CN104065525B - 一种iec61850中smv9‑2报文的性能测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种IEC61850中SMV9‑2报文的性能测试方法，包括：将测试仪器接入到待测智能设备IED的网络中，选定测试项目并启动测试；自动搜索联网的所有所述智能设备IED发出的报文并通过解析出各个所述报文中的报文头以确定SMV9‑2报文；捕获各个所述SMV9‑2报文的报文头中的关键字段以确定各个所述SMV9‑2报文所归属的智能设备IED；根据确定的所述智能设备IED，选取待测试的目标SMV9‑2报文以执行相应的性能测试。相较于现有技术，本发明提供的SMV9‑2报文的性能测试方法不仅解决了手动输入容易出错的问题，而且还为测试人员节省了大量的时间，提高了工作效率。
Description
技术领域
本发明属于电力、电子测试仪器技术领域，特别是涉及一种IEC61850中SMV9-2报文的性能测试方法。
背景技术
当前电力系统中，对变电站自动化的要求越来越高。为方便变电站中各种IED的管理以及设备间的互联，就需要一种通用的通信方式来实现。IEC61850提出了一种公共的通信标准，通过对设备的一系列规范化，使其形成一个规范的输出，实现系统的无缝连接。IEC61850标准是基于通用网络通信平台的变电站自动化系统唯一国际标准，它是由国际电工委员会第57技术委员会（IECTC57）的3个工作组10，11，12（WG10/11/12）负责制定的。IEC61850作为制定电力系统远动无缝通信系统基础能大幅度改善信息技术和自动化技术的设备数据集成，减少工程量、现场验收、运行、监视、诊断和维护等费用，节约大量时间，增加了自动化系统使用期间的灵活性。它解决了变电站自动化系统产品的互操作性和协议转换问题。采用该标准还可使变电站自动化设备具有自描述、自诊断和即插即用（Plug andPlay）的特性，极大的方便了系统的集成，降低了变电站自动化系统的工程费用。
SMV9-2（Sample Measured Value，采样测量值）是IEC61850标准中用于变电站自动化系统的一种采样值报文机制。变电站配置一套技术先进和功能完善的计算机监控系统，承担运行人员正常控制、监视、信号、测量以及数据统计分析等各方面的功能，监控系统采用IEC61850通信标准，利用以太网特性，通过SMV9-2报文实现采样值（电流、电压等）从过程层（例如：合并单元等）到间隔层（例如：保护设备、测控设备等）的数据传输，与整个变电站系统统一建模、统一组网，共享统一的信息平台，提高二次系统的安全性、可靠性。
SMV9-2采样值信息发送系统的原始数据，由过程层中的智能设备产生，所有的保护装置、测控装置、计量装置都可以接收SMV9-2采样值信息进行处理，实现自身的功能定义。SMV9-2采样信息的传输属于多播方式，在DL/T860中，对SMV9-2报文的多播地址进行了规定，要求使用01-0C-CD-04-00-00到01-0C-CD-04-01-FF之间的多播地址。
而SMV9-2采样值协议数据单元的框架如下表1所示：
表1：SMV9-2采样值的ISO/IEC8802-3帧格式
其中部分功能的解释见下表2所示：
表2：SMV9-2采样值的ISO/IEC8802-3帧信息解释
按照50Hz的电网频率，一般定义每个周波需要采样80个点，因此1秒钟的数据信息总共有4000个采样点，每帧传送一个采样序号的值，采样序号从0到3999。
SMV9-2信息的传输特性如图1所示。如图1所示，4000个采样点平均分配在1秒时间区间内，其中的采样均匀度（即每一个采样点标准间隔）为250us。
根据SMV9-2采样信息的传输特性，定义两个与时间性能测试相关的特征，即采样间隔和传输延迟。采样间隔指前一次采样值和下一次采样值之间的时间间隔，时间偏差指每个采样值从智能设备发出后到达接收端的时间延迟。当采样号为0时，时间偏差就是对该采样数据进行捕获的时间与当前标准秒的偏差（微秒，us）。根据DL/T860标准，采样号应该在智能设备每次被同步后返回到0，正常状态下传输4000次采样信息应该是完整的一秒时间内完成。因此当采样号为0时的传输延迟应该是检测智能设备发送延迟和网络传输延迟的最好的指示指标。理论研究上，时间间隔的标准值为250us，而时间偏差的标准值为0us。根据总传输时间的定义，SMV9-2的输出延迟总可以通过这些指标进行测量和分析。
