CN104702585A - 进行协议转换的方法及网关设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了进行协议转换的方法及协议网关，其中，该方法预先加载MAP文件和ICD文件，该方法还包括：接收来自IEC104服务端的监控信息，进行解析，得到点位号和数据值；根据点位号在MAP文件的映射关系中查找对应的数据引用，提取数据引用中的数据属性名；根据提取出的数据属性名在ICD文件中查找出对应的数据属性结构；用解析得到的数据值更新存储空间中与查找出的数据属性结构对应的数据；将存储空间中数据属性结构对应的数据提供给IEC61850客户端。本发明方案能够实现将监控信息从IEC104协议转换为IEC61850协议。

Description

进行协议转换的方法及网关设备

技术领域

本发明涉及协议处理技术，尤其涉及进行协议转换的方法及网关设备。

背景技术

IEC60870-5-104协议，是电力行业远动通迅协议；IEC61850协议，是变电站自动化领域的通信协议，IEC60870-5-104可简写为IEC104。通常地，在IEC104协议的使用领域中，进行信息交互的服务端和客户端都必须支持IEC104协议；在IEC61850协议的使用领域中，进行信息交互的服务端和客户端也必须支持IEC61850协议。

在IEC104系统中，可对变电站的运行情况进行监控，由IEC104服务端将监控信息通知给IEC客户端。监控信息包括遥信信息、遥测信息、遥控信息等；其中遥信信息用于表示采集设备的状态，包括开启状态和关闭状态，遥测信息包含测量得到的数值，例如温度值、湿度值等，遥控信息包括与遥信信息类似。

目前，只有IEC104客户端才能采用接收来自IEC104服务端的监控信息。IEC104服务端为旧的服务端，而目前多采用IEC61850协议，使用的客户端多为IEC61850客户端，如果能将IEC104服务端的监控信息通知给IEC61850客户端，将进一步满足需求。

但目前只有IEC103服务端将其所在系统的遥控信息发送给IEC61850客户端的技术，IEC103为另一电力行业远动通讯协议；且IEC103协议与IEC104协议存在差异，无法将IEC103到IEC61850的协议转换方案应用于IEC104到IEC61850的协议转换中。将监控信息从IEC104协议转换为IEC61850协议，成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种进行协议转换的方法，该方法能够实现将监控信息从IEC104协议转换为IEC61850协议。

本发明提供了一种进行协议转换的网关设备，该移动终端能够实现将监控信息从IEC104协议转换为IEC61850协议。

一种进行协议转换的方法，该方法加载MAP文件和智能电子设备能力描述（ICD，IED Capability Description)文件，所述MAP文件即映射文件，包含点位号与数据引用之间的映射关系，数据引用中包含数据属性名，所述ICD文件包含数据属性结构，该方法还包括：

接收来自IEC104服务端的监控信息，进行解析，得到点位号和数据值；

根据点位号在MAP文件的映射关系中查找对应的数据引用，提取数据引用中的数据属性名；

根据提取出的数据属性名在ICD文件中查找出对应的数据属性结构；

用解析得到的数据值更新存储空间中与查找出的数据属性结构对应的数据；

将存储空间中数据属性结构对应的数据提供给IEC61850客户端。

一种进行协议转换的网关设备，该网关设备包括IEC104客户端单元和IEC61850服务端单元；

所述IEC104客户端单元，接收来自IEC104服务端的监控信息，进行解析，得到点位号和数据值，发送给所述IEC61850服务端单元；

所述IEC61850服务端单元，加载MAP文件和ICD文件，所述MAP文件包含点位号与数据引用之间的映射关系，数据引用中包含数据属性名，所述ICD文件包含数据属性结构；接收所述IEC104客户端单元发送的点位号和数据值；根据点位号在MAP文件的映射关系中查找对应的数据引用，提取数据引用中的数据属性名；根据提取出的数据属性名在ICD文件中查找出对应的数据属性结构；用解析得到的数据值更新存储空间中与查找出的数据属性结构对应的数据；将存储空间中数据属性结构对应的数据提供给IEC61850客户端。

