CN103856372B - 一种数字化变电站goose报文的监测方法及监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种数字化变电站通用面向对象的变电站事件GOOSE报文的监测方法和监测装置，所述方法包括：获取并解析GOOSE报文后，从GOOSE报文的解析结果中提取目的MAC地址并根据目的MAC地址对GOOSE报文进行分类并归入相应的数据队列中，在每一数据队列中并根据所述特征值对GOOSE报文进行相应的存储和标记，并从GOOSE报文是否为测试信号、是否丢失、是否跳转、是否正常变位、是否逆序、是否跳跃、是否重复、是否为智能电子设备复归等方面独立、全面、快速地完成对GOOSE报文的监测，为解决隐性故障提供数据支持，为进一步分析数字化变电站中相关的智能电子设备是否正常运行提供前提条件。
Description
技术领域
本发明涉及监测领域，具体涉及一种数字化变电站通用面向对象的变电站事件GOOSE报文的监测方法及监测装置。
背景技术
智能电网是实施新的能源战略和优化能源资源配置的重要平台，涵盖发电、输电、变电、配电、用电和调度各环节，广泛利用先进的信息和材料等技术，实现清洁能源的大规模接入与利用，提高能源利用效率，确保安全、可靠、优质的电力供应，满足国家战略要求和我国经济社会发展需要。大力发展智能电网科技产业，并实施智能电网重大科技产业化工程，对于调整能源结构、节能减排、应对气候变化具有重大意义。
智能电网中的数字化变电站是智能电网的重要部分，其将传统变电站的信号进行数字化处理，并按照IEC61850规约进行后续处理，从而提高变电站的智能化。通用面向对象的变电站事件GOOSE报文是智能变电站中的控制信息，反映数字化变电站的控制状况，对GOOSE报文的监测是智能变电站监测系统的一个主要部分，便于及时发现数字化变电站系统的故障，同时能够分析变电站中的相关智能电子设备是否正常运行，有无误告警报文，为解决变电站的隐性故障提供数据支持。
GOOSE报文数据量大，GOOSE报文监测方法的监测速度对GOOSE报文的处理和反应数字化变电站故障的可靠性有十分重要的意义。现有技术中对GOOSE报文的监测方法，不能快速地从众多缺陷中监测出GOOSE报文具体属于哪一种缺陷，不能及时判断出系统的故障或隐性故障，为数字化变电站的正常运行埋下了隐患。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的主要目的在于提供一种数字化变电站通用面向对象的变电站事件GOOSE报文的监测方法及其监测装置，快速准确的监测GOOSE报文，及时发现数字化变电站系统的故障，为解决变电站的隐性故障提供数据支持。
为了达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：
一种数字化变电站通用面向对象的变电站事件GOOSE报文的监测方法，所述监测方法包括：
从智能电子设备IED系统获取GOOSE报文，所述GOOSE报文至少包括帧头、应用协议数据单元APDU和数据集；
分别对所获取的GOOSE报文中的帧头、APDU和数据集进行解析，得到所述GOOSE报文中的帧头、APDU和数据集的解析结果；
从所述GOOSE报文中的帧头的解析结果中提取所述GOOSE报文的目的媒体访问控制MAC地址信息，根据所述目的MAC地址对所述GOOSE报文进行分类，并将分类后的GOOSE报文归入相应的数据队列中；
从归入相应的数据队列中的所述GOOSE报文中的APDU和数据集的解析结果中提取特征值，并根据所述特征值对GOOSE报文进行相应的存储和标记。
上述方案中，所述特征值包括：测试标识值、状态计数stNum值、序列计数sqNum值。
上述方案中，所述根据所述特征值对GOOSE报文进行相应的存储和标记，包括：
读取所述特征值中的测试标识值，并执行以下处理：
当测试标识值为1时，存储所述GOOSE报文，并将所述GOOSE报文标记为测试信号。
上述方案中，所述根据所述特征值对GOOSE报文进行相应的存储和标记，包括：
读取所述特征值中的stNum值，并执行以下处理：
当stNump>stNumlast+1时，存储所述GOOSE报文并将所述GOOSE报文标记为报文状态跳跃；
当stNump=stNumlast+1，存储所述GOOSE报文并将所述GOOSE报文标记为报文正常变位；