如果变电站过程层SMV9-2传输的模拟量采样值延迟超过一定范围或者4000个点的均匀度误差过大将会造成底层数据的不完备，从而影响整个变电站的安全运行，所以在单体智能设备出厂前或者整个变电站系统投运前都要对有SMV9-2信息的智能设备进行严格测试，并评估其性能是否满足标准或设计要求。
因为SMV9-2是多播方式发送，正如上文所述，如果我们需要测试某一个智能装置的SMV9-2传输时间延迟和采样点均匀度的话，需要捕获到该智能装置的SMV9-2报文才能计算出结果。
传统的SMV9-2捕获方法包括：首先要将智能设备的SMV9-2报文头信息（如：源MAC地址、svID等）提前手动输入到测试仪器中，开始测试时测试仪器在网络中众多的SMV9-2报文中，捕获已经输入好SMV9-2报文头的SMV9-2报文，计算SMV9-2传输时间延迟和采样点均匀度。但是，一个变电站当中产生SMV9-2的智能设备有几百甚至上千个，如果需要测试这些智能设备的SMV9-2传输延迟和均匀度的话，那么每一台智能设备的SMV9-2报文头信息都要在测试仪器中手动配置一遍，这样做不仅容易出错而且会消耗很多的时间。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种IEC61850中SMV9-2报文性能测试方法，用于解决现有技术中对IEC61850中SMV9-2报文进行性能测试效率低下且易出错等问题。
为解决上述问题及其他问题，本发明提供一种IEC61850中SMV9-2报文的性能测试方法，在所述IEC61850中，包括有联网的多个智能设备IED，所述SMV9-2报文性能测试方法包括：将测试仪器接入到待测智能设备IED的网络中，选定测试项目并启动测试；自动搜索联网的所有所述智能设备IED发出的报文并通过解析出各个所述报文中的报文头以确定SMV9-2报文；捕获各个所述SMV9-2报文的报文头中的关键字段以确定各个所述SMV9-2报文所归属的智能设备IED；根据确定的所述智能设备IED，选取待测试的目标SMV9-2报文以执行相应的性能测试。
可选地，自动搜索联网的所有所述智能设备IED发出的SMV9-2报文并依序解析出各个所述SMV9-2报文的报文头包括：在所述IEC61850中自动搜索网络报文流中的所有报文；重复如下步骤：按照顺序抓取一帧报文，解析出所述报文的报文头；根据所述报文头以确定所述报文是否为SMV9-2报文；直至确定出所有的SMV9-2报文。
可选地，捕获各个所述SMV9-2报文的报文头中的关键字段以确定各个所述SMV9-2报文所归属的智能设备IED包括：捕获所述SMV9-2报文的报文头中的关键字段，所述关键字段至少包括源MAC地址、智能设备IED的设备标识码svID、以及SMV类型SmvMode；根据所述关键字段中的源MAC地址和智能设备的设备标识码svID来确定智能设备IED；将确定的所述智能设备IED及其对应的所述SMV9-2报文予以显示，以供从中进行选取作测试用。
可选地，确定的所述智能设备IED及其对应的所述SMV9-2报文在显示时是根据所述关键字段进行分类的。
可选地，根据确定的所述智能设备IED及其对应的所述SMV9-2报文，选取待测试的目标SMV9-2报文以执行相应的性能测试包括：浏览显示的智能设备IED及其对应的SMV9-2报文；通过点选、游标移动或指令输入方式从显示的所有SMV9-2报文中选取待测试的目标SMV9-2报文；执行针对所述目标SMV9-2报文的性能测试。
可选地，所述SMV9-2报文的性能测试方法还包括：将所述目标SMV9-2报文执行性能测试后的测试结果予以显示或存储。
可选地，所述测试项目包括传输时间延迟和采样点均匀度。
本发明所提供的IEC61850中SMV9-2报文性能测试方法，能自动搜索联网的所有所述智能设备IED发出的SMV9-2报文，并根据SMV9-2报文的报文头中的关键字段以自动确定出所述SMV9-2报文所归属的智能设备IED，选取待测试的目标SMV9-2报文以执行相应的性能测试，相较于现有技术，不仅解决了手动输入容易出错的问题，而且还为测试人员节省了大量的时间，提高了工作效率。
附图说明
图1显示SMV9-2报文的传输特性示意图。
图2显示本发明IEC61850中SMV9-2报文的性能测试方法的流程示意图。
图3为图2中步骤S23的具体流程示意图。
图4为图2中步骤S27的具体流程示意图。
具体实施方式
本发明的发明人发现：在现有技术中，在对SMV9-2报文信息进行性能测试时需要先采用手动方式将SMV9-2报文头信息输入到测试仪器，这样，不仅容易出错而且会消耗很多的时间，极大地影响工作效率。
