一种用于数字量输入电能表的报文自适应方法

1.一种用于数字量输入电能表的报文自适应方法，其特征在于按照以下步骤进行：
（一）、从报文头部开始搜索处于VLAN标识后的以太网标识字0x88BA，搜索到该标识字时进入第（二）步；
（二）、根据以太网标识字0x88BA及APDU标识识别采样报文是IEC61850 9-1、IEC61850
9-2和IEC61850 9-2LE中的哪一种；
如果本步骤中识别为IEC61850 9-1类型报文，则根据IEC61850 9-1标准协议推算出对应的ASDU数目，并对每一个ASDU进行循环解析，推算出对应ASDU中各参数的相对位置，并读出采样频率值，根据报文中的采样序列编号判定是否出现丢帧，并读出报文中的电压、电流采样值，当达到ASDU最大数目时，过程层采样报文解析结束；
如果本步骤中识别为IEC61850 9-2 或者IEC61850 9-2 LE类型报文，则在APDU标识位置后，读出报文中的ASDU数目参数，并对每一个ASDU进行循环解析，在对ASDU进行循环解析过程中，同时进行属于IEC61850 9-2和IEC61850 9-2LE报文类型的哪一种识别处理，所述识别处理过程包括分别从每个ASDU中svID标识位置处开始向报文尾部搜索，一直搜索到Sequence of Data标识出现，期间如果发现了datset、smpCnt、confRev、refrTm、smpSynch和smpRate全部六个标识，则判定报文协议为IEC61850 9-2，进入第（三）步，若仅发现smpCnt、confRev、smpSynch三个标识，则判定报文协议为IEC61850 9-2LE，读出smpCnt标识位置后的采样序列编号，从smpSynch标识后开始搜索Sequence of Data标识，进入第（四）步；
（三）、读出采样率标识smpRate后的采样频率值及smpCnt标识位置后的采样序列编号，跳过其他的标识内容，从smpRate标识后开始搜索Sequence of Data标识，然后进入第（四）步；
（四）、读出Sequence of Data标识后的电压、电流采样值，根据smpCnt标识位置后的采样序列编号判定是否出现丢帧；当报文中所有的ASDU都被解析完，报文解析结束。
2.如权利要求1所述的用于数字量输入电能表的报文自适应方法，其特征在于：第（二）步中识别采样报文过程包括对采样报文中以太网标识字0x88BA后的第八个字节进行甄别，并根据协议的APDU标识进行判定。
3.如权利要求1所述的用于数字量输入电能表的报文自适应方法，其特征在于：第（二）步中如果出现丢帧，进行丢帧补偿算法处理，然后进行下一个ASDU的解析；如果未出现丢帧，进行下一个ASDU的解析。
4.如权利要求1所述的用于数字量输入电能表的报文自适应方法，其特征在于：第（四）步中如果出现丢帧，进行丢帧补偿算法处理，然后进行下一个ASDU的解析；如果未出现丢帧，进行下一个ASDU的解析。
5.如权利要求1或2或3或4所述的用于数字量输入电能表的报文自适应方法，其特征在于：所述的数字量输入电能表包括主CPU单元（1），主CPU单元（1）连接有数字信号处理芯片（2），所述数字信号处理芯片（2）分别连接有第一网络物理层芯片（3）和flash芯片（10）；所述第一网络物理层芯片（3）连接有第一光纤以太网接口（5）；所述主CPU单元（1）还连接有第二网络物理层芯片（4），该第二网络物理层芯片（4）连接有第二光纤以太网接口（6）。

一种用于数字量输入电能表的报文自适应方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种用于数字量输入电能表的报文自适应方法，具体涉及一种应用在IEC61850标准基础的0.2S级数字量输入电能表上，使这种电能表具备自动识别IEC61850 \n9-1,9-2,9-2LE等三种过程层采样报文功能，并能够自适应报文参数的改变的采样报文识别方法。\n背景技术\n[0002] 随着智能电网的发展，变电站数字化和智能化已经成为一种趋势。