一种配电终端104报文解析系统及其解析方法.pdf

本发明涉及一种配电终端104报文解析系统及其解析方法，基于IEC61850标准实现的解析系统，所述系统包括：配电终端，获取配电终端测点的IEC61850模型配置数据和配电网的测量数据，并将配置数据和测量数据发送至通讯模块；通讯模块，将所述配点终端的数据发送至解析模块；解析模块，根据104规约解析所述配点终端发送的数据并获取所述配点终端测点的配置数据和测点的遥信遥测数据，生成测点的遥信遥测数据表报文。本发明提供的技术方案促进了配网信息集成质量的提高，从而提高配电网自动化运行水平，减少停电损失。对于保证配电网的安全运行具有很大的社会和经济价值。

权利要求书1.  一种配电终端104报文解析系统，其特征在于：基于IEC61850标准实现的解析系统，所述系统包括：配电终端，获取配电终端测点的IEC61850模型配置数据和配电网的测量数据，并将配置数据和测量数据发送至通讯模块；通讯模块，将所述配点终端的数据发送至解析模块；解析模块，根据104规约解析所述配点终端发送的数据并获取所述配点终端测点的配置数据和测点的遥信遥测数据，生成测点的遥信遥测数据表报文。2.  如权利要求1所述的一种配电终端104报文解析系统，其特征在于：所述配电终端包括：IEC61850模型配置模块，获取配电终端的IEC61850模型配置数据并将所述配置数据发送至解析模块；测量控制处理单元，获取配电网的测量数据并将所述测量数据发送至所述通信单元；通信单元，将所述数据发送至所述解析模块。3.  如权利要求1或2所述的一种配电终端104报文解析系统，其特征在于：所述通信模块为网络通信模块。4.  如权利要求1或2所述的一种配电终端104报文解析系统，其特征在于：所述解析模块为104规约解析模块。5.  如权利要求4所述的一种配电终端104报文解析系统，其特征在于：所述104规约解析模块包括：IEC61850模型读取模块，根据104规约解析所述IEC61850模型配置模块发送的配置数据，获取所述配置数据中的测点元数据，并生成测点名与104规约地址映射表，将所述测点名与104规约地址映射表发送至所述语言报文生成模块；104规约通信模块，启动104规约发送接收线程，获取所述通信模块发送的104规约报文，解析所述报文获取遥信遥测数据并将所述遥信遥测数据发送至所述语言报文生成模块；标记语言报文生成模块，生成遥信遥测数据表报文。6.  如权利要求5所述的一种配电终端104报文解析系统，其特征在于：所述标记语言报文生成模块为E语言报文生成模块。7.  如权利要求5或6所述的一种配电终端104报文解析系统，其特征在于：根据104规约，将所述测点元数据和测点地址号进行匹配并形成所述测点名与104规约地址映射表。8.  如权利要求6所述的一种配电终端104报文解析系统，其特征在于：所述语言报文生成模块将所述测点名与104规约地址映射表中的元数据作为语言报文的数据块头；所述语言报文生成模块将所述遥信遥测数据作为语言报文的数据块；从而形成遥信遥测数据表语言报文并输出所述语言报文。9.  如权利要求1-8任意一项所述的报文解析系统的解析方法，其特征在于：包括：获取配电终端测点的IEC61850模型配置数据和配电网测点的测量数据；根据104规约解析所述配置数据和测量数据并获取所述配点终端的测点元信息和测点的遥信遥测数据；生成测点的遥信遥测数据表报文。10.  如权利要求9所述的一种配电终端104报文解析方法，其特征在于：根据104规约，将所述测点元数据和测点地址号进行匹配并形成所述测点名与104规约地址映射表。11.  如权利要求10所述的一种配电终端104报文解析方法，其特征在于：所述遥信遥测数据表报文为标记语言报文。12.  如权利要求11所述的一种配电终端104报文解析方法，其特征在于：将所述测点名与104规约地址映射表中的元数据作为标记语言报文的数据块头；将所述遥信遥测数据作为标记语言报文的数据块；从而形成遥信遥测数据表标记语言报文。

说明书一种配电终端104报文解析系统及其解析方法