从上述方案可以看出，本发明中，预先加载MAP文件和ICD文件，所述MAP文件包含点位号与数据引用之间的映射关系，数据引用中包含数据属性名，所述ICD文件包含数据属性结构；然后，接收来自IEC104服务端的监控信息，进行解析，得到点位号和数据值；再根据点位号在MAP文件的映射关系中查找对应的数据引用，提取数据引用中的数据属性名；根据提取出的数据属性名在ICD文件中查找出对应的数据属性结构；用解析得到的数据值更新存储空间中与查找出的数据属性结构对应的数据；将存储空间中数据属性结构对应的数据提供给IEC61850客户端。从而，实现了将监控信息从IEC104协议转换为IEC61850协议，以将IEC104服务端的监控信息通知给IEC61850客户端。

附图说明

图1为本发明进行协议转换的方法示意性流程图；

图2为本发明进行协议转换的方法流程图实例；

图3为本发明进行协议转换的网关设备结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明进一步详细说明。

本发明中，设置进行协议转换的网关设备，在网关设备中预先加载MAP文件和ICD文件，所述MAP文件包含点位号与数据引用之间的映射关系，数据引用中包含数据属性名，所述ICD文件包含数据属性结构；在接收来自IEC104服务端的监控信息后，基于MAP文件和ICD文件，将监控信息转换为IEC61850协议格式，通知给IEC61850客户端。

参见图1，为本发明进行协议转换的方法示意性流程图，该方法预先加载MAP文件和ICD文件，所述MAP文件包含点位号与数据引用之间的映射关系，数据引用中包含数据属性名，所述ICD文件包含数据属性结构。点位号用于标识信息类型，是IEC104协议中常采用的格式；信息类型包括遥信信息类型、遥测信息类型、遥控信息类型等。遥信信息用于表示采集设备的状态，包括开启状态和关闭状态，遥测信息包含测量得到的数值，例如温度值、湿度值等，遥控信息包括与遥信信息类似。数据引用为IEC61850协议格式中常采用的格式。

MAP文件和ICD文件的配置可采用多种方式实现，配置后，网关设备便可在需要时加载MAP文件和ICD文件。例如，MAP文件和ICD文件可以由终端配置完成后，上传给网关设备。也可以，在网关设备添加web配置功能，在需要时，终端对网关设备进行web访问，以完成web配置，具体包括：

接收配置请求，反馈web配置页面；

接收用户在web配置页面输入的点位号和数据引用，建立点位号与数据引用之间的映射关系，生成包含映射关系的MAP文件；

从输入的数据引用中获取数据属性名，提取与数据属性名对应的数据属性结构，生成包含数据属性结构的ICD文件。

进一步地，为了提高用户输入信息的准确性，还可以在接收用户在web配置页面输入的点位号和数据引用之后，对点位号和数据引用的格式分别进行合法性校验，如果校验合法，则执行所述建立点位号与数据引用之间的映射关系，生成包含映射关系的MAP文件的步骤；如果校验失败，则拒绝配置。

