CN102281289A - 一种基于电力监控的iec61850设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于电力监控的IEC61850设计方法，它是基于各种MMS报文服务器发送的报文，对MMS协议进行正确的编码和解码，再对MMS报文进行编码和解码，整个系统设计过程包括以下步骤：a、解析报文的流程；b、MMS软件设计；c、报文响应流程；d、整个IEC61850动态库数据流通讯方案，该方案为异步通信方式，解析处理报文和发送报文响应同时进行，收到服务器报文后，对报文进行响应处理，解析报文时对各类报文进行解析，得出解析结果，最后对得出的结构进行存储。本发明采用边检查边提取数据，其存储方式采用动态存储空间、同意数据类型、服务器数据和冗余数据备份同时存储的存储方式，高效安全的报文出错处理方案，进一步提高系统的安全性和可靠性。

Description

一种基于电力监控的IEC61850设计方法

技术领域

本发明涉及电力系统领域，具体涉及开发电力监控的IEC61850的设计方法。 

技术背景

目前普遍使用的基于电力通讯MMS协议的电力监控IEC61850，其设计结构和处理过程存在很多缺陷。常用的一种方法是采用同步的方式，发送和接收共用一个线程，首先检查是否有命令要发送，并从发送队列中取出一条命令，映射到MMS命令，发送给命令接收者，然后进入等待命令接收者回复的过程，在收到回复后进行命令的处理，然后检查是否有命令要发送，进入一个收发的循环。这样的处理方式看似简单明了，但是它具有效率比较低下，实时性不高，无法实现接收和发送的并发处理的缺点，因此急一种更加高效，支持并发的处理方法。 

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种高效、运行稳定，基于电力通讯MMS协议电力监控IEC61850的设计方法。 

为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：一种基于电力监控的IEC61850设计方法，其特征在于：基于各种MMS报文服务器发送的报文，对MMS协议进行正确的编码和解码，再对MMS报文进行编码和解码，对解码后的报文进行处理后得出结构，最后进行分析和存储，整个系统设计过程包括以下步骤： 

a、解析报文的流程：采用边检查边提取数据，报文检查完毕也同时完成了 数据提取工作，如果中间发现错误便从错误出口退出，但仍然使用通过检查报文中的数据； 

b、MMS软件设计：包括各种MMS服务的编码模块、控制发送和解析报文的控制模块、各种MMS报文的响应解析模块； 

c、报文响应流程：报文的响应包括确认响应、无确认响应和错误响应，接口接收来自MMS服务器报文后，首先确认报文类型，MMS软件启动报文解析函数对报文进行解析，另一方面调用反馈函数，并发送反馈信息； 

d、整个IEC61850动态库数据流通讯方案：该方案为异步通信方式，解析处理报文和发送报文响应同时进行，收到服务器报文后，对报文进行响应处理，解析报文时对各类报文进行解析，得出解析结果，最后对得出的结构进行存储。 

根据IEC 61850和MMS的数据类型、SCSM映射特点以及ASN.1编码原理，所述存储方案采用动态分配存储空间方式，MMS数据类型遵循ASN.1编码规则，在读数据定义的时候，通过编码声明数据的类型和范围，分类定义时没有对空间进行预分配，而是在读到数据的类型定义后，根据它的最大长度动态分配存储空间；数据类型统一，所有全部统一成字符型，以ASN.1的编码方式存储；数据值备份，在分配空间时，共申请了两块这样的内存，一块用来存放从服务器读到的值，另一块是冗余备份，当进行设置数据值写入操作时，首先修改本地的值，然后形成编码，最后实施操作，如果操作成功，将备份的数据值更新为修改值，否则使用备份值作为当前的有效数据值。 

