CN104795892A - 适用于传统微机实验设备的goose报文实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于传统微机实验设备的GOOSE报文实现方法，包括：根据传统电力微机实验设备所实现的功能确定需订阅以及发布的信息，确定GOOSE报文订阅条目以及数据集，再根据传统电力微机实验设备的控制模块名称和网络参数配置，离线生成传统电力微机实验设备的GOOSE订阅报文和发布报文基准格式；将报文基准格式下载到传统电力微机实验设备供发包和解包使用；基于信息定位以及GOOSE报文接收模板进行GOOSE报文解包；基于信息定位以及GOOSE报文接收模板进行GOOSE报文组包；传统电力微机实验设备根据设置的时间间隔，定时重发具有相同数据集DataSet内容的GOOSE报文。本发明方法能够满足智能电网数字化要求。

Description

适用于传统微机实验设备的GOOSE报文实现方法

技术领域

本发明涉及一种GOOSE报文实现方法，尤其是一种适用于传统微机实验设备的GOOSE报文实现方法。属于电力系统保护、控制与自动化技术。

背景技术

在电力系统通信网络中，面向通用对象的变电站事件(GOOSE，Generic ObjectOriented Substation Event)报文主要用于表征断路器的跳、合闸等操作命令和断路器位置信息等重要场合。传统的电力微机实验设备所采用的控制器性能较低，基本报文处理和通信能力较弱。实现IEC 61850标准GOOSE报文所用到的面向对象、ASN.1抽象语法标记动态解析和编码等方法在传统电力微机实验设备中很难实现，导致传统电力微机实验设备无法接入到遵循IEC61850过程总线等网络，不能与其它基于IEC61850标准设备联网，实现信息交换。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供一种能够满足智能电网数字化要求的适用于传统微机实验设备的GOOSE报文实现方法。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

适用于传统微机实验设备的GOOSE报文实现方法，所述方法包括以下步骤：

S1、根据传统电力微机实验设备所实现的功能确定需订阅以及发布的信息，其中需订阅的信息是指需接收的所有开关量状态信息或者控制命令，需发布的信息是指需发送的所有开关量状态信息或者控制命令，从而确定GOOSE报文订阅条目Input以及数据集DataSet；

S2、根据GOOSE报文订阅条目Input、数据集DataSet，以及传统电力微机实验设备的控制模块名称和网络参数配置，离线生成传统电力微机实验设备的GOOSE订阅报文和发布报文基准格式；

S3、将GOOSE订阅报文和发布报文基准格式下载到传统电力微机实验设备供发包和解包使用；

S4、基于信息定位以及GOOSE报文接收模板进行GOOSE报文解包，在解析所接收的报文时，传统电力微机实验设备根据GOOSE报文订阅条目Input中每路开关量状态信息对应报文域在GOOSE订阅报文基准格式中的位置，在GOOSE报文相应的位置直接提取信息；

S5、基于信息定位以及GOOSE报文接收模板进行GOOSE报文组包，在组织需发送的报文时，传统电力微机实验设备根据GOOSE报文数据集DataSet中每路开关量状态信息对应报文域在GOOSE订阅报文基准格式中的位置，将各个报文域的具体内容直接填充到GOOSE报文相应的位置；

S6、传统电力微机实验设备不断修正GOOSE重发报文的时间间隔，并在传统电力微机实验设备的定时器中设置该时间间隔，传统电力微机实验设备根据该时间间隔，定时重发具有相同数据集DataSet内容的GOOSE报文。

作为一种实施方案，所述每路开关量状态信息包括状态值StVal1、时标t以及质量q，长度分别为N3 Byte、8Byte以及2Byte，其中N3作为状态值StVal1长度；在步骤S1中，设需接收的开关量状态信息有m路，这m路开关量状态信息按顺序组成GOOSE报文数据集DataSet，设需发送的开关量状态信息有n路，这n路开关量状态信息在GOOSE报文订阅条目Input可查询到相应的条目。

作为一种实施方案，步骤S3所述GOOSE订阅报文和发布报文基准格式形成时变参数以外的GOOSE报文内容。

作为一种实施方案，所述时变参数包括时间T域、StNum域、SqNum域、AllData域以及帧校验码域。

作为一种实施方案，步骤S3所述GOOSE订阅报文和发布报文基准格式所填充的报文内容，具体如下：

以太网报头域包括7个Byte的前导码以及一个Byte的帧开始符，其前导码每个Byte都填充0b10101010，帧开始符填充0b10101011；目的地址域根据GOOSE地址域填充为01-0C-CD-01-XX-XX；源地址MAC自定义填充为：F0-1F-AF-13-29-2B；优先级标识域，前两个字节是标签协议标识符值0x8100，后面是两个字节的标签控制信息，填充0x0001；以太网类型域填充为GOOSE以太网类型0x88B8；APPID域作为标志位填充为0x0100；长度Length域是根据后续字节数计算而得；保留字1域和保留字2域均填充0；APDU中GoCBRef域，最大填充65Byte；TimesAllowedtoLive域默认为心跳报文时间的两倍，在此填充为10000；datSet域填充共32Byte的字符串；GoID域填充99；测试字段test域填充为0；版本号confRev域填充为1；ndsCom域填充为0；numDatSetEntries域填充开关量状态信息路数，GOOSE发送报文基准格式中填充为n，GOOSE订阅报文基准格式中填充为m；此外，其他所有ASN.1抽象语法标记的Tag和Length根据长度计算均直接填充。

