适用于传统微机实验设备的92LE报文实现方法.pdf

本发明公开了一种适用于传统微机实验设备的9-2LE报文实现方法，包括：S1、确定传统电力微机实验设备的功能和相关配置参数；S2、根据9-2LE规约定义好长度，按照规约定义填充离线配置信息；S3、将静态配置的9-2LE报文模板信息下载到传统电力微机实验设备中；S4、当传统电力微机实验设备上电后，调用该模板信息，并根据传统电力微机实验设备内部信息配置9-2LE报文模板中的源MAC地址信息、目的MAC地址信息和svID信息；S5、生成所述传统电力微机实验设备的9-2LE报文模板，并根据所采集的电气量在9-2LE报文中的位置直接进行填充或提取。本发明方法具有简单、高效的特点，为传统电力微机实验设备实现9-2LE报文提供一种简便方法。

权利要求书1.  适用于传统微机实验设备的9-2LE报文实现方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：S1、确定传统电力微机实验设备的功能和相关配置参数；S2、根据9-2LE规约定义好长度，按照规约定义填充离线配置信息；S3、将静态配置的9-2LE报文模板信息下载到传统电力微机实验设备中；S4、当传统电力微机实验设备上电后，调用该模板信息，并根据传统电力微机实验设备内部信息配置9-2LE报文模板中的源MAC地址信息、目的MAC地址信息和svID信息；S5、生成所述传统电力微机实验设备的9-2LE报文模板，并根据所采集的电气量在9-2LE报文中的位置直接进行填充或提取。2.  根据权利要求1所述的适用于传统微机实验设备的9-2LE报文实现方法，其特征在于：步骤S2所述按照规约定义填充离线配置信息，具体如下：在Priority字段中，TPID填充值为9-2LE规定的0x8100，报文权限User Priority默认填充为4，CFI和VID默认填充为0；在以太网信息字Ethernet type填充为9-2LE所属以太网类型0x88BA；根据9-2LE规定，APPID定义为0x4000；采样值80点一周波的报文规定APDU包含1个ASDU，采样值为256点每周波的报文规定APDU包含8个ASDU，则字段Length根据后续字节数算出为109；对于APDU的填充信息包括：noASDU、confRev和smpSynch，其中noASDU的只填充为1或8，confRev默认填充为1，考虑传统电力微机实验设备不配备时间同步功能，smpSynch采样时间同步标志填充为2；对于APDU进行ASN.1编码过程中的Tag信息和length信息，每个Tag信息根据ASDU字段已作规定，length信息根据后续报文长度算出其值，以提前完成填充。3.  根据权利要求1所述的适用于传统微机实验设备的9-2LE报文实现方法，其特征在于：步骤S3所述svID信息填充模板为：xxxxMUnn/LLN0$PhsMeasl，其中xxxx代表客户实例化标识，由数字或字母组成；nn是实例化序号，取值范围是01～99，传统电力微机实验设备根据自身的名称配置信息填充好xxxx和nn内容。4.  根据权利要求1-3任一项所述的适用于传统微机实验设备的9-2LE报文实现方法，其特征在于：步骤S5通过9-2LE报文发送模块和9-2LE报文接收模块实现。5.  根据权利要求4所述的适用于传统微机实验设备的9-2LE报文实现方法，其特征在于：所述9-2LE报文发送模块的实现过程如下：1)在初始化阶段，填充报文常量域，从而生成9-2LE报文模板；2)在9-2LE报文发送过程中，利用实验平台电力一次系统和传统电力微机实验设备的数据采集功能，以数字化方式采集电气量；3)将数字化的电气量数值和报文序号信息分别填充到9-2LE报文的DataSet域和SmpCnt字段，生成完整的9-2LE报文；4)发送完整的9-2LE报文。6.  根据权利要求5所述的适用于传统微机实验设备的9-2LE报文实现方法，其特征在于：步骤1)所述在初始化阶段，填充报文常量域，从而生成9-2LE报文模板，具体如下：在初始化阶段，通过位寻址的方式，确定常量域在报文中的分布情况，将相应的常量值以及报文序号信息对应填充到常量域区段中，进行初始赋值，只剩下变量域的内容不进行填充，从而生成9-2LE报文模板。7.  根据权利要求6所述的适用于传统微机实验设备的9-2LE报文实现方法，其特征在于：步骤2)所述利用实验平台电力一次系统和传统电力微机实验设备的数据采集功能，以数字化方式采集电气量，具体如下：根据IEC61850-9-2LE规定，采样频率为一周波80或256个采样点，结合控制器运行频率，设置传统电力微机实验设备控制器的中断时钟定时器的采样周期，使得中断时间定时器最接近于IEC61850要求的250μs和78.125μs，或是250μs和78.125μs的整数倍数；当受限于控制器运行速率或模式转换器速率过低导致一个周波无法采集完整80或256个采样点时，其他的采样点采用中间插值法通过运算方法实现；传统电力微机实验设备运行后，通过模式转换方法将电力一次系统的电气量数值采集到传统电力微机实验设备中，根据采样值所对应的9-2LE报文模板中的具体位置，将电气量数值填充到9-2LE报文模板对应的位置中。