进一步的，所述步骤a中报文出错处理，对于相应的错误代码在MMS协议上已经定义好了的报文，程序采用获取相应的返回错误，根据错误采用不同的方式进行处理的方式；对于错误主要包括与服务器端建立连接时的一些基本错误，有两个步骤进行处理，第一，在程序中有PING程序，如果PING的通，说 名网络是正常的，否则网络不正常的，第二，在解析报文的函数中进行处理，如果是错误报文则抛弃该帧，如果没有解析完，就冲掉该帧，第三，根据PING的结果，如果PING的通的，则断开连接，然后重新建立连接，如果PING不通的，就要报警了，告知用户网络可能中断了，但是程序还是定时的去连接服务器，主要网络通的就可以自动连接了。 

本发明采用边检查边提取数据，报文检查完毕也同时完成了数据提取工作，如果中间发现错误便从错误出口退出，但仍然使用通过检查报文中的数据，其优点是只需一次遍历报文，提高了系统处理效率；其存储方式采用动态存储空间、统一数据类型、服务器数据和冗余数据备份同时存储的存储方式，即最大限度减少存储使用空间，又使存储数据简单化，方便后期数据处理和调用；高效安全的报文出错处理方案，进一步的提高系统的安全性和可靠性。 

附图说明

图1为本发明报文解析流程图； 

图2为本发明MMS软件模块划分图； 

图3为本发明响应报文流程图； 

图4为本发明报文处理流程图； 

图5为本发明整个IEC61850动态库的数据流程图。 

具体实时方式 

以下结合附图对本发明作进一步详细说明： 

一种基于电力监控的IEC61850设计方法，基于各种MMS报文服务器发送的报文，对MMS协议进行正确的编码和解码，再对MMS报文进行编码和解码，对解码后的报文进行处理后得出结构，最后进行分析和存储，整个系统设计过程 包括以下步骤： 

a、解析报文的流程：图1所示，采用边检查边提取数据，报文检查完毕也同时完成了数据提取工作，如果中间发现错误便从错误出口退出，但仍然使用通过检查报文中的数据，这样处理报文就只需一次遍历报文； 

b、MMS软件设计：图2所示，包括各种MMS服务的编码模块、控制发送和解析报文的控制模块、各种MMS报文的响应解析模块，控制程序主要是控制发送报文和解析报文的对应关系，使程序的流程有，其中解码模块用一个线程来实现对各种服务响应报文的解码； 

c、报文响应流程：图3、图4所示，报文的响应包括确认响应、无确认响应和错误响应，接口接收来自MMS服务器报文后，首先确认报文类型，MMS软件启动报文解析函数对报文进行解析，另一方面调用反馈函数，并发送反馈信息； 

d、整个IEC61850动态库数据流通讯方案：图5所示，该方案为异步通信方式，解析处理报文和发送报文响应同时进行，收到服务器报文后，对报文进行响应处理，解析报文时对各类报文进行解析，得出解析结果，最后对得出的结构进行存储。 

实时例一：数据存储 

根据IEC 61850和MMS的数据类型、SCSM映射特点以及ASN.1编码原理，动态库中DA类的定义如下： 

该类的存储结构有三个特点： 

1、动态分配存储空间，MMS数据类型遵循ASN.1编码规则，在读数据定义的时候，通过编码声明数据的类型和范围，比如ASN.1编码8A 01 40，代表长度不超过64位的Visible-string类型。类定义时没有对空间进行预分配，而是在读到数据的类型定义后，根据它的最大长度动态分配存储空间。 

2、数据类型统一，不再按照IEC 61850或MMS分别定义数据类型，将它们全部统一成字符型，以ASN.1的编码方式存储。如下所示： 

标识符

长度

C1

C2

…

m_maxLen

其中第一个字节是标识符，对应于ASN.1的类型标识符；从第二个字节开始是长度域，占用的字节数由值的长度确定；m_maxLen是读数据定义时获得的最大数据值长度。

因为存储格式与ASN.1一致，从报文中解析数据时，只要比较标识符是否匹配和长度是否越界，检查通过后将报文中的值复制到分配的存储空间即可，无需类型判别和转换；编码时只要将值从存储空间取出放到目标缓存区，因此，这种方式能够极大地降低编、解码工作的复杂度。 