图1的流程包括以下步骤：

步骤101，接收来自IEC104服务端的监控信息，进行解析，得到点位号和数据值。

根据IEC104协议的特点，来自IEC104服务端的信息为点位号加数据值的格式。

步骤102，根据点位号在MAP文件的映射关系中查找对应的数据引用，提取数据引用中的数据属性名。

步骤103，根据提取出的数据属性名在ICD文件中查找出对应的数据属性结构。

步骤104，用解析得到的数据值更新存储空间中与查找出的数据属性结构对应的数据。

步骤105，将存储空间中数据属性结构对应的数据提供给IEC61850客户端。

根据IEC61850协议的特点，IEC61850客户端能够接收数据属性结构对应的数据。

本步骤可采用多种方式实现，下面举两种实例进行说明：

方式一、

判断存储空间中数据属性结构的数据是否存在更新，如果是，则将更新后的数据通知给IEC61850客户端；如果没有更新，则不进行通知。

方式二、

周期性地将存储空间中数据属性结构的数据通知给IEC61850客户端。

除了进行IEC104协议到IEC61850协议的转换外，本发明的网关设备还可进行IEC61850协议到IEC104协议的转换，具体包括：

接收来自IEC61850客户端的控制信息，所述控制信息包含数据属性名及数据值；

由控制信息包含的数据属性名，在MAP文件中查找对应的点位号；

向IEC104服务端发送包含数据值和点位号的控制命令。

本发明中，预先加载MAP文件和ICD文件，所述MAP文件包含点位号与数据引用之间的映射关系，数据引用中包含数据属性名，所述ICD文件包含数据属性结构；接收来自IEC104服务端的监控信息后，基于MAP文件和ICD文件，将监控信息转换为IEC61850协议格式，通知给IEC61850客户端。从而，实现了将监控信息从IEC104协议转换为IEC61850协议，以将IEC104服务端的监控信息通知给IEC61850客户端。

下面通过图2的实例对本发明进行协议转换的方法进行详细说明，其包括以下步骤：

步骤201，接收配置请求，反馈web配置页面。

本实例在网关设备中集成IEC104客户端和IEC61850服务端；IEC104客户端与IEC104服务端进行信息交互，IEC61850服务端与IEC61850客户端进行信息交互，且MAP文件和ICD文件由IEC61850服务端进行配置和加载。

用户根据网关设备提供的网址，对网关设备进行访问，并向其发送配置请求。

为了实现IEC104协议到IEC61850协议的转换，本实例通过步骤201-203实现预先对ICD文件和MAP文件的配置。

IEC104协议采用面向点的数据描述方法，变电站自身的信息模型在报文中只是一个个没有明显含义的数据，所有数据或者数据包都需要发送端和接收端事先约定，并一一对应，这样才能正确反映现场设备的状态。

IEC61850协议对信息采用面向对象的自描述方法，面向对象的自描述方法在数据源就对数据本身进行自我描述，没有事先约定的限制，传输到接收方的数据都带有自我说明。

IEC104协议的点位信息向IEC61850协议转化，就是要将遥信、遥测、遥控和遥调等信息采用IEC61850的数据模型表示。采用相应的逻辑节点表示IEC104的遥测、遥信、遥控和遥调等，采用相应的服务与IEC104中规定的服务相对应。即IEC104协议的点位信息与IEC61850协议的数据引用一一对应，实现IEC104协议与IEC61850协议之间的映射。

对于老变电站，即采用IEC104协议的变电站，需要使用IEC61850来定义分层信息模型，遥信信息一般采用逻辑节点断路器实现，遥测采用测量实现，遥控采用开关控制器实现，遥调采用分接开关实现。确定好相应的逻辑节点，也就确定了其数据属性名，便可以生成ICD文件。

步骤202，接收用户在web配置页面输入的点位号和数据引用，建立点位号与数据引用之间的映射关系，生成包含映射关系的MAP文件。

所述接收用户在web配置页面输入的点位号和数据引用之后，还可以对点位号和数据引用的格式分别进行合法性校验，如果校验合法，则执行所述建立点位号与数据引用之间的映射关系，生成包含映射关系的MAP文件的步骤。

ICD文件采用XML Schema来描述，而IEC104使用点位号来描述，在设计网关设备中的IEC61850服务端接口时，将IEC104标准的点位号与IEC61850标准的数据引用一一对应。IEC61850服务端接口用于与IEC61850客户端进行信息交互。

本实例中的MAP文件格式如下：

上述MAP格式中：

第1-4行表示Map文件的总描述信息；其中，DeviceType表示设备类型，YxNum表示遥信总数，YcNum表示遥测总数，YkNum表示遥控总数。

第6-16行表示四遥信息，格式如下：

第1列：表示功能值，具体地：1-遥信，2-遥测，4-遥控；本实例中，用1、2、3、4表示四个不同的类别；

第2列：IEC61850数据引用，常用字符串表示；

第3列：IEC60870-5-104点位号；

第4列：数值系数；

第5列：名称描述。

具体地:

第6-8行表示遥信信息，遥信信息一般都需要携带时标信息，采用功能约束数据（FCD，Functionally Constrained Data）方式发送；第2列的数据引用表示为：<逻辑设备名>/<逻辑节点名>$<功能约束>$<数据属性名>，LD0为逻辑设备名，SYXGGIO1为逻辑节点名，ST为功能约束，Ind1/Ind2/Ind3为数据属性名。