8.  根据权利要求4所述的适用于传统微机实验设备的9-2LE报文实现方法，其特征在于：所述9-2LE报文接收模块的实现过程如下：1)接收9-2LE报文发送模块发送的9-2LE报文；2)确定变量域在9-2LE报文中的位置；3)直接从变量域提取相应的电气量；4)将电气量存入数据存储器。

说明书适用于传统微机实验设备的9-2LE报文实现方法
技术领域
本发明涉及一种9-2LE报文实现方法，尤其是一种适用于传统微机实验设备的9-2LE报文实现方法。属于遵循IEC61850标准的电力系统数字化领域。
背景技术
IEC61850协议是电力系统数字化的重要标准。在IEC61850协议中，电力系统的电流和电压等电气量信息就地采集后，经通信网络方式以IEC61850-9-2LE报文(简称9-2LE报文)形式传送。目前培训、教育等实验设备中存在大量的传统电力微机实验设备，这些传统电力微机实验设备连接到电力一次系统模型，传统电力微机实验设备通过互感器采集电力一次系统的电流和电压等电气量，将电气模拟量经模数转换形成数字量后做进一步处理。但由于传统电力微机实验设备报文处理和通信能力较弱，基本不具有面向对象等能力，很难实现9-2LE报文涉及的数据和通信模型与服务、文件配置等内容。9-2LE报文基于ASN.1标记语言和BER基本编码规则，涉及BER的ASN.1语法编译器及编解码器等较为复杂功能。传统电力微机实验设备通常采用性能较低的控制器，难以实现经典的ASN.1编码方式所需的存储和数据处理能力，再加上9-2LE报文的强实时性要求，实现难度更大。
综上所述，由于9-2LE报文的经典实现方法涉及较为复杂的ASN.1编码和解码，当前大量传统电力微机实验设备受限于控制器性能不易实现9-2LE报文。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供一种适用于传统微机实验设备的9-2LE报文实现方法，该方法针对传统电力微机实验设备性能较低而难以实现9-2LE报文，具有简单、高效的特点，为传统电力微机实验设备实现9-2LE报文提供一种简便方法。
本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：
适用于传统微机实验设备的9-2LE报文实现方法，所述方法包括以下步骤：
S1、确定传统电力微机实验设备的功能和相关配置参数；
S2、根据9-2LE规约定义好长度，按照规约定义填充离线配置信息；
S3、将静态配置的9-2LE报文模板信息下载到传统电力微机实验设备中；
S4、当传统电力微机实验设备上电后，调用该模板信息，并根据传统电力微机实验设备内部信息配置9-2LE报文模板中的源MAC地址信息、目的MAC地址信息和svID信息；
S5、生成所述传统电力微机实验设备的9-2LE报文模板，并根据所采集的电气量在9-2LE报文中的位置直接进行填充或提取。
作为一种实施方案，步骤S2所述按照规约定义填充离线配置信息，具体如下：
在Priority字段中，TPID填充值为9-2LE规定的0x8100，报文权限User Priority默认填充为4，CFI和VID默认填充为0；在以太网信息字Ethernet type填充为9-2LE所属以太网类型0x88BA；根据9-2LE规定，APPID定义为0x4000；采样值80点一周波的报文规定APDU包含1个ASDU，采样值为256点每周波的报文规定APDU包含8个ASDU，则字段Length根据后续字节数算出为109；对于APDU的填充信息包括：noASDU、confRev和smpSynch，其中noASDU的只填充为1或8，confRev默认填充为1，考虑传统电力微机实验设备不配备时间同步功能，smpSynch采样时间同步标志填充为2；对于APDU进行ASN.1编码过程中的Tag信息和length信息，每个Tag信息根据ASDU字段已作规定，length信息根据后续报文长度算出其值，以提前完成填充。
作为一种实施方案，步骤S3所述svID信息填充模板为：xxxxMUnn/LLN0＄PhsMeas1，其中xxxx代表客户实例化标识，由数字或字母组成；nn是实例化序号，取值范围是01～99，传统电力微机实验设备根据自身的名称配置信息填充好xxxx和nn内容。
作为一种实施方案，步骤S5通过9-2LE报文发送模块和9-2LE报文接收模块实现。
作为一种实施方案，所述9-2LE报文发送模块的实现过程如下：