3、数据值备份，在分配空间时，共申请了两块这样的内存，一块用来存放 从服务器读到的值，另一块是冗余备份。当进行设置数据值写入操作时，首先修改本地的值，然后形成编码，最后实施操作。如果操作成功，将备份的数据值更新为修改值，否则使用备份值作为当前的有效数据值。 

实施例二，报文出错处理，对于相应的错误代码在MMS协议上已经定义好了的报文，程序采用获取相应的返回错误，根据错误采用不同的方式进行处理的方式； 

对于错误主要包括与服务器端建立连接时的一些基本错误，有两个步骤进行处理，第一，在程序中有PING程序，如果PING的通，说名网络是正常的，否则网络不正常的，第二，在解析报文的函数中进行处理，如果是错误报文则抛弃该帧，如果没有解析完，就冲掉该帧，第三，根据PING的结果，如果PING的通的，则断开连接，然后重新建立连接，如果PING不通的，就要报警了，告知用户网络可能中断了，但是程序还是定时的去连接服务器，主要网络通的就可以自动连接了。 

Claims (3)

1.一种基于电力监控的IEC61850设计方法，其特征在于：

基于各种MMS报文服务器发送的报文，对MMS协议进行正确的编码和解码，再对MMS报文进行编码和解码，对解码后的报文进行处理后得出结构，最后进行分析和存储，整个系统设计过程包括以下步骤：

a、解析报文的流程：采用边检查边提取数据，报文检查完毕也同时完成了数据提取工作，如果中间发现错误便从错误出口退出，但仍然使用通过检查报文中的数据；

b、MMS软件设计：包括各种MMS服务的编码模块、控制发送和解析报文的控制模块、各种MMS报文的响应解析模块；

c、报文响应流程：报文的响应包括确认响应、无确认响应和错误响应，接口接收来自MMS服务器报文后，首先确认报文类型，MMS软件启动报文解析函数对报文进行解析，另一方面调用反馈函数，并发送反馈信息；

d、整个IEC61850动态库数据流通讯方案：该方案为异步通信方式，解析处理报文和发送报文响应同时进行，收到服务器报文后，对报文进行响应处理，解析报文时对各类报文进行解析，得出解析结果，最后对得出的结构进行存储。

2.根据权利要求1所述的基于电力监控的IEC61850设计方法，其特征在于：

根据IEC 61850和MMS的数据类型、SCSM映射特点以及ASN.1编码原理，所述存储方案采用动态分配存储空间方式，MMS数据类型遵循ASN.1编码规则，在读数据定义的时候，通过编码声明数据的类型和范围，分类定义时没有对空间进行预分配，而是在读到数据的类型定义后，根据它的最大长度动态分配存储空间；

数据类型统一，所有全部统一成字符型，以ASN.1的编码方式存储；

数据值备份，在分配空间时，共申请了两块这样的内存，一块用来存放从服务器读到的值，另一块是冗余备份，当进行设置数据值写入操作时，首先修改本地的值，然后形成编码，最后实施操作，如果操作成功，将备份的数据值更新为修改值，否则使用备份值作为当前的有效数据值。

3.根据权利要求1所述的基于电力监控的IEC61850设计方法，其特征在于：

所述步骤a中报文出错处理，对于相应的错误代码在MMS协议上已经定义好了的报文，程序采用获取相应的返回错误，根据错误采用不同的方式进行处理的方式；

对于错误主要包括与服务器端建立连接时的一些基本错误，有两个步骤进行处理，第一，在程序中有PING程序，如果PING的通，说名网络是正常的，否则网络不正常的，第二，在解析报文的函数中进行处理，如果是错误报文则抛弃该帧，如果没有解析完，就冲掉该帧，第三，根据PING的结果，如果PING的通的，则断开连接，然后重新建立连接，如果PING不通的，就要报警了，告知用户网络可能中断了，但是程序还是定时的去连接服务器，主要网络通的就可以自动连接了。

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