表包括主CPU單元(I )，主CPU單元(I)連接有數(shù)字信號處理芯片(2)，所述數(shù)字信號處理芯片(2)分別連接有第一網(wǎng)絡(luò)物理層芯片(3)和flash芯片
(10);所述第一網(wǎng)絡(luò)物理層芯片(3)連接有第一光纖以太網(wǎng)接口(5);所述主CPU單元(I)還連接有第二網(wǎng)絡(luò)物理層芯片(4)，該第二物理層芯片(4)連接有第二光纖以太網(wǎng)接口(6)。本發(fā)明的積極效果在于
第一、采用本發(fā)明的方法，數(shù)字量輸入電能表能夠自動識別IEC61850 9-1,9-2以及9-2LE報文，從而在支持其中任何一個協(xié)議的數(shù)字化變電站中，該表都不需要更改配置。第二、采用本方法的數(shù)字量輸入電能表能夠自動適應有VLAN標識的報文與沒有VLAN標識的報文，而不需要現(xiàn)場根據(jù)不同的交換機模式類型再去進行人工設(shè)置。第三、采用本方法的數(shù)字量輸入電能表適應IEC61850 9_1，9_2以及9-2LE任何一種報文的ASDU數(shù)目、采樣頻率、丟幀量的變化。第四、使用本方法的數(shù)字量輸入電能表只需要對MAC地址以及9-2報文中的電壓、電流測量值相對位置等兩個常規(guī)參數(shù)進行配置，而無需更多的配置工作，在不增加設(shè)計成本的情況下，提高了設(shè)備的靈活性，并大大減少了參數(shù)配置的工作量，進而降低了設(shè)備的維護成本。本發(fā)明的方法還具有操作簡單，CPU負擔較小等特點，可以應用在不同的數(shù)字量輸入電能表平臺上。


圖I是本發(fā)明的方法步驟流程圖。圖2是本發(fā)明一種數(shù)字量輸入電能表的總電氣結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明一種數(shù)字量輸入電能表的前面板單元示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
詳細說明本發(fā)明。參照圖I本發(fā)明的方法按照以下步驟進行
(一)、從報文頭部開始搜索處于VLAN標識后的以太網(wǎng)標識字0x88BA，搜索到該標識字時進入第(二)步。(二)、識別采樣報文是ffiC61850 9_1、IEC61850 9_2和9-2LE中的哪一種。識別過程包括對采樣報文中以太網(wǎng)標識字OxSSBA后的第八個字節(jié)進行甄別，并根據(jù)協(xié)議的APDU標識進行判定。如果本步驟中識別為IEC61850 9-1類型報文，則根據(jù)IEC61850 9-1標準協(xié)議推算出對應的ASDU數(shù)目，并對每一個ASDU進行循環(huán)解析，推算出對應ASDU中各參數(shù)的相對位置，并讀出采樣頻率值，根據(jù)報文中的采樣序列編號判定是否出現(xiàn)丟幀，并讀出報文中的電壓、電流采樣值。如果出現(xiàn)丟幀，進行丟幀補償算法處理，然后進行下一個ASDU的解析；如果未出現(xiàn)丟幀，進行下一個ASDU的解析。當達到ASDU最大數(shù)目時，過程層采樣報文解析結(jié)束。如果本步驟中識別為IEC61850 9-2或者IEC61850 9-2 LE類型報文，則在APDU標識位置后，讀出報文中的ASDU數(shù)目參數(shù)，并對每一個ASDU進行循環(huán)解析。在對ASDU進行循環(huán)解析過程中，同時進行屬于IEC61850 9-2和IEC61850 9-2LE報文類型的哪一種識別處理。所述識別處理過程包括分別從每個ASDU中svID標識位置處開始向報文尾部搜索，一直搜索到Sequence of Data標識出現(xiàn),期間如果發(fā)現(xiàn)了 datset、smpCnt、confRev、refrTm、smpSynch和smpRate全部六個標識，則判定報文協(xié)議為IEC61850 9-2,進入第(三)步。若僅發(fā)現(xiàn)smpCnt、confRev、smpSynch三個標識,則判定報文協(xié)議為IEC61850 9-2LE,讀出smpCnt標識位置后的采樣序列編號,從smpSynch標識后開始搜索Sequence of Data標識，進入第(四)步。(三)、讀出采樣率標識smpRate后的采樣頻率值及smpCnt標識位置后的采樣序列編號，跳過其他的標識內(nèi)容，從smpRate標識后開始搜索Sequence of Data標識,然后進入第(四)步。(四)、讀出Sequenceof Data標識后的電壓、電流采樣值,根據(jù)smpCnt標識位置后的采樣序列編號判定是否出現(xiàn)丟幀。如果出現(xiàn)丟幀，進行丟幀補償算法處理，然后進行下一個ASDU的解析。如果未出現(xiàn)丟幀，進行下一個ASDU的解析。當報文中所有的ASDU都被解析完，報文解析結(jié)束。