技术领域：
本发明涉及电力系统及其自动化领域，更具体涉及一种基于IEC61850标准的配电终端104报文解析系统及其解析方法。
背景技术：
配电自动化系统是一种利用现代通信和计算机技术，对配电网中在线运行设备进行远方监视和控制的网络系统。目前我国配网系统中，对于远动规约主要有101规约、104规约和DNP3.0规约。101、104规约由IEC电力系统控制和通信技术委员会制定的基本远动配套标准：“IEC 60870-5-101-2003遥控设备和系统”所规定。
目前的配电网自动化系统中，104规约是配电网自动化主站与配电终端通信的常用通信协议。为节省带宽，此规约传输的量测数据没有元数据，即量测数据的定义，如量测测点名，精确描述，计量单位等，造成这种格式可读性很差，且解析时需要额外的信息才能正确解读104规约数据，通常104规约解析程序需要从配电自动化主站的数据库或其他途径获得测点信息，才能正确解析104规约的数据的含义，这使104规约的数据格式不能直接用于与其他系统的数据交换。
发明内容：
本发明的目的是提供一种配电终端104报文解析系统及其解析方法，所述方法解决了104规约报文缺乏元数据，导致可读性、移植性差，其表达的量测数据无法直接与其他系统交换的问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种配电终端104报文解析系统，基于IEC61850标准实现的解析系统，所述系统包括：
配电终端，获取配电终端测点的IEC61850模型配置数据和配电网的测量数据，并将配置数据和测量数据发送至通讯模块；
通讯模块，将所述配点终端的数据发送至解析模块；
解析模块，根据104规约解析所述配点终端发送的数据并获取所述配点终端测点的配置数据和测点的遥信遥测数据，生成测点的遥信遥测数据表报文。
本发明提供的一种配电终端104报文解析系统，所述配电终端包括：
IEC61850模型配置模块，获取配电终端的IEC61850模型配置数据并将所述配置数据发送至解析模块；
测量控制处理单元，获取配电网的测量数据并将所述测量数据发送至所述通信单元；
通信单元，将所述数据发送至所述解析模块。
本发明提供的一种配电终端104报文解析系统，所述通信模块为网络通信模块。
本发明提供的另一优选的一种配电终端104报文解析系统，所述解析模块为104规约解析模块。
本发明提供的再一优选的一种配电终端104报文解析系统，所述104规约解析模块包括：
IEC61850模型读取模块，根据104规约解析所述IEC61850模型配置模块发送的配置数据，获取所述配置数据中的测点元数据，并生成测点104规约数据地址映射表，将所述测点名与104规约地址映射表发送至所述语言报文生成模块；
104规约通信模块，启动104规约发送接收线程，获取所述通信模块发送的104规约报文，解析所述报文获取遥信遥测数据并将所述遥信遥测数据发送至所述语言报文生成模块；
标记语言报文生成模块，生成遥信遥测数据表报文。
本发明提供的又一优选的一种配电终端104报文解析系统，所述标记语言报文生成模块为E语言报文生成模块。
本发明提供的又一优选的一种配电终端104报文解析系统，根据104规约，将所述测点元数据和测点地址号进行匹配并形成所述测点名与104规约地址映射表。
本发明提供的又一优选的一种配电终端104报文解析系统，所述语言报文生成模块将所述测点名与104规约地址映射表中的元数据作为语言报文的数据块头；所述语言报文生成模块将所述遥信遥测数据作为语言报文的数据块；从而形成遥信遥测数据表语言报文并输出所述语言报文。
本发明提供的一种所述的报文解析系统的解析方法，包括：
获取配电终端测点的IEC61850模型配置数据和配电网测点的测量数据；
根据104规约解析所述配置数据和测量数据并获取所述配点终端的测点元信息和测点的遥信遥测数据；
生成测点的遥信遥测数据表报文。
本发明提供的一种配电终端104报文解析方法，根据104规约，将所述测点元数据和测点地址号进行匹配并形成所述测点名与104规约地址映射表。