当stNump<stNumlast，且stNump≠0时，存储所述GOOSE报文并将所述GOOSE报文标记为报文状态逆转；
其中，所述stNump为所述GOOSE报文的stNum值，所述stNumlast为所述GOOSE报文的前一GOOSE报文的stNum值。
上述方案中，所述根据所述特征值对GOOSE报文进行相应的存储和标记，包括：
读取所述特征值中的stNum值和sqNum值，并执行以下处理：
当stNump=stNumlast，且sqNump>sqNumlast+1时，存储所述GOOSE报文并将所述GOOSE报文标记为报文丢失；
当stNump=stNumlast，sqNump<sqNumlast，且sqNum≠0时，存储所述GOOSE报文并将所述GOOSE报文标记为报文数据逆序；
当stNump=stNumlast，且sqNump=sqNumlast时，存储所述GOOSE报文并将所述GOOSE报文标记为报文重复；
当stNump=1且sqNump=1时，存储所述GOOSE报文并将所述GOOSE报文标记为所述IED复归；
其中，所述stNump、sqNump为所述GOOSE报文的stNum值、sqNum值，所述stNumlast、sqNumlast为所述GOOSE报文的前一GOOSE报文的stNum值、sqNum值。
本发明实施例还提供了一种数字化变电站通用面向对象的变电站事件GOOSE报文的监测装置，所述监测装置包括接口单元、解析单元、分类单元、监测单元；其中，
所述接口单元，用于从智能电子设备IED系统获取GOOSE报文，所述GOOSE报文至少包括帧头、应用协议数据单元APDU和数据集；
所述解析单元，用于分别对所获取的GOOSE报文中的帧头、APDU和数据集进行解析，并存储所得到的所述GOOSE报文中的帧头、APDU和数据集的解析结果；
所述分类单元，用于从所述GOOSE报文中的帧头的解析结果中提取所述GOOSE报文的目的媒体访问控制MAC地址信息，根据所述目的MAC地址对所述GOOSE报文进行分类，并将分类后的GOOSE报文归入相应的数据队列中；
所述监测单元，用于从归入相应的数据队列中的所述GOOSE报文中的APDU和数据集的解析结果中提取特征值，并根据所述特征值对GOOSE报文进行相应的存储和标记。
上述方案中，所述特征值包括：测试标识值、stNum值、sqNum值。
上述方案中，所述监测单元包括第一监测子单元、和/或第二监测子单元、和/或第三监测子单元；其中，
所述第一监测子单元，用于读取所述特征值中的测试标识值，并执行以下处理：当测试标识值为1时，存储所述GOOSE报文并将所述GOOSE报文标记为测试信号；
所述第二监测子单元，用于读取所述特征值中的stNum值，并执行以下处理：当stNump>stNumlast+1时，存储所述GOOSE报文并将所述GOOSE报文标记为报文状态跳跃；当stNump=stNumlast+1，存储所述GOOSE报文并将所述GOOSE报文标记为报文正常变位；当stNump<stNumlast，且stNump≠0时，存储所述GOOSE报文并将所述GOOSE报文标记为报文状态逆转；
所述第三监测子单元，用于读取所述特征值中的stNum值和sqNum值，并执行以下处理：当stNump=stNumlast，且sqNump>sqNumlast+1时，存储所述GOOSE报文并将所述GOOSE报文标记为报文丢失；当stNump=stNumlast，sqNump<sqNumlast，且sqNum≠0时，存储所述GOOSE报文并将所述GOOSE报文标记为报文数据逆序；当stNump=stNumlast，且sqNump=sqNumlast时，存储所述GOOSE报文并将所述GOOSE报文标记为报文重复；当stNump=1且sqNump=1时，存储所述GOOSE报文并将所述GOOSE报文标记为所述IED复归；
其中，所述stNump、sqNump为所述GOOSE报文的stNum值、sqNum值，所述stNumlast、sqNumlast为所述GOOSE报文的前一GOOSE报文的stNum值、sqNum值。