因此，本发明的发明人对现有技术进行了改进，能自动搜索联网的所有所述智能设备IED发出的SMV9-2报文并捕获相应的SMV9-2报文头信息，从而快速确定待测试的目标SMV9-2报文以执行相应的性能测试，具有准确性高、快速高效的优点。
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
以下将以一具体事例来详细说明本发明IEC61850中SMV9-2报文的性能测试方法。
图2显示了本发明SMV9-2报文的性能测试方法在一个实施方式中的流程示意图。需要说明的是，本发明的SMV9-2报文的性能测试方法应用于IEC61850中，IEC61850是一种可适用于电子系统的公共通信标准，通过对电力设备的一系列规范化，使其形成一个规范的输出，实现电力系统的无缝连接。SMV9-2（Sample Measured Value，采样测量值）是IEC61850标准中用于变电站自动化系统的一种采样值报文机制。变电站配置一套技术先进和功能完善的计算机监控系统，承担运行人员正常控制、监视、信号、测量以及数据统计分析等各方面的功能，监控系统采用IEC61850通信标准，利用以太网特性，通过SMV9-2报文实现采样值（电流、电压等）从过程层（例如：合并单元等）到间隔层（例如：保护设备、测控设备等）的数据传输，与整个变电站系统统一建模、统一组网，共享统一的信息平台，提高二次系统的安全性、可靠性。
如图2所示，本发明IEC61850中SMV9-2报文的性能测试方法包括如下步骤：
步骤S21，将测试仪器接入到待测智能设备IED的网络中，选定测试项目并启动测试。在本实施例中，在IEC61850中，多个智能设备IED相互联网，利用快速以太网特性，在各个智能设备IE之间实现信息交换，其中，采样值信息是以SMV9-2报文形式实现的。在这里，进行处理的是针对SMV9-2报文的相关测试项目，例如为传输时间延迟和采样点均匀度。通过步骤S21，可将所述测试仪器接入网络，从而与网络中的各个智能设备IED通信连接，从而可以对网络中的智能设备IED进行选定并实施相关的性能测试工作。
步骤S23，自动搜索联网的所有所述智能设备IED发出的报文并通过解析出各个所述报文中的报文头以确定SMV9-2报文。在本实施例中，所述测试仪器自动搜索联网的所有所述智能设备IED发出的报文并通过解析出各个所述报文中的报文头以确定SMV9-2报文。
具体地，如图3所示，自动搜索联网的所有所述智能设备IED发出的SMV9-2报文并依序解析出各个所述SMV9-2报文的报文头包括：步骤S231，在所述IEC61850中自动搜索网络报文流中的所有报文。步骤S233，按照顺序抓取一帧报文，解析出所述报文的报文头，在所述报文头信息中包括各个关键字段，这些关键字段例如为：源MAC地址、智能设备IED的设备标识码svID、以及SMV类型SmvMode。步骤S235，根据所述报文头以确定所述报文是否为SMV9-2报文；若根据所述报文头确定所述报文是SMV9-2报文，则于步骤S237，确定出所述SMV9-2报文并予以记录，同时返至步骤S233继续进行抓取和解析下一帧报文；若根据所述报文头确定所述报文不是SMV9-2报文，则返至步骤S233继续进行抓取和解析下一帧报文。通过上述步骤，即可在步骤S239中，确定出网络报文流中的所有SMV9-2报文。
步骤S25，捕获各个所述SMV9-2报文的报文头中的关键字段以确定各个所述SMV9-2报文所归属的智能设备IED。在本实施例中，所述测试仪器自动捕获各个所述SMV9-2报文的报文头中的关键字段以确定它们所归属的智能设备IED。具体地，捕获各个所述SMV9-2报文的报文头中的关键字段以确定它们所归属的智能设备IED包括：首先，捕获所述SMV9-2报文的报文头中的关键字段，所述关键字段至少包括源MAC地址、智能设备IED的设备标识码svID、以及SMV类型SmvMode。其次，根据所述关键字段中的源MAC地址和智能设备的设备标识码svID来确定智能设备IED，这样就可以将任一个SMV9-2报文确定为是归属于哪一个智能设备IED。最后，将确定的所述智能设备IED及其对应的所述SMV9-2报文予以显示，以供测试人员从中进行选取作测试用。例如，确定的所述智能设备IED及其对应的所述SMV9-2报文在显示时是根据所述关键字段进行分类的。