本发明提供的一种配电终端104报文解析方法，所述遥信遥测数据表报文为标记语言报文。
本发明提供的一种配电终端104报文解析方法，将所述测点名与104规约地址映射表中的元数据作为标记语言报文的数据块头；将所述遥信遥测数据作为标记语言报文的数据块；从而形成遥信遥测数据表标记语言报文。
和最接近的现有技术比，本发明提供技术方案具有以下优异效果
1、本发明提供的技术方案解决了104规约报文缺乏元数据，导致可读性、移植性差，其表达的量测数据无法直接与其他系统交换的问题；
2、本发明提供的技术方案可产生包含测点元数据E语言格式输出，不仅是人类可读，而且可以直接与其他系统进行交换数据；
3、本发明提供的技术方案解决针对配网终端与配电自动化主站通信时需要额外的元数据的问题；
4、本发明提供的技术方案可以自动获取所需的测点元数据，减少编码和配置信息的工作量，无须配置配电终端元数据库；
5、本发明提供的技术方案的104规约报文解析器，可以不做修改的适用于各种基于IEC61850的配电终端的104规约解析过程，提供高效，一致、准确的数据解析，转换E语言服务，减少数据解析中的不确定性，输出结果可直接应用于与其他系统的测量数据交换，提高配网系统集成的效率与可靠性，准确性。
6、本发明提供的技术方案促进了配网数据质量的提高，从而提高配电网自动化运行水平，减少停电损失。对于保证配电网的安全运行具有很大的社会和经济价值。
附图说明
图1为本发明技术方案的基于104规约报文示意图；
图2为本发明的E语言片段示意图；
图3为本发明的系统图；
图4为本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对发明作进一步的详细说明。
实施例1：
如图1-4所示，本例的发明提供的一种基于IEC61850标准的配电终端104报文解析系统及其解析方法，其数据流程图如图4所示，包括依次进行104规约解析器的IEC61850标准模型读取器，104规约通信器，以及E语言生成器；IEC61850标准模型读取器通过TCP/IP网络的Web Service方式访问配电终端，获取配电终端的配置并根据104规约解析IEC61850标准模型读取器获取的配置文档，从中取得测点的元数据，包括测点的名称，测点的设备名，测点的计量单位，上下限值和测点的地址号等，形成测点对应表；104规约通信器负责使用104规约同配电终端通信，根据104规约的规定，定时发送、接收104报文，并解析收到的测点的遥信遥测数据；E语言生成器则根据测点的元数据与测点的量测报文，生成E语言格式的量测数据报文，测点的元数据是数据块头定义的数据来源，测量遥信遥测数据形成数据块部分。
本发明提供的报文解析方法适用于配电网自动化系统的开发与部署。目前在国内，104规约是配电网的终端与配电自动化主站之间的常用通信协议，各个厂商都开发了104规约的实现和解析方法，但是由于104规约固有缺乏元数据的弱点，使104规约解析必须从外部(一般为配电自动化主站配置信息)获取元数据，并且解析出的数据难以直接与其他系统进行数据交换。因此这些程序存在依赖于配电自动化主站的数据源，配置不灵活，输出结果对人而言不可读，难以进行数据交换等问题。本发明提供的解析方法可以有效解决元数据缺失的问题，而且输出的数据格式是符合业内标准的E语言格式，便于与其他系统交换数据。通过此方法开发出的104规约解析器，可以不做修改的适用于各种支持IEC61850标准的配电终端，提供高效，一致、准确的规约解析服务，减少测量数据转换过程中的信息损耗，提高配网系统集成的效率与可靠性，准确性。本发明促进了配网数据质量的提高，从而提高配电网自动化运行水平，减少停电损失。对于保证配电网的安全运行具有很大的社会和经济价值。
配电终端104报文解析系统，包括：
配电终端，获取配电终端测点的IEC61850模型配置数据和配电网的测量数据，并将配置数据和测量数据发送至TCP/IP网络；
TCP/IP网络，将所述配点终端的数据发送至104规约解析器；