本发明实施例提供了一种数字化变电站通用面向对象的变电站事件GOOSE报文的监测方法，接收GOOSE报文后，从GOOSE报文中提取MAC数据并根据MAC数据对GOOSE报文进行分类并归入相应的数据队列中，在每一数据队列中通过特征值判断是否对GOOSE报文进行存储和标记，并从GOOSE报文是否为测试信号、是否丢失、是否跳转、是否正常变位、是否逆序、是否跳跃、是否重复、是否为智能电子设备（IED）复归等方面独立、全面、快速地完成对GOOSE报文的监测，为解决隐性故障提供数据支持，为进一步分析数字化变电站中相关的智能化电子设备是否正常运行提供前提条件，及时、全面地发现数字化变电站系统中的故障。
附图说明
图1为本发明实施例数字化变电站GOOSE报文监测方法流程示意图；
图2为本发明实施例监测方法中通过测试标识值判断是否对GOOSE报文进行相应的存储和标记的流程示意图；
图3为本发明实施例监测方法中通过stNum值判断是否对GOOSE报文进行相应的存储和标记的流程示意图；
图4为本发明实施例监测方法中通过stNum值和sqNum值判断是否对GOOSE报文进行相应的存储和标记的流程示意图；
图5为本发明实施例数字化变电站GOOSE报文监测装置示意图；
图6为本发明实施例数字化变电站GOOSE报文监测装置中的监测单元内部结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图详细说明一下本发明的具体实施例。
图1所示为本发明实施例数字化变电站通用面向对象的变电站事件GOOSE报文监测方法流程示意图。如图1所示，本发明实施例数字化变电站GOOSE报文监测方法包括以下步骤：
步骤101：从智能电子设备（IED）系统获取GOOSE报文，所述GOOSE报文至少包括帧头、应用协议数据单元APDU和数据集。这里的数据源端可以是数字化变电站中的智能化电子设备IED，也可以是数字化变电站中其他产生GOOSE报文的设备。
步骤102：分别对所获取的GOOSE报文中的帧头、APDU和数据集进行解析，得到所述GOOSE报文中的帧头、APDU和数据集的解析结果。这里，对GOOSE报文的解析依次对GOOSE报文的帧头、APDU和数据集进行解析，通过对GOOSE报文的帧头的解析得到解析结果，其解析结果中至少包含GOOSE报文的目的媒体访问控制MAC地址信息；通过对GOOSE报文的APDU和数据集的解析得到解析结果，其解析结果中至少包含测试标识值、状态计数stNum值、序列计数sqNum值等特征值。
步骤103：从所述GOOSE报文中的帧头的解析结果中提取所述GOOSE报文的目的MAC地址信息，根据所述目的MAC地址对所述GOOSE报文进行分类，并将分类后的GOOSE报文归入相应的数据队列中。
步骤104：从归入相应的数据队列中的所述GOOSE报文中的APDU和数据集的解析结果中提取特征值，并根据所述特征值对GOOSE报文进行相应的存储和标记。这里的特征值，包括测试标识值、stNum值、sqNum值，判断依据可以是其中的一个值，也可以是其中的多个值。
图2为本发明实施例监测方法中通过测试标识值判断是否对GOOSE报文进行相应的存储和标记的流程示意图。如图2所示，当根据所述特征值对GOOSE报文进行相应的存储和标记时，首先从所提取的特征值中读取测试标试值，并判断：当测试标识值为1时，存储所述GOOSE报文，并将所述GOOSE报文标记为测试信号。
图3为本发明实施例监测方法中通过stNum值判断是否对GOOSE报文进行相应的存储和标记的流程示意图。如图3所示，当根据所述特征值对GOOSE报文进行相应的存储和标记时，首先从所提取的特征值中读取stNum值，并执行以下处理：
当stNump>stNumlast+1时，存储所述GOOSE报文并将所述GOOSE报文标记为报文状态跳跃；
当stNump=stNumlast+1，存储所述GOOSE报文并将所述GOOSE报文标记为报文正常变位；
当stNump<stNumlast，且stNump≠0时，存储所述GOOSE报文并将所述GOOSE报文标记为报文状态逆转；
其中，所述stNump为所述GOOSE报文的stNum值，所述stNumlast为所述GOOSE报文的前一GOOSE报文的stNum值。
图4为本发明实施例监测方法中通过stNum值和sqNum值判断是否对GOOSE报文进行相应的存储和标记的流程示意图。如图4所示，当根据所述特征值对GOOSE报文进行相应的存储和标记时，首先从所提取的特征值中读取stNum值和sqNum值，并执行以下处理：
当stNump=stNumlast，且sqNump>sqNumlast+1时，存储所述GOOSE报文并将所述GOOSE报文标记为报文丢失；