1)在初始化阶段，填充报文常量域，从而生成9-2LE报文模板； 
2)在9-2LE报文发送过程中，利用实验平台电力一次系统和传统电力微机实验设备的数据采集功能，以数字化方式采集电气量；
3)将数字化的电气量数值和报文序号信息分别填充到9-2LE报文的DataSet域和SmpCnt字段，生成完整的9-2LE报文；
4)发送完整的9-2LE报文。
作为一种实施方案，步骤1)所述在初始化阶段，填充报文常量域，从而生成9-2LE报文模板，具体如下：
在初始化阶段，通过位寻址的方式，确定常量域在报文中的分布情况，将相应的 常量值以及报文序号信息对应填充到常量域区段中，进行初始赋值，只剩下变量域的内容不进行填充，从而生成9-2LE报文模板。
作为一种实施方案，步骤2)所述利用实验平台电力一次系统和传统电力微机实验设备的数据采集功能，以数字化方式采集电气量，具体如下：
根据IEC61850-9-2LE规定，采样频率为一周波80或256个采样点，结合控制器运行频率，设置传统电力微机实验设备控制器的中断时钟定时器的采样周期，使得中断时间定时器最接近于IEC61850要求的250μs和78.125μs，或是250μs和78.125μs的整数倍数；当受限于控制器运行速率或模式转换器速率过低导致一个周波无法采集完整80或256个采样点时，其他的采样点采用中间插值法通过运算方法实现；
传统电力微机实验设备运行后，通过模式转换方法将电力一次系统的电气量数值采集到传统电力微机实验设备中，根据采样值所对应的9-2LE报文模板中的具体位置，将电气量数值填充到9-2LE报文模板对应的位置中。
作为一种实施方案，所述9-2LE报文接收模块的实现过程如下：
1)接收9-2LE报文发送模块发送的9-2LE报文；
2)确定变量域在9-2LE报文中的位置；
3)直接从变量域提取相应的电气量；
4)将电气量存入数据存储器。
本发明相对于现有技术具有如下的有益效果：
本发明方法将传统电力微机实验设备的9-2LE报文做成模板，根据各报文域在模板中的固定位置，利用9-2LE报文各个报文域在报文中的固定位置，直接进行关键内容的填充和提取，实现方法简单、高效，为传统电力微机实验设备实现9-2LE报文提供一种简便方法。
附图说明
图1为本发明实施例1的9-2LE报文实现方法流程图。
图2为本发明实施例1的IEC61850-9-2LE报文结构图。
图3为本发明实施例1的9-2LE报文实现方法中9-2LE报文发送模块流程图。
图4为本发明实施例1的9-2LE报文实现方法中9-2LE报文接收模块流程图。
具体实施方式
实施例1：
传统电力微机实验设备在投入运行前，就确定了数据采集对象和网络地址等信息，再加上9-2LE报文表征报文性质的固定内容，除了9-2LE报文变量域中数字化的电气量数值以及报文序号等动态变化的参数，9-2LE报文常量域中的内容预先可以知道，且常量域所处的报文位置也可以预先知道。因此利用上述特性，可以将9-2LE报文做成该传统电力微机实验设备的9-2LE模板，传统电力微机实验设备运行过程中，预先离线设置好并将报文模板保存于控制器内，避免了传统电力微机实验设备的处理器在发送报文时临时生成这些内容，减少处理能力较弱的传统电力微机实验设备的负担。需要处理9-2LE报文时，传统电力微机实验设备只需从内存中调取已离线配置好的9-2LE模版，并对照该模板处理对应的9-2LE报文，采用对照模板进行直接填充或提取对应内容的办法，避免ASN.1编解码方法。
如图1所示，本实施例的9-2LE报文实现方法包括以下步骤：
S1、确定传统电力微机实验设备的功能和相关配置参数；
传统电力微机实验设备的功能主要包括电气量采集和通信，即相关的配置参数为电气量采集信息和通信配置信息，电气量采集信息涵盖所保护的一次电力设备的电气量值、品质(Quality)和对时脉冲；通信配置信息包括本地MAC地址和目的MAC地址，svID根据9-2LE模板配置其标识和实例序号。
S2、根据9-2LE规约定义好长度，按照规约定义填充离线配置信息，做成所述传统电力微机实验设备的9-2LE报文模板；