104规约解析器，根据104规约解析所述配点终端发送的数据并获取所述配点终端测点的配置数据和测点的遥信遥测数据，生成测点的遥信遥测数据表报文。
所述配电终端包括：
IEC61850模型配置模块，获取配电终端的IEC61850模型配置数据并将所述配置数据发送至104规约解析器；此IEC61850模型配置模块一般为支持IEC61850标准的配电终端的必备模块。
测量控制处理单元，获取配电网的测量数据并将所述测量数据发送至所述通信单元；测量控制处理单元可通过控制器实现。
通信单元，将所述数据发送至所述104规约解析器。配电终端的通信单元是配电终端的必备部件，使用TCP/IP或其他网络协议与通信网络上的设备实现通信。
所述104规约解析器包括：
IEC61850模型读取器，根据104规约解析所述IEC61850模型配置模块发送的配置数据，获取所述配置数据中的测点元数据号，并生成测点名与104规约地址映射表，将所述测点名与104规约地址映射表发送至所述E语言生成器；
104规约通信器，启动104规约发送接收线程，获取所述通信模块发送的104规约报文，解析所述报文获取遥信遥测数据并将所述遥信遥测数据发送至所述E语言生成器；
E语言生成器，生成遥信遥测数据表报文。
根据104规约，将所述测点元数据和测点地址号进行匹配并形成所述测点名与104规约地址映射表。
所述E语言生成器将所述测点名与104规约地址映射表中的元数据作为E语言报文的数据块头；所述E语言生成器将所述遥信遥测数据作为E语言报文的数据块；从而形成遥信遥测数据表语言报文并输出所述E语言报文。
本发明提供的基于IEC61850标准的配电终端104报文解析方法流程图如图4所示，包括下述步骤：
①从配电自动化主站获取配电终端连接配置信息，连接配电终端；
②使用Web Service方式访问配电终端，获取配电终端的配置；
③根据终端配置文档，从中取得测点的元数据，包括测点的名称，测点的设备名，测点的计量单位，上下限值等，形成测点对应表；
④104规约通信器负责使用104规约同配电终端通信，获得测点的量测数据；
⑤根据测点的元数据与测点的量测数据，形成标准E语言格式报文。
配电终端
配电终端即指配电自动化终端(Remote terminal unit of distribution automation)，是安装于中压配电网现场的各种远方监测、控制单元的总称，主要包括馈线终端、站所终端、配变终端等。其功能包括但不限于以下几点：
①数据采集：终端采集线路电压、电流、有功功率和无功功率等模拟量数据，通常称为遥测功能；应能采集开关的当前位置，储能完成情况，终端状态等状态量，通常称为遥信功能。
②控制功能：终端应能接受远方的命令，控制开关合闸和跳闸，以及启动储能过程等，通称为遥控功能。
③数据传输功能：终端能通过通信口将测量的数据上传至远方的配网主站或子站，接受配网主站的各种命令，并能通过RS-232或RS-485接口和周边各种通信设备进行通信，完成数据转发功能。
④维护功能：终端具备当地、远程参数配置，程序远程下载，设备自诊断、自恢复等功能。
⑤其他功能：终端还应具备对时，事件顺序记录(SOE)，馈线故障诊断，单相接地检测，一次重合闸等功能。
104规约
配电终端是配电自动化建设的必要设备，它同配电自动化主站系统的通信也是配电自动化建设的必备条件。其中104规约是配电终端与配电自动化主站通信常用的通信规约。
104规约指《DL/T 634.5104—2002/IEC 60870-5-104：2000标准-远动设备及系统第5-104部分：传输规约采用标准传输协议子集》。此标准的目的是适应和引导电力系统调度自动化的发展，规范调度自动化及远动设备的技术性能。此规约可以快速的将主站所需的遥信、遥测数据上传，具备启动，停止、测试等功能，支持报文重传机制。实际上此规约是将IEC 60870-5-101规约(物理层为通信串口的通信协议)的应用层与TCP/IP提供的传输功能相结合。在TCP/IP框架内，可以运用不同的物理网络类型，包括以太局域网，X.25，FR(帧中继)，ATM(异步传输模式)和ISDN(综合服务数据网络)。104规约的应用协议数据单元包括应用规约控制信息(APCI)和应用服务数据单位(ASDU)两部分，其中APCI是必须的，而对于某些情况下ASDU不存在。其中APCI分为I格式，S格式和U格式三种。如图1是一份104规约的报文。