第10-12行表示遥测信息，遥测值不需要时间，采用功能约束数据属性（FCDA，Functionally Constrained Data Attribute）方式发送；第2列的数据引用表示为：<逻辑设备名>/<逻辑节点名>$<功能约束>$<数据属性名>，LD0为逻辑设备名，SYXGGIO1为逻辑节点名，MX为功能约束；数据属性名由AnIn1$mag$f、AnIn2$mag$f、AnIn3$mag$f确定。

第14-16行表示遥控信息，描述与遥信信息类似。该实例中，数据属性名由Q1CSWI2$CO$Pos、Q2CSWI2$CO$Pos、Q3CSWI2$CO$Pos确定。

步骤203，从输入的数据引用中获取数据属性名，提取与数据属性名对应的数据属性结构，生成包含数据属性结构的ICD文件。

网关设备内预先存储了对应数据属性名的数据属性结构，该数据属性结构可以通过统计获取。例如，对于遥控信息的数据属性名，进行统计后得知，其数据属性结构包含状态值项、时间值项等。

本实例使用点位号与数据引用一一对应，引入了ICD文件和Map文件，简化了IEC61850协议网关的配置和实现。ICD文件将老变电站的遥测、遥信和遥控等信息数据进行归纳总结，用户只需要添加相应的数据属性名就可以自动生成ICD文件，减少了用户手动编辑ICD文件而导致的错误。并且，Map文件生成点位号与数据引用的对应关系，用户只需要选择数据引用，添加之前与设备约定的点位号，由系统自动来检测点位号和数据引用的合法性，从而生成Map文件。将配置工具Web化和自动化，简化了配置方法，降低了出错概率。

完成MAP文件和ICD文件的配置，重启网关设备，完成IEC61850网关设备的配置。

步骤204，加载MAP文件和ICD文件，所述MAP文件包含点位号与数据引用之间的映射关系，数据引用中包含数据属性名，所述ICD文件包含数据属性结构。

启动网关设备后，可根据需要加载预先配置的MAP文件和ICD文件。

步骤205，接收来自IEC104服务端的监控信息，进行解析，得到点位号和数据值。

解析出点位号和数据值之后，调用网关设备中的IEC61850服务端接口，将点位号和数据值写入。

步骤206，根据点位号在MAP文件的映射关系中查找对应的数据引用，提取数据引用中的数据属性名。

本实例中，假设解析得到的点位号为10002，数据值为1和1号12点，其中1表示温度告警已开启、1号12点为监控该开启状态的时间。根据10002查找到的数据引用为<LD0>/<SYXGGIO1>$<ST>$<Ind1>，其中的数据属性名为Ind1。

步骤207，根据提取出的数据属性名在ICD文件中查找出对应的数据属性结构。

根据Ind1在ICD文件中查找出的数据属性结构包括遥信信息状态值项、遥信信息时间值项。

步骤208，用解析得到的数据值更新存储空间中与查找出的数据属性结构对应的数据。

将存储空间中的遥信信息状态值项、遥信信息时间值项分别更新为1及1号12点。

步骤209，周期性地将存储空间中数据属性结构的数据通知给IEC61850客户端。

步骤210，接收来自IEC61850客户端的控制信息，所述控制信息包含数据属性名及数据值。

IEC61850客户端可以通过网关设备向IEC104服务端发送控制信息，以对IEC104系统进行控制。具体地，本实例中，来自IEC61850客户端的控制信息包含的数据属性名为Q2CSWI2$CO$Pos，数据值包括0，即需要关闭断路器2。

步骤211，由控制信息包含的数据属性名，在MAP文件中查找对应的点位号。

对应Q2CSWI2$COSPos的点号为20002。

步骤212，向IEC104服务端发送包含数据值和点位号的控制命令。

将包含0和20002的控制命名发送给IEC104服务端；IEC104服务端接收该控制命令后，关闭断路器2。

本实例中，解析出点位号和数据值之后，调用网关设备中的IEC61850服务端接口，将点位号和数据值写入，由IEC61850服务端进行转换后将信息发送给IEC61850客户端。当IEC61850客户端需要发送遥控信息时，调用网关设备中的102端口，先发送给网关设备中的IEC61850服务端，IEC61850服务端接收后，进行解析，然后再调用网关设备中的IEC104客户端的遥控接口，以对相应设备进行控制。这样，保证了IEC61850协议网关对外的出口数据满足IEC61850协议标准。