作为一种实施方案，步骤S4所述传统电力微机实验设备根据GOOSE报文订阅条目Input中每路开关量状态信息对应报文域在GOOSE订阅报文基准格式中的位置，在GOOSE报文相应的位置直接提取信息，具体如下：

传统电力微机实验设备收到GOOSE报文后，首先判断StNum和SqNum，若二者与前一GOOSE接收报文一致则为重复报文直接抛弃不作处理；若StNum和SqNum的值正常递增，则提取时间T域中的UTC时间并按照Input中各路开关量状态信息在基准报文中的相关位置提取信息。

作为一种实施方案，步骤S5所述传统电力微机实验设备根据GOOSE报文数据集DataSet中每路开关量状态信息对应报文域在GOOSE订阅报文基准格式中的位置，将各个报文域的具体内容直接填充到GOOSE报文相应的位置，具体如下：

传统电力微机实验设备首先根据装置UTC时间填充T域，并根据前一个发送GOOSE报文StNum以及SqNum的值填充StNum域、SqNum域，若即将发送报文为心跳报文则StNum不变，SqNum加1后填充SqNum域，否则SqNum归0，StNum加1后填充StNum域；随后根据各个报文域在GOOSE发布报文基准格式中的位置，将各个报文域的具体内容直接填充到GOOSE报文相应的位置。

本发明相对于现有技术具有如下的有益效果：

1、本发明的GOOSE报文实现方法适用于计算处理能力较弱的微机装置，能够快速解析和组织GOOSE报文，能实现传统微机装置的GOOSE报文订阅和发布功能，适合教育、工程培训等领域的微机实验装置功能升级与改造。

2、本发明的GOOSE报文实现方法为了完全遵循IEC61850发送GOOSE“心跳”报文的特点，传统电力微机实验设备可以根据定时器中设置的时间间隔，定时重发具有相同数据集DataSet内容的GOOSE报文，克服了传统的电力微机实验设备不具有GOOSE报文重发机制的缺陷。

附图说明

图1为本发明实施例1的GOOSE报文实现方法流程图。

图2为本发明实施例1的GOOSE报文数据集DataSet以及订阅条目Input示意图。

图3为本发明实施例1的GOOSE报文基准格式示意图。

具体实施方式

实施例1：

如图1所示，本实施例的GOOSE报文实现方法包括以下步骤：

S1、根据传统电力微机实验设备(微机装置)所实现的遥信、遥测、遥控以及遥调功能确定需订阅以及发布的信息，其中需订阅的信息是指需接收的所有开关量状态信息或者控制命令，需发布的信息是指需发送的所开关量状态信息或者控制命令，从而确定GOOSE报文订阅条目Input以及数据集DataSet；

在步骤S1中，设需接收的开关量状态信息有m路，这m路开关量状态信息按顺序组成GOOSE报文数据集DataSet，每路开关量状态信息包括状态值StVal1、时标t以及质量q，长度分别为N3 Byte、8Byte以及2Byte，其中N3作为状态值StVal1长度，一般取值4或8(对应32Bit、64Bit)；同样地，设需发送的开关量状态信息有n路，每路开关量状态信息包括状态值StVal1、时标t以及质量q，这n路开关量状态信息在GOOSE报文订阅条目Input可查询到相应的条目；在本实施例中，N3等于4，组织好的数据集DataSet和订阅条目Input如图2所示。

S2、根据GOOSE报文订阅条目Input、数据集DataSet，以及传统电力微机实验设备的控制模块名称(见下文举例中GoCBRef域)和网络参数配置(见下文举例中目的地址MAC以及源地址MAC等域)，离线生成传统电力微机实验设备的GOOSE订阅报文和发布报文基准格式；图3所示为GOOSE报文基准格式示意图，可见该基准格式形成时变参数(时变参数包括时间T域、StNum域、SqNum域、AllData域以及帧校验码域)以外的GOOSE报文内容，所填充的报文内容，具体如下：