由图1可以看出104规约报文只适合机器解读，对人而言可读性很差。
IEC61850标准和通信协议映射
IEC61850标准是美国电科院(EPRI)、电气与电子工程师协会(IEEE)和国际电工技术委员会(IEC)合作的成果，其目的是建立一个真正的全球性的标准，解决电力企业自动化的通信网络和系统(Communication Networks and Systems for Power UtilityAutomation)互联互通的问题。遵循IEC61850分层、分布式体系结构及集中控制的设计思想，将配电网自动化通信系统划分为3层，主站层、馈线层、终端层，如图2所示。主站层位于控制中心，是配电网自动化的核心和大脑。馈线层对1条中压馈线进行监控，包括位于变电站的网络设备、对整条馈线进行控制的智能设备等。终端层是位于具体线路上的智能设备，包括站所终端(DTU)、馈线终端(FTU)、配电变压器终端(TTU)等。IEC61850标准的基本目的之一是支持变电站内各种应用的开放式互操作功能和信息交换。互操作功能是代表和过程或功能的接口例如继电保护功能通过详细描述如何生成和交换具体的通信报文，实现变电站和馈线设备之间的互操作。IEC61850标准定义了变电站和线路(馈线)设备的基本通信结构，通信原理和模型。这些通信结构及模型包括：
●变电站应用特定信息模型
●用于变电站自动化系统的设备功能
●变电站内提供互操作性的通信系统
●通信模型如何映射到各种具体的通信协议(如104规约)
电力系统数据标记语言
电力系统数据标记语言——E语言规范(以下简称“E语言”)是在IEC61970–301电力系统公用数据模型CIM(Common Information Model)的面向对象抽象基础上，针对CIM在以XML方式进行描述时的效率缺陷所制定的一种新型高效的电力系统数据标记语言。
E语言是一种标记语言，具有标记语言的基本特点和优点，其所形成的实例数据是一种标记化的纯文本数据。E语言通过少量标记符号和描述语法，可以简洁高效地描述电力系统各种简单和复杂数据模型，数据量越大则效率越高，而且E语言比XML更符合人们使用的自然习惯，计算机处理也更简单。
E语言与XML均一致地遵循CIM基础对象类，以E语言描述的电力系统模型与以XML语言描述的电力系统模型可进行双向转换。E语言数据是纯文本数据。E语言主要通过对文本中每行第一个字符或前两个字符的使用，达到规范文本的目的。E语言数据文件包括注释(可选)、系统声明、数据块起始标记、数据块头定义、数据块、数据块结束标记等部分。
本发明使用E语言作为输出格式，可以有效解决104规约数据可读性低，无法直接与其他系统交换的问题。
本发明的方法自动从配电终端的IEC61850的模型配置信息中提取测点元信息，用于匹配104规约中的实时测量数据，形成完整的量测数据单元，并以E语言格式输出。使用本发明构建的104规约解析器，可以普遍适用于符合IEC61850标准的配电终端，在不改变104通信规约的情况下，使通信规约的解析结果输出成为标准的E语言格式，可直接用于与其他业务系统的数据交换，提高了系统集成的开发、部署效率，促进了配网信息集成质量的提高，从而提高配电网自动化运行水平，减少停电损失。对于保证配电网的安全运行具有很大的社会和经济价值。
通过此方法可以自动获取所需的测点元数据，减少编码和配置信息的工作量，无须配置配电终端元数据库。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员尽管参照上述实施例应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。