当stNump=stNumlast，sqNump<sqNumlast，且sqNum≠0时，存储所述GOOSE报文并将所述GOOSE报文标记为报文数据逆序；
当stNump=stNumlast，且sqNump=sqNumlast时，存储所述GOOSE报文并将所述GOOSE报文标记为报文重复；
当stNump=1且sqNump=1时，存储所述GOOSE报文并将所述GOOSE报文标记为所述IED复归；
其中，所述stNump、sqNump为所述GOOSE报文的stNum值、sqNum值，所述stNumlast、sqNumlast为所述GOOSE报文的前一GOOSE报文的stNum值、sqNum值。
上述监测方法可以通过硬件实现，也可以通过软件即应用程序来实现。
图5为本发明实施例数字化变电站GOOSE报文监测装置示意图。如图5所示，本发明实施例数字化变电站GOOSE报文监测装置包括接口单元1、解析单元2、分类单元3和监测单元4，其中：
接口单元1，用于从智能电子设备（IED）系统获取GOOSE报文，所述GOOSE报文至少包括帧头、应用协议数据单元APDU和数据集；
解析单元2，用于分别对所获取的GOOSE报文中的帧头、APDU和数据集进行解析，并存储所得到的所述GOOSE报文中的帧头、APDU和数据集的解析结果；
分类单元3，用于从所述GOOSE报文中的帧头的解析结果中提取所述GOOSE报文的目的媒体访问控制MAC地址信息，根据所述目的MAC地址对所述GOOSE报文进行分类，并将分类后的GOOSE报文归入相应的数据队列中；
监测单元4，用于从归入相应的数据队列中的所述GOOSE报文中的APDU和数据集的解析结果中提取特征值，并根据所述特征值对GOOSE报文进行相应的存储和标记。
上述接口单元1、解析单元2、分类单元3和监测单元4可以通过现场可编程门阵列（FPGA，Field Programmable Gate Array）芯片、中央处理器（CPU，Centre ProcessingUnit）、数字信号处理器（DSP，Digital Signal Processor）实现。
图6为本发明实施例数字化变电站GOOSE报文监测装置中的监测单元内部结构示意图。如图6所示，监测单元2，包括：第一监测子单元21、和/或第二监测子单元22、和/或第三监测子单元23；其中：
所述第一监测子单元21，用于读取所述特征值中的测试标识值，并执行以下处理：当测试标识值为1时存储所述GOOSE报文并将所述GOOSE报文标记为测试信号；
所述第二监测子单元22，用于读取所述特征值中的stNum值，并执行以下处理：当stNump>stNumlast+1时，存储所述GOOSE报文并将所述GOOSE报文标记为报文状态跳跃；当stNump=stNumlast+1，存储所述GOOSE报文并将所述GOOSE报文标记为报文正常变位；当stNump<stNumlast，且stNump≠0时，存储所述GOOSE报文并将所述GOOSE报文标记为报文状态逆转；
所述第三监测子单元23，用于读取所述特征值中的stNum值和sqNum值，并执行以下处理：当stNump=stNumlast，且sqNump>sqNumlast+1时，存储所述GOOSE报文并将所述GOOSE报文标记为报文丢失；当stNump=stNumlast，sqNump<sqNumlast，且sqNum≠0时，存储所述GOOSE报文并将所述GOOSE报文标记为报文数据逆序；当stNump=stNumlast，且sqNump=sqNumlast时，存储所述GOOSE报文并将所述GOOSE报文标记为报文重复；当stNump=1且sqNump=1时，存储所述GOOSE报文并将所述GOOSE报文标记为所述IED复归；
其中，所述stNump、sqNump为所述GOOSE报文的stNum值、sqNum值，所述stNumlast、sqNumlast为所述GOOSE报文的前一GOOSE报文的stNum值、sqNum值。
上述第一监测子单元21、第二监测子单元22、第三监测子单元23可通过FPGA、CPU或DSP实现。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种数字化变电站通用面向对象的变电站事件GOOSE报文的监测方法，其特征在于，所述监测方法包括：