参见图3，为本发明进行协议转换的网关设备结构示意图，该网关设备IEC104客户端单元和IEC61850服务端单元；

所述IEC104客户端单元，接收来自IEC104服务端的监控信息，进行解析，得到点位号和数据值，发送给所述IEC61850服务端单元；

所述IEC61850服务端单元，加载MAP文件和ICD文件，所述MAP文件包含点位号与数据引用之间的映射关系，数据引用中包含数据属性名，所述ICD文件包含数据属性结构；接收所述IEC104客户端单元发送的点位号和数据值；根据点位号在MAP文件的映射关系中查找对应的数据引用，提取数据引用中的数据属性名；根据提取出的数据属性名在ICD文件中查找出对应的数据属性结构；用解析得到的数据值更新存储空间中与查找出的数据属性结构对应的数据；将存储空间中数据属性结构对应的数据提供给IEC61850客户端。

较佳地，所述IEC61850服务端单元包括加载模块、查找模块、更新模块和信息提供模块；

所述加载模块，加载MAP文件和ICD文件，所述MAP文件包含点位号与数据引用之间的映射关系，数据引用中包含数据属性名，所述ICD文件包含数据属性结构；

所述查找模块，接收所述IEC104客户端单元发送的点位号和数据值，根据点位号在MAP文件的映射关系中查找对应的数据引用，提取数据引用中的数据属性名；根据提取出的数据属性名在ICD文件中查找出对应的数据属性结构；将查找出的数据结构属性和接收的数据值发送给所述更新模块；

所述更新模块，接收来自所述查找模块的数据结构属性和数据值，用数据值更新存储空间中与接收的数据属性结构对应的数据；

所述信息提供模块，将存储空间中数据属性结构对应的数据提供给IEC61850客户端。

较佳地，所述IEC61850服务端单元还包括web配置模块，接收配置请求，反馈web配置页面；接收用户在web配置页面输入的点位号和数据引用，建立点位号与数据引用之间的映射关系，生成包含映射关系的MAP文件；从输入的数据引用中获取数据属性名，提取与数据属性名对应的数据属性结构，生成包含数据属性结构的ICD文件。

较佳地，所述信息提供模块包括第一信息提供子模块或第二信息提供子模块；

所述第一信息提供子模块，判断存储空间中数据属性结构的数据是否存在更新，如果是，则将更新后的数据通知给IEC61850客户端；

所述第二信息提供子模块，周期性地将存储空间中数据属性结构的数据通知给IEC61850客户端。

较佳地，

所述查找单元，还接收来自IEC61850客户端的控制信息，所述控制信息包含数据属性名及数据值；由控制信息包含的数据属性名，在MAP文件中查找对应的点位号，将点位号和控制信息包含的数据值发送给所述IEC104客户端单元；

所述IEC104客户端单元，还接收来自所述查找单元的点位号和数据值，向IEC104服务端发送包含数据值和点位号的控制命令。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种进行协议转换的方法，其特征在于，加载MAP文件和智能电子设备能力描述ICD文件，所述MAP文件包含点位号与数据引用之间的映射关系，数据引用中包含数据属性名，所述ICD文件包含数据属性结构，该方法包括：

接收来自IEC104服务端的监控信息，进行解析，得到点位号和数据值；

根据点位号在MAP文件的映射关系中查找对应的数据引用，提取数据引用中的数据属性名；

根据提取出的数据属性名在ICD文件中查找出对应的数据属性结构；

用解析得到的数据值更新存储空间中与查找出的数据属性结构对应的数据；

将存储空间中数据属性结构对应的数据提供给IEC61850客户端。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述ICD文件和MAP文件采用web页面方式进行配置，具体包括：