数字化变电站不同于传统变电站，其架构在IEC61850标准基础上，采用过程层、间隔层和站控层的三层结构，在前端用电子式互感器取代了传统互感器，因此能够支持光纤接入的数字量输入电能表也取代了传统电能表在数字化变电站中的应用地位。由于不同的数字化变电站对IEC61850的支持存在一定的差异，比如有的站支持IEC61850 9-1的过程层采样报文协议，有的则支持IEC61850 9-2或者9-2LE，或者在ASDU数目、脉冲同步方式等参数上有所不同，有的站中存在交换机模式与非交换机模式，即交换机会保留报文中的VLAN标识或者过滤掉，造成采样报文长度变化。\n[0003] 上述问题都会导致数字量输入电能表频繁地配置参数，目前已有一种配置方法是直接将合并单元的SCD配置文件下到表计中进行解析，但这只适用于部分支持站控层协议的数字量输入电能表，并且对SCD文件的解析需要购买第三方的程序包，进而增加表计成本。现有的另外一种配置方法就是人工现场配置，但由于需要配置的参数比较多，这种方法工作量较大，导致维护成本增加。由于电能表产品不同于数字化变电站中其他设备，其对成本控制要求较高，过于复杂的参数配置工作会使得数字量输入电能表的设计和维护成本增加，不利于成本的严格控制。\n发明内容\n[0004] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于数字量输入电能表的报文自适应方法，使得数字量输入电能表能够自动适应IEC61850过程层采样报文的变化，而不需要人工配置，从而降低表计的维护成本。\n[0005] 为了解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案。\n[0006] 一种用于数字量输入电能表的报文自适应方法，其特征在于按照以下步骤进行：\n[0007] （一）、从报文头部开始搜索处于VLAN标识后的以太网标识字0x88BA，搜索到该标识字时进入第（二）步；\n[0008] （二）、识别采样报文是IEC61850 9-1、IEC61850 9-2和9-2LE中的哪一种；\n[0009] 如果本步骤中识别为IEC61850 9-1类型报文，则根据IEC61850 9-1标准协议推算出对应的ASDU数目，并对每一个ASDU进行循环解析，推算出对应ASDU中各参数的相对位置，并读出采样频率值，根据报文中的采样序列编号判定是否出现丢帧，并读出报文中的电压、电流采样值，当达到ASDU最大数目时，过程层采样报文解析结束；\n[0010] 如果本步骤中识别为IEC61850 9-2 或者IEC61850 9-2 LE类型报文，则在APDU标识位置后，读出报文中的ASDU数目参数，并对每一个ASDU进行循环解析，在对ASDU进行循环解析过程中，同时进行属于IEC61850 9-2和IEC61850 9-2LE报文类型的哪一种识别处理，所述识别处理过程包括分别从每个ASDU中svID标识位置处开始向报文尾部搜索，一直搜索到Sequence of Data标识出现，期间如果发现了datset、smpCnt、confRev、refrTm、smpSynch和smpRate全部六个标识，则判定报文协议为IEC61850 9-2，进入第（三）步，若仅发现smpCnt、confRev、smpSynch三个标识，则判定报文协议为IEC61850 9-2LE，读出smpCnt标识位置后的采样序列编号，从smpSynch标识后开始搜索Sequence of Data标识，进入第（四）步；\n[0011] （三）、读出采样率标识smpRate后的采样频率值及smpCnt标识位置后的采样序列编号，跳过其他的标识内容，从smpRate标识后开始搜索Sequence of Data标识，然后进入第（四）步；\n[0012] （四）、读出Sequence of Data标识后的电压、电流采样值，根据smpCnt标识位置后的采样序列编号判定是否出现丢帧；当报文中所有的ASDU都被解析完，报文解析结束。\n[0013] 第（二）步中识别采样报文过程包括对采样报文中以太网标识字0x88BA后的第八个字节进行甄别，并根据协议的APDU标识进行判定。\n[0014] 第（二）步中如果出现丢帧，进行丢帧补偿算法处理，然后进行下一个ASDU的解析；\n如果未出现丢帧，进行下一个ASDU的解析。