从智能电子设备IED系统获取GOOSE报文，所述GOOSE报文至少包括帧头、应用协议数据单元APDU和数据集；所述GOOSE报文的数据源端是数字化变电站中的智能化电子设备IED，或者，所述GOOSE报文的数据源端是数字化变电站中其他产生GOOSE报文的设备；
分别对所获取的GOOSE报文中的帧头、APDU和数据集进行解析，得到所述GOOSE报文中的帧头、APDU和数据集的解析结果；通过对GOOSE报文的帧头的解析得到解析结果中至少包含GOOSE报文的目的媒体访问控制MAC地址信息；通过对GOOSE报文的APDU和数据集的解析得到解析结果中至少包含测试标识值、状态计数stNum值、序列计数sqNum值中的一个；
从所述GOOSE报文中的帧头的解析结果中提取所述GOOSE报文的目的媒体访问控制MAC地址信息，根据所述目的MAC地址对所述GOOSE报文进行分类，并将分类后的GOOSE报文归入相应的数据队列中；
从归入相应的数据队列中的所述GOOSE报文中的APDU和数据集的解析结果中提取特征值，并根据所述特征值对GOOSE报文进行相应的存储和标记；
所述特征值包括：测试标识值、状态计数stNum值、序列计数sqNum值；
所述根据所述特征值对GOOSE报文进行相应的存储和标记，包括：
读取所述特征值中的stNum值，并执行以下处理：
当stNump>stNumlast+1时，存储所述GOOSE报文并将所述GOOSE报文标记为报文状态跳跃；
当stNump＝stNumlast+1，存储所述GOOSE报文并将所述GOOSE报文标记为报文正常变位；
当stNump<stNumlast，且stNump≠0时，存储所述GOOSE报文并将所述GOOSE报文标记为报文状态逆转；
其中，所述stNump为所述GOOSE报文的stNum值，所述stNumlast为所述GOOSE报文的前一GOOSE报文的stNum值。
2.如权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述根据所述特征值对GOOSE报文进行相应的存储和标记，包括：
读取所述特征值中的测试标识值，并执行以下处理：
当测试标识值为1时，存储所述GOOSE报文，并将所述GOOSE报文标记为测试信号。
3.如权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述根据所述特征值对GOOSE报文进行相应的存储和标记，包括：
读取所述特征值中的stNum值和sqNum值，并执行以下处理：
当stNump＝stNumlast，且sqNump>sqNumlast+1时，存储所述GOOSE报文并将所述GOOSE报文标记为报文丢失；
当stNump＝stNumlast，sqNump<sqNumlast，且sqNum≠0时，存储所述GOOSE报文并将所述GOOSE报文标记为报文数据逆序；
当stNump＝stNumlast，且sqNump＝sqNumlast时，存储所述GOOSE报文并将所述GOOSE报文标记为报文重复；
当stNump＝1且sqNump＝1时，存储所述GOOSE报文并将所述GOOSE报文标记为所述IED复归；
其中，所述stNump、sqNump为所述GOOSE报文的stNum值、sqNum值，所述stNumlast、sqNumlast为所述GOOSE报文的前一GOOSE报文的stNum值、sqNum值。
4.一种数字化变电站通用面向对象的变电站事件GOOSE报文的监测装置，其特征在于，所述监测装置包括接口单元、解析单元、分类单元、监测单元；其中，
所述接口单元，用于从智能电子设备IED系统获取GOOSE报文，所述GOOSE报文至少包括帧头、应用协议数据单元APDU和数据集；所述GOOSE报文的数据源端是数字化变电站中的智能化电子设备IED，或者，所述GOOSE报文的数据源端是数字化变电站中其他产生GOOSE报文的设备；
所述解析单元，用于分别对所获取的GOOSE报文中的帧头、APDU和数据集进行解析，并存储所得到的所述GOOSE报文中的帧头、APDU和数据集的解析结果；通过对GOOSE报文的帧头的解析得到解析结果中至少包含GOOSE报文的目的媒体访问控制MAC地址信息；通过对GOOSE报文的APDU和数据集的解析得到解析结果中至少包含测试标识值、状态计数stNum值、序列计数sqNum值中的一个；