接收配置请求，反馈web配置页面；

接收用户在web配置页面输入的点位号和数据引用，建立点位号与数据引用之间的映射关系，生成包含映射关系的MAP文件；

从输入的数据引用中获取数据属性名，提取与数据属性名对应的数据属性结构，生成包含数据属性结构的ICD文件。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述接收用户在web配置页面输入的点位号和数据引用之后，该方法包括：

对点位号和数据引用的格式分别进行合法性校验，如果校验合法，则执行所述建立点位号与数据引用之间的映射关系，生成包含映射关系的MAP文件的步骤。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将存储空间中数据属性结构对应的数据提供给IEC61850客户端包括：

判断存储空间中数据属性结构的数据是否存在更新，如果是，则将更新后的数据通知给IEC61850客户端；或者，

周期性地将存储空间中数据属性结构的数据通知给IEC61850客户端。

5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

接收来自IEC61850客户端的控制信息，所述控制信息包含数据属性名及数据值；

由控制信息包含的数据属性名，在MAP文件中查找对应的点位号；

向IEC104服务端发送包含数据值和点位号的控制命令。

6.一种进行协议转换的网关设备，其特征在于，该网关设备包括IEC104客户端单元和IEC61850服务端单元；

所述IEC104客户端单元，接收来自IEC104服务端的监控信息，进行解析，得到点位号和数据值，发送给所述IEC61850服务端单元；

所述IEC61850服务端单元，加载MAP文件和ICD文件，所述MAP文件包含点位号与数据引用之间的映射关系，数据引用中包含数据属性名，所述ICD文件包含数据属性结构；接收所述IEC104客户端单元发送的点位号和数据值；根据点位号在MAP文件的映射关系中查找对应的数据引用，提取数据引用中的数据属性名；根据提取出的数据属性名在ICD文件中查找出对应的数据属性结构；用解析得到的数据值更新存储空间中与查找出的数据属性结构对应的数据；将存储空间中数据属性结构对应的数据提供给IEC61850客户端。

7.如权利要求6所述的网关设备，其特征在于，所述IEC61850服务端单元包括加载模块、查找模块、更新模块和信息提供模块；

所述加载模块，加载MAP文件和ICD文件，所述MAP文件包含点位号与数据引用之间的映射关系，数据引用中包含数据属性名，所述ICD文件包含数据属性结构；

所述查找模块，接收所述IEC104客户端单元发送的点位号和数据值，根据点位号在MAP文件的映射关系中查找对应的数据引用，提取数据引用中的数据属性名；根据提取出的数据属性名在ICD文件中查找出对应的数据属性结构；将查找出的数据结构属性和接收的数据值发送给所述更新模块；

所述更新模块，接收来自所述查找模块的数据结构属性和数据值，用数据值更新存储空间中与接收的数据属性结构对应的数据；

所述信息提供模块，将存储空间中数据属性结构对应的数据提供给IEC61850客户端。

8.如权利要求7所述的网关设备，其特征在于，所述IEC61850服务端单元还包括web配置模块，接收配置请求，反馈web配置页面；接收用户在web配置页面输入的点位号和数据引用，建立点位号与数据引用之间的映射关系，生成包含映射关系的MAP文件；从输入的数据引用中获取数据属性名，提取与数据属性名对应的数据属性结构，生成包含数据属性结构的ICD文件。

9.如权利要求7或8所述的网关设备，其特征在于，所述信息提供模块包括第一信息提供子模块或第二信息提供子模块；

所述第一信息提供子模块，判断存储空间中数据属性结构的数据是否存在更新，如果是，则将更新后的数据通知给IEC61850客户端；

所述第二信息提供子模块，周期性地将存储空间中数据属性结构的数据通知给IEC61850客户端。

10.如权利要求7或8所述的网关设备，其特征在于，

所述查找单元，还接收来自IEC61850客户端的控制信息，所述控制信息包含数据属性名及数据值；由控制信息包含的数据属性名，在MAP文件中查找对应的点位号，将点位号和控制信息包含的数据值发送给所述IEC104客户端单元；

所述IEC104客户端单元，还接收来自所述查找单元的点位号和数据值，向IEC104服务端发送包含数据值和点位号的控制命令。