\n[0015] 第（四）步中如果出现丢帧，进行丢帧补偿算法处理，然后进行下一个ASDU的解析；\n如果未出现丢帧，进行下一个ASDU的解析。\n[0016] 所述的数字量输入电能表包括主CPU单元（1），主CPU单元（1）连接有数字信号处理芯片（2），所述数字信号处理芯片（2）分别连接有第一网络物理层芯片（3）和flash芯片（10）；所述第一网络物理层芯片（3）连接有第一光纤以太网接口（5）；所述主CPU单元（1）还连接有第二网络物理层芯片（4），该第二物理层芯片（4）连接有第二光纤以太网接口（6）。\n[0017] 本发明的积极效果在于：\n[0018] 第一、采用本发明的方法，数字量输入电能表能够自动识别IEC61850 9-1，9-2以及9-2LE报文，从而在支持其中任何一个协议的数字化变电站中，该表都不需要更改配置。\n[0019] 第二、采用本方法的数字量输入电能表能够自动适应有VLAN标识的报文与没有VLAN标识的报文，而不需要现场根据不同的交换机模式类型再去进行人工设置。\n[0020] 第三、采用本方法的数字量输入电能表适应IEC61850 9-1,9-2以及9-2LE任何一种报文的ASDU数目、采样频率、丢帧量的变化。\n[0021] 第四、使用本方法的数字量输入电能表只需要对MAC地址以及9-2报文中的电压、电流测量值相对位置等两个常规参数进行配置，而无需更多的配置工作，在不增加设计成本的情况下，提高了设备的灵活性，并大大减少了参数配置的工作量，进而降低了设备的维护成本。\n[0022] 本发明的方法还具有操作简单，CPU负担较小等特点，可以应用在不同的数字量输入电能表平台上。\n附图说明\n[0023] 图1是本发明的方法步骤流程图。\n[0024] 图2是本发明一种数字量输入电能表的总电气结构示意图。\n[0025] 图3是本发明一种数字量输入电能表的前面板单元示意图。\n具体实施方式\n[0026] 下面结合附图和具体实施方式详细说明本发明。\n[0027] 参照图1本发明的方法按照以下步骤进行：\n[0028] （一）、从报文头部开始搜索处于VLAN标识后的以太网标识字0x88BA，搜索到该标识字时进入第（二）步。\n[0029] （二）、识别采样报文是IEC61850 9-1、IEC61850 9-2和9-2LE中的哪一种。识别过程包括对采样报文中以太网标识字0x88BA后的第八个字节进行甄别，并根据协议的APDU标识进行判定。\n[0030] 如果本步骤中识别为IEC61850 9-1类型报文，则根据IEC61850 9-1标准协议推算出对应的ASDU数目，并对每一个ASDU进行循环解析，推算出对应ASDU中各参数的相对位置，并读出采样频率值，根据报文中的采样序列编号判定是否出现丢帧，并读出报文中的电压、电流采样值。\n[0031] 如果出现丢帧，进行丢帧补偿算法处理，然后进行下一个ASDU的解析；如果未出现丢帧，进行下一个ASDU的解析。\n[0032] 当达到ASDU最大数目时，过程层采样报文解析结束。\n[0033] 如果本步骤中识别为IEC61850 9-2 或者IEC61850 9-2 LE类型报文，则在APDU标识位置后，读出报文中的ASDU数目参数，并对每一个ASDU进行循环解析。在对ASDU进行循环解析过程中，同时进行属于IEC61850 9-2和IEC61850 9-2LE报文类型的哪一种识别处理。\n[0034] 所述识别处理过程包括分别从每个ASDU中svID标识位置处开始向报文尾部搜索，一直搜索到Sequence of Data标识出现，期间如果发现了datset、smpCnt、confRev、refrTm、smpSynch和smpRate全部六个标识，则判定报文协议为IEC61850 9-2，进入第（三）步。若仅发现smpCnt、confRev、smpSynch三个标识，则判定报文协议为IEC61850 9-2LE，读出smpCnt标识位置后的采样序列编号，从smpSynch标识后开始搜索Sequence of Data标识，进入第（四）步。