根据9-2LE规约定义好长度，按照规约定义填充离线配置信息如图2所示，在Priority(优先级标识)字段中，TPID填充值为9-2LE规定的0x8100，报文权限User Priority默认填充为4，CFI和VID默认填充为0；在以太网信息字Ethernet type(以太网类型)填充为9-2LE所属以太网类型0x88BA；根据9-2LE规定，APPID定义为0x4000；采样值80点一周波的报文规定APDU(Application Protocol Data Uni，应用协议数据单元)包含一个ASDU(Application Service Data Unit，应用服务数据单元)，采样值为256点每周波的报文规定APDU包含8个ASDU，则字段Length(长度)根据后续字节数算出为109；对于APDU的填充信息包括：noASDU、confRev和smpSynch，其中noASDU的只填充为1(80点/周波)或8(256点/周波)，confRev默认填充为1，考虑传统电力微机实验设备不配备时间同步功能，smpSynch采样时间同步标志填充为2；对于APDU进行ASN.1编码过程中的Tag信息和length信息，每个Tag信息根据ASDU字段已作规定，length信息根据后续报文长度算出其值，以提前完成填充。至此，离线配置信息(也就是静态配置信息)填充完毕，后续如MAC地址、svID、采样值等配置信息根据传统电力微机实验设备的需要进行动态配置；
S3、将静态配置的9-2LE报文模板信息下载到传统电力微机实验设备中；
S4、当传统电力微机实验设备上电后，调用该模板信息，并根据传统电力微机实验设备内部信息配置9-2LE报文模板中的源MAC地址信息、目的MAC地址信息和svID信息；svID信息填充模板为：xxxxMUnn/LLN0$PhsMeas1，其中xxxx代表客户实例化标识，由数字或字母组成；nn是实例化序号，取值范围是01～99，传统电力微机实验设备根据自身的名称配置信息填充好xxxx和nn内容；
S5、生成所述传统电力微机实验设备的9-2LE报文模板，并根据所采集的电气量在9-2LE报文中的位置直接进行填充或提取，该步骤通过9-2LE报文发送模块和9-2LE报文接收模块实现；
9-2LE报文发送模块的实现过程如图3所示，如下： 
9-2LE报文具体组织过程中，根据9-2LE报文特点，由于报文中确定区段对应常量还是变量是可以确定的，因此可以避免IEC61850-9-2LE原来的ASN.1编码方法，将9-2LE报文做成模板式的报文内容，采用直接填充对应内容的办法。
1)在初始化阶段，填充报文常量域，生成9-2LE报文模板，具体为：
在初始化阶段，通过位寻址的方式，确定常量域在报文中的分布情况，将相应的常量值以及报文序号信息对应填充到常量域区段中，进行初始赋值，只剩下变量域的内容不进行填充，从而生成9-2LE报文模板。
2)在9-2LE报文发送过程中，利用实验平台电力一次系统和传统电力微机实验设备的数据采集功能，以数字化方式采集电气量，具体为：
根据IEC61850-9-2LE规定，采样频率为一周波80或256个采样点，结合控制器运行频率，设置传统电力微机实验设备控制器的中断时钟定时器的采样周期，使得中断时间定时器最接近于IEC61850要求的250μs和78.125μs，或是250μs和78.125μs的整数倍数；当受限于控制器运行速率或模式转换器速率过低导致一个周波无法采集完整80或256个采样点时，其他的采样点采用中间插值法通过运算方法实现；
传统电力微机实验设备运行后，通过模式转换方法将电力一次系统的电气量数值采集到传统电力微机实验设备中，根据采样值所对应的9-2LE报文模板中的具体位置，将电气量数值填充到9-2LE报文模板对应的位置中；
上述传统电力微机实验设备的中断定时处理程序，设置软件累加器，用以9-2LE报文的计数，传统电力微机实验设备中的计数器的值到门槛值触发9-2LE报文发送功能，并将装置中smpCnt的值加1(累计到1秒的时间，smpCnt值清零重新累加计数)。
3)将数字化的电气量数值和报文序号信息对应填充到9-2LE报文的变量域，通过生成的9-2LE报文模板将信息直接填充到9-2LE报文的对应位置，由于在9-2LE报文发送前已经生成初始模板，只留下变量域的值未填充，待电气量数值及报文序号变量 信息采集好后再分别填充到变量域的相应区段(DataSet域和SmpCnt字段)，生成完整的9-2LE报文，从而实现高效的9-2LE报文组帧方法；
4)发送完整的9-2LE报文。
9-2LE报文接收模块的实现过程如图4所示，如下： 
1)接收9-2LE报文发送模块发送的9-2LE报文；
2)确定变量域在9-2LE报文中的位置；
3)根据传统电力微机实验设备的9-2LE报文模板中报文域的位置，从所接收的报文中对应的位置，直接从变量域提取相应的电气量；
4)将电气量存入数据存储器。
综上所述，本发明方法将传统电力微机实验设备的9-2LE报文做成模板，根据各报文域在模板中的固定位置，利用9-2LE报文各个报文域在报文中的固定位置，直接进行关键内容的填充和提取，实现方法简单、高效，为传统电力微机实验设备实现9-2LE报文提供一种简便方法。
以上所述，仅为本发明专利较佳的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明专利构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。