參照圖2、圖3，在本數(shù)字量輸入電能表實施例中，主CPU單元I包含一塊200MHZARM9處理器。主CPU單元I通過SPI總線連接DSP高速三十二位數(shù)字信號處理芯片2，所述數(shù)字信號處理芯片2連接有第一網(wǎng)絡(luò)物理層芯片3和flash芯片10。所述第一網(wǎng)絡(luò)物理層芯片3連接有第一光纖以太網(wǎng)接口 5。所述主CPU單元I還直接連接有第二網(wǎng)絡(luò)物理層芯片4，該第二物理層芯片4連接有第二光纖以太網(wǎng)接口 6。所述主CPU單元I通過串行總線連接用于電表低功耗操作的十六位單片機7。所述主CPU單元I還通過并行排線連接有顯示單元8。如圖3所示,所述顯示單元8包括分別與所述主CPU單元I連接的點陣液晶屏8-1和兩個功能按鍵8-2，還包括一路RS232維護口和一路USB接口 8_3。所述的顯示單元8中的點陣液晶屏8-1通過并行總線與主CPU單元I連接，兩個功能鍵8-2通過IO 口與主CPU單元I連接，兩個功能鍵8-2還通過IO 口分別與十六位單片機7相連接。主CPU單元I還通過串行總線連接有擴展通訊單元9，所述的擴展通訊單元9包含兩路RS485接口和一路RS232接口。所述主CPU單元I還通過并行總線連接有分別用于重要參數(shù)保存以及數(shù)據(jù)停電轉(zhuǎn)存的NAND FLASH芯片11和鐵電存儲芯片12。 本發(fā)明主要通過第一光纖接口 5以及第一網(wǎng)絡(luò)物理層芯片3接收光纖以太網(wǎng)中的電測量數(shù)字信號，并在數(shù)字信號處理芯片2中解析報文規(guī)約，并進行瞬時量及電量計算。主CPU單元I通過SPI總線接收DSP處理器中電量計算結(jié)果，并進行電能量數(shù)據(jù)處理、存儲、顯示以及IEC61850站控層規(guī)約通信操作。主CPU單元I還負責通過第二網(wǎng)絡(luò)物理層芯片4與第二光纖以太網(wǎng)接口 6與站控層系統(tǒng)進行交互，并進行IEC61850模型解析工作。主CPU單元I通過顯示單元8將電能計量結(jié)果進行顯示，并通過監(jiān)視顯示單元8中的功能鍵8-2進行參數(shù)設(shè)置及輪顯等工作。主CPU單元I通過擴展通信單元9可擴展兩路RS485接口、一路RS232接口。十六位單片機7負責在掉電時接管整個表計工作，通過監(jiān)視顯示單元8中的功能鍵8-2完成停電喚醒，停電抄表等一系列工作。所述主CPU單元I采用AT91SAM9260 ARM9芯片，所述數(shù)字信號處理芯片2采用400MHZ ADSBF518 DSP0本發(fā)明的方法運行在數(shù)字信號處理芯片2中，當數(shù)字量輸入電能表的光纖以太網(wǎng)接口接收到對應MAC地址的過程層采樣報文時，報文經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)物理層芯片處理后，傳輸給ADSBF518 DSP，并在DSP中產(chǎn)生中斷。DSP則根據(jù)圖I所示流程，從報文頭處開始搜索以太網(wǎng)標識0x88BA，而不論報文中VLAN標識位置處的字節(jié)長度長或是短，只要搜索到以太網(wǎng)標識0x88BA，之后的內(nèi)容都能正確識別，從而VLAN標識的影響被消除掉了。之后，DSP根據(jù)APDU標識來甄別報文是否為IEC61850 9_1，如果是9_1，則直接讀取ASDU數(shù)目，每個ASDU中的采樣頻率，采樣序列編號以及電測量等值；如果不是9-1，則根據(jù)svID標識后以及Sequence of Data標識前的內(nèi)容甄別是IEC61850 9_2還是簡化版本9-2LE，如果是9-2LE則直接讀取每個ASDU的采樣序列編號以及電測量等值；如果是IEC61850 9_2，還需要跳過多余的標識長度，并讀取采樣頻率值，以及每個ASDU的采樣序列編號以及電測量等值。通過上述過程，無論報文類型和參數(shù)的變化，DSP都能夠自動進行正確的解析，而無須額外的配置操作，大大增加了表計的靈活性，減少了配置維護工作量及相應帶來的設(shè)計維護成本。
權(quán)利要求