所述分类单元，用于从所述GOOSE报文中的帧头的解析结果中提取所述GOOSE报文的目的媒体访问控制MAC地址信息，根据所述目的MAC地址对所述GOOSE报文进行分类，并将分类后的GOOSE报文归入相应的数据队列中；
所述监测单元，用于从归入相应的数据队列中的所述GOOSE报文中的APDU和数据集的解析结果中提取特征值，并根据所述特征值对GOOSE报文进行相应的存储和标记；
所述特征值包括：测试标识值、stNum值、sqNum值；
所述监测单元包括第二监测子单元；所述第二监测子单元，用于读取所述特征值中的stNum值，并执行以下处理：当stNump>stNumlast+1时，存储所述GOOSE报文并将所述GOOSE报文标记为报文状态跳跃；当stNump＝stNumlast+1，存储所述GOOSE报文并将所述GOOSE报文标记为报文正常变位；当stNump<stNumlast，且stNump≠0时，存储所述GOOSE报文并将所述GOOSE报文标记为报文状态逆转。
5.如权利要求4所述的监测装置，其特征在于，所述监测单元还包括第一监测子单元、和/或第三监测子单元；其中，
所述第一监测子单元，用于读取所述特征值中的测试标识值，并执行以下处理：当测试标识值为1时，存储所述GOOSE报文并将所述GOOSE报文标记为测试信号；
所述第三监测子单元，用于读取所述特征值中的stNum值和sqNum值，并执行以下处理：当stNump＝stNumlast，且sqNump>sqNumlast+1时，存储所述GOOSE报文并将所述GOOSE报文标记为报文丢失；当stNump＝stNumlast，sqNump<sqNumlast，且sqNum≠0时，存储所述GOOSE报文并将所述GOOSE报文标记为报文数据逆序；当stNump＝stNumlast，且sqNump＝sqNumlast时，存储所述GOOSE报文并将所述GOOSE报文标记为报文重复；当stNump＝1且sqNump＝1时，存储所述GOOSE报文并将所述GOOSE报文标记为所述IED复归；
其中，所述stNump、sqNump为所述GOOSE报文的stNum值、sqNum值，所述stNumlast、sqNumlast为所述GOOSE报文的前一GOOSE报文的stNum值、sqNum值。
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- 2014-03-11 CN CN201410088782.9A patent/CN103856372B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
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| CN102142720A (zh) * | 2011-04-29 | 2011-08-03 | 珠海市鸿瑞软件技术有限公司 | 网络通信记录仪及网络通信记录分析系统 |
| CN102323975A (zh) * | 2011-06-16 | 2012-01-18 | 河北省电力研究院 | 基于iec61850模型文件的报文正确性判别方法 |
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Address after: 101149 Beijing Tongzhou District Beiyuan 155 production line east gate Co-patentee after: BEIJING CHANGTONGDA TELECOM TECHNOLOGY Co.,Ltd. Patentee after: TELECOM TECHNOLOGY INSTRUMENT INSTITUTE Co.,Ltd. Address before: 101149 Tongzhou District Beiyuan, Beijing, No. 155 Co-patentee before: BEIJING CHANGTONGDA TELECOM TECHNOLOGY Co.,Ltd. Patentee before: Telecom Technology Instrument Research Institute |
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