步骤S27，根据确定的所述智能设备IED及其对应的所述SMV9-2报文，选取待测试的目标SMV9-2报文以执行相应的性能测试。在本实施例中，所述测试仪器根据确定的所述智能设备IED及其对应的所述SMV9-2报文，对选取待测试的目标SMV9-2报文执行相应的性能测试。具体地，如图4所示，根据确定的所述智能设备IED及其对应的所述SMV9-2报文，选取待测试的目标SMV9-2报文以执行相应的性能测试进一步包括：步骤S271，浏览显示的智能设备IED及其对应的SMV9-2报文。具体地，所述智能设备IED及其对应的SMV9-2报文是以图形化方式（例如列表、结构树等）简洁清晰地显示在显示屏上，以供使用者浏览。步骤S273，通过点选、游标移动或指令输入方式从显示的所有SMV9-2报文中选取待测试的目标SMV9-2报文。具体地，使用者通过浏览显示的智能设备IED及其对应的SMV9-2报文，找到待测试的目标SMV9-2报文并将其予以选中。在这里，SMV9-2报文的选中，可以有多种方式来实现。例如：若显示屏幕为触控屏，则可通过点选的方式完成待测目标SMV9-2报文的选取；若显示屏幕为非触控屏，则可通过游标移动或指令输入的方式完成待测目标SMV9-2报文的选取。步骤S275，执行针对所述目标SMV9-2报文的性能测试。具体地，以测试项目为“传输时间延迟和采样点均匀度”为例，我们知道，根据DL/T860标准，采样号应该在智能装置每次被同步后返回到0，正常状态下传输4000次采样信息应该是完整的一秒时间内完成。因此当采样号=0时的传输延迟应该是检测智能装置发送延迟和网络传输延迟的最好的指示指标。由于，相关的测试仪器及测试原理已为本领域技术人员所熟知，故不再在此赘述。
步骤S29，将步骤S27执行性能测试后的测试结果予以显示或存储。
如上所述，本发明所提供的IEC61850中SMV9-2报文性能测试方法，能自动搜索联网的所有所述智能设备IED发出的SMV9-2报文，并根据SMV9-2报文的报文头中的关键字段以自动确定出所述SMV9-2报文所归属的智能设备IED，从中选取待测试的目标SMV9-2报文以执行相应的性能测试，相较于现有技术，不仅解决了手动输入容易出错的问题，而且还为测试人员节省了大量的时间，提高了工作效率。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (5)
1.一种IEC61850中SMV9-2报文的性能测试方法，在所述IEC61850中，包括有联网的多个智能设备IED，其特征在于，所述SMV9-2报文性能测试方法包括：
将测试仪器接入到待测智能设备IED的网络中，选定测试项目并启动测试；其中，所述测试项目包括：传输时间延迟和采样点均匀度；
自动搜索联网的所有所述智能设备IED发出的报文并通过解析出各个所述报文中的报文头以确定SMV9-2报文；
捕获各个所述SMV9-2报文的报文头中的关键字段以确定各个所述SMV9-2报文所归属的智能设备IED；
使用者通过浏览显示的确定的所述智能设备IED及其对应的所述SMV9-2报文，通过点选、游标移动或指令输入方式从显示的所有SMV9-2报文中选取待测试的目标SMV9-2报文并将其予以选中以执行针对所述目标SMV9-2报文的性能测试。
2.根据权利要求1所述的IEC61850中SMV9-2报文的性能测试方法，其特征在于，自动搜索联网的所有所述智能设备IED发出的SMV9-2报文并依序解析出各个所述SMV9-2报文的报文头包括：
在所述IEC61850中自动搜索网络报文流中的所有报文；
重复如下步骤：按照顺序抓取一帧报文，解析出所述报文的报文头；根据所述报文头以确定所述报文是否为SMV9-2报文；
直至确定出所有的SMV9-2报文。
3.根据权利要求2所述的IEC61850中SMV9-2报文的性能测试方法，其特征在于，捕获各个所述SMV9-2报文的报文头中的关键字段以确定各个所述SMV9-2报文所归属的智能设备IED包括：
捕获所述SMV9-2报文的报文头中的关键字段，所述关键字段至少包括源MAC地址、智能设备IED的设备标识码svID、以及SMV类型SmvMode；
根据所述关键字段中的源MAC地址和智能设备的设备标识码svID来确定智能设备IED；
将确定的所述智能设备IED及其对应的所述SMV9-2报文予以显示，以供从中进行选取作测试用。
4.根据权利要求3所述的IEC61850中SMV9-2报文的性能测试方法，其特征在于，确定的所述智能设备IED及其对应的所述SMV9-2报文在显示时是根据所述关键字段进行分类的。
5.根据权利要求1所述的IEC61850中SMV9-2报文的性能测试方法，还包括：将所述目标SMV9-2报文执行性能测试后的测试结果予以显示或存储。
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