1.一種用于數(shù)字量輸入電能表的報文自適應方法，其特征在于按照以下步驟進行 (一)、從報文頭部開始搜索處于VLAN標識后的以太網(wǎng)標識字0x88BA，搜索到該標識字時進入第(二)步； (二)、識別采樣報文是IEC618509-1、IEC61850 9-2和9-2LE中的哪一種； 如果本步驟中識別為IEC61850 9-1類型報文，則根據(jù)IEC61850 9-1標準協(xié)議推算出對應的ASDU數(shù)目，并對每一個ASDU進行循環(huán)解析，推算出對應ASDU中各參數(shù)的相對位置，并讀出采樣頻率值，根據(jù)報文中的采樣序列編號判定是否出現(xiàn)丟幀，并讀出報文中的電壓、電流采樣值，當達到ASDU最大數(shù)目時，過程層采樣報文解析結(jié)束； 如果本步驟中識別為IEC61850 9-2或者IEC61850 9-2 LE類型報文，則在APDU標識位置后，讀出報文中的ASDU數(shù)目參數(shù)，并對每一個ASDU進行循環(huán)解析，在對ASDU進行循環(huán)解析過程中，同時進行屬于IEC61850 9-2和IEC61850 9-2LE報文類型的哪一種識別處 理，所述識別處理過程包括分別從每個ASDU中svID標識位置處開始向報文尾部搜索，一直搜索到 Sequence of Data 標識出現(xiàn)，期間如果發(fā)現(xiàn)了 datset、smpCnt、confRev、refrTm、smpSynch和smpRate全部六個標識，則判定報文協(xié)議為IEC61850 9-2,進入第(三)步，若僅發(fā)現(xiàn)smpCnt、confRev、smpSynch三個標識，則判定報文協(xié)議為IEC61850 9-2LE,讀出smpCnt標識位置后的采樣序列編號,從smpSynch標識后開始搜索Sequence of Data標識，進入第(四)步； (三)、讀出采樣率標識smpRate后的采樣頻率值及smpCnt標識位置后的采樣序列編號，跳過其他的標識內(nèi)容，從smpRate標識后開始搜索Sequence of Data標識，然后進入第(四)步; (四)、讀出Sequenceof Data標識后的電壓、電流采樣值,根據(jù)smpCnt標識位置后的采樣序列編號判定是否出現(xiàn)丟幀；當報文中所有的ASDU都被解析完，報文解析結(jié)束。
2.如權(quán)利要求I所述的用于數(shù)字量輸入電能表的報文自適應方法，其特征在于 第(二)步中識別采樣報文過程包括對采樣報文中以太網(wǎng)標識字OxSSBA后的第八個字節(jié)進行甄別，并根據(jù)協(xié)議的APDU標識進行判定。
3.如權(quán)利要求I所述的用于數(shù)字量輸入電能表的報文自適應方法，其特征在于第(二)步中如果出現(xiàn)丟幀，進行丟幀補償算法處理，然后進行下一個ASDU的解析；如果未出現(xiàn)丟幀，進行下一個ASDU的解析。
4.如權(quán)利要求I所述的用于數(shù)字量輸入電能表的報文自適應方法，其特征在于第(四)步中如果出現(xiàn)丟幀，進行丟幀補償算法處理，然后進行下一個ASDU的解析；如果未出現(xiàn)丟幀，進行下一個ASDU的解析。
5.如權(quán)利要求I或2或3或4所述的用于數(shù)字量輸入電能表的報文自適應方法，其特征在于所述的數(shù)字量輸入電能表包括主CPU單元(I )，主CPU單元(I)連接有數(shù)字信號處理芯片(2)，所述數(shù)字信號處理芯片(2)分別連接有第一網(wǎng)絡(luò)物理層芯片(3)和flash芯片(10);所述第一網(wǎng)絡(luò)物理層芯片(3)連接有第一光纖以太網(wǎng)接口(5);所述主CPU單元(I)還連接有第二網(wǎng)絡(luò)物理層芯片(4)，該第二物理層芯片(4)連接有第二光纖以太網(wǎng)接口(6)。
全文摘要
本發(fā)明是一種用于數(shù)字量輸入電能表的報文自適應方法，首先進行VLAN標識長度自適應處理，如果識別為IEC618509-2(LE)類型報文，則在APDU標識位置后，讀出報文中的ASDU數(shù)目參數(shù)，并對每一個ASDU進行循環(huán)解析。若識別為IEC618509-1類型報文，則根據(jù)IEC618509-1標準協(xié)議推算出對應的ASDU數(shù)目，并對每一個ASDU進行循環(huán)解析，推算出對應ASDU中各參數(shù)的相對位置并讀出采樣頻率值，判定是否出現(xiàn)丟幀以及讀出報文中的電壓、電流采樣值。使得數(shù)字量輸入電能表能夠自動適應IEC61850過程層采樣報文的變化，而不需要人工配置，從而降低表計的維護成本。
文檔編號H04L29/08GK102752382SQ201210223750
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月2日
發(fā)明者吳章憲, 胡春華, 蔣劍躍, 陳杰 申請人:煙臺東方威思頓電氣有限公司