\n[0035] （三）、读出采样率标识smpRate后的采样频率值及smpCnt标识位置后的采样序列编号，跳过其他的标识内容，从smpRate标识后开始搜索Sequence of Data标识，然后进入第（四）步。\n[0036] （四）、读出Sequence of Data标识后的电压、电流采样值，根据smpCnt标识位置后的采样序列编号判定是否出现丢帧。\n[0037] 如果出现丢帧，进行丢帧补偿算法处理，然后进行下一个ASDU的解析。如果未出现丢帧，进行下一个ASDU的解析。\n[0038] 当报文中所有的ASDU都被解析完，报文解析结束。\n[0039] 参照图2、图3，在本数字量输入电能表实施例中，主CPU单元1包含一块200MHZ ARM9处理器。主CPU单元1通过SPI总线连接DSP高速三十二位数字信号处理芯片2，所述数字信号处理芯片2连接有第一网络物理层芯片3和flash芯片10。所述第一网络物理层芯片3连接有第一光纤以太网接口5。所述主CPU单元1还直接连接有第二网络物理层芯片4，该第二物理层芯片4连接有第二光纤以太网接口6。所述主CPU单元1通过串行总线连接用于电表低功耗操作的十六位单片机7。所述主CPU单元1还通过并行排线连接有显示单元8。\n[0040] 如图3所示，所述显示单元8包括分别与所述主CPU单元1连接的点阵液晶屏8-1和两个功能按键8-2，还包括一路RS232维护口和一路USB接口8-3。所述的显示单元8中的点阵液晶屏8-1通过并行总线与主CPU单元1连接，两个功能键8-2通过IO口与主CPU单元1连接，两个功能键8-2还通过IO口分别与十六位单片机7相连接。主CPU单元1还通过串行总线连接有扩展通讯单元9，所述的扩展通讯单元9包含两路 RS485接口和一路RS232接口。所述主CPU单元1还通过并行总线连接有分别用于重要参数保存以及数据停电转存的NAND FLASH芯片11和铁电存储芯片12。\n[0041] 本发明主要通过第一光纤接口5以及第一网络物理层芯片3接收光纤以太网中的电测量数字信号，并在数字信号处理芯片2中解析报文规约，并进行瞬时量及电量计算。主CPU单元1通过SPI总线接收DSP处理器中电量计算结果，并进行电能量数据处理、存储、显示以及IEC61850站控层规约通信操作。主CPU单元1还负责通过第二网络物理层芯片4与第二光纤以太网接口6与站控层系统进行交互，并进行IEC61850模型解析工作。主CPU单元1通过显示单元8将电能计量结果进行显示，并通过监视显示单元8中的功能键8-2进行参数设置及轮显等工作。主CPU单元1通过扩展通信单元9可扩展两路RS485接口、一路RS232接口。十六位单片机7负责在掉电时接管整个表计工作，通过监视显示单元8中的功能键8-2完成停电唤醒，停电抄表等一系列工作。\n[0042] 所述主CPU单元1采用AT91SAM9260 ARM9芯片，所述数字信号处理芯片2采用\n400MHZ ADSBF518 DSP。本发明的方法运行在数字信号处理芯片2中，当数字量输入电能表的光纤以太网接口接收到对应MAC地址的过程层采样报文时，报文经过网络物理层芯片处理后，传输给ADSBF518 DSP，并在DSP中产生中断。DSP则根据图1所示流程，从报文头处开始搜索以太网标识0x88BA，而不论报文中VLAN标识位置处的字节长度长或是短，只要搜索到以太网标识0x88BA，之后的内容都能正确识别，从而VLAN标识的影响被消除掉了。之后，DSP根据APDU标识来甄别报文是否为IEC61850 9-1，如果是9-1，则直接读取ASDU数目，每个ASDU中的采样频率，采样序列编号以及电测量等值；如果不是9-1，则根据svID标识后以及Sequence of Data标识前的内容甄别是IEC61850 9-2还是简化版本9-2LE，如果是9-2LE则直接读取每个ASDU的采样序列编号以及电测量等值；如果是IEC61850 9-2，还需要跳过多余的标识长度，并读取采样频率值，以及每个ASDU的采样序列编号以及电测量等值。\n[0043] 通过上述过程，无论报文类型和参数的变化，DSP都能够自动进行正确的解析，而无须额外的配置操作，大大增加了表计的灵活性，减少了配置维护工作量及相应带来的设计维护成本。