以太网报头域包括7个Byte的前导码以及一个Byte的帧开始符，其前导码每个Byte都填充0b10101010，帧开始符填充0b10101011；

目的地址域根据GOOSE地址域填充为01-0C-CD-01-XX-XX；源地址MAC自定义填充为：F0-1F-AF-13-29-2B；

优先级标识域，前两个字节是标签协议标识符值0x8100，后面是两个字节的标签控制信息，填充0x0001；

以太网类型域填充为GOOSE以太网类型0x88B8；APPID域作为标志位填充为0x0100；

长度Length域是根据后续字节数计算而得；保留字1域和保留字2域均填充0；

APDU中GoCBRef域，最大填充65Byte，在本实施例中填充字符串“MU_RPITCTRL/LLN0$GOSGcb01”；

TimesAllowedtoLive域默认为心跳报文时间的两倍，在此填充为10000；

datSet域填充字符串“MU_RPITCTRL/LLN0$GOOSE_outputs_1”，共32Byte；

GoID域填充99；测试字段test域填充为0；版本号confRev域填充为1；ndsCom域填充为0；

numDatSetEntries域填充开关量状态信息路数，GOOSE发送报文基准格式中填充为n，GOOSE订阅报文基准格式中填充为m；

此外，其他所有ASN.1抽象语法标记的Tag和Length根据长度计算均可直接填充，在本实施例中，Length长度为(115+20*n)Byte，GOOSE订阅报文基准格式Length长度为(115+20*m)Byte。

S3、将GOOSE订阅报文和发布报文基准格式下载到传统电力微机实验设备供发包和解包使用；

S4、基于信息定位以及GOOSE报文接收模板进行GOOSE报文解包，在解析所接收的报文时，传统电力微机实验设备根据GOOSE报文订阅条目Input中每路开关量状态信息对应报文域在GOOSE订阅报文基准格式中的位置，在GOOSE报文相应的位置直接提取信息，在本实施例中，具体为：

传统电力微机实验设备收到GOOSE报文后，首先判断StNum和SqNum，若二者与前一GOOSE接收报文一致则为重复报文直接抛弃不作处理；若StNum和SqNum的值正常递增，则提取时间T域中的UTC时间并按照Input中各路开关量状态信息在基准报文中的相关位置提取信息，如第一路开关量状态信息包括StVal1、t1以及q1，其位于基准报文位置起始位置分别为：第(113+1)Byte、第(113+1+N3+2)Byte、第(113+1+N3+2+8+2)Byte，提取长度分别为N3 Byte、8Byte、2Byte；以此类推，第m路开关量状态信息StValm、tm以及qm的起始位置分别是第(113+(16+N3)*m+1)Byte、第(113+(16+N3)*m+1+N3+2)Byte、第(113+(16+N3)*m+1+N3+2+8+2)Byte，提取长度分别为N3Byte、8Byte、2Byte。m路开关量状态信息提取完毕后，解包完成。

S5、基于信息定位以及GOOSE报文接收模板进行GOOSE报文组包，在组织需发送的报文时，传统电力微机实验设备根据GOOSE报文数据集DataSet中每路开关量状态信息对应报文域在GOOSE订阅报文基准格式中的位置，将各个报文域的具体内容直接填充到GOOSE报文相应的位置，在本实施例中，具体为：

传统电力微机实验设备首先根据装置UTC时间填充T域，并根据前一个发送GOOSE报文StNum以及SqNum的值填充StNum域、SqNum域，若即将发送报文为心跳报文则StNum不变，SqNum加1后填充SqNum域，否则SqNum归0，StNum加1后填充StNum域；随后根据各个报文域在GOOSE发布报文基准格式中的位置，将各个报文域的具体内容直接填充到GOOSE报文相应的位置，如第一路开关量状态信息需要填充StVal1、t1以及q1，其位于基准报文位置起始位置分别为：第(113+1)Byte、第(113+1+N3+2)Byte、第(113+1+N3+2+8+2)Byte，填充长度分别为N3Byte、8Byte、2Byte；以此类推，第n路开关量状态信息需填充StValn、tn以及qn，起始位置分别是第(113+(16+N3)*n+1)Byte、第(113+(16+N3)*n+1+N3+2)Byte、第(113+(16+N3)*n+1+N3+2+8+2)Byte，填充长度分别为N3Byte、8Byte、2Byte。n路开关量状态信息填充完毕后，可将该报文发出。

S6、由于传统的电力微机实验设备并没有GOOSE报文的重发机制，为了完全遵循IEC61850发送GOOSE“心跳”报文的特点，本实施例的传统电力微机实验设备不断修正GOOSE重发报文的时间间隔，并在传统电力微机实验设备的定时器中设置该时间间隔，当定时器到达所设定的时间，传统电力微机实验设备在上一个所发送的GOOSE报文基础上，找到该GOOSE报文中sqNum的位置，直接将sqNum加1，即定时重发具有相同数据集DataSet内容的GOOSE报文。

综上所述，本发明的GOOSE报文实现方法适用于计算处理能力较弱的微机装置，能够快速解析和组织GOOSE报文，能实现传统微机装置的GOOSE报文订阅和发布功能，适合教育、工程培训等领域的微机实验装置功能升级与改造。

以上所述，仅为本发明专利较佳的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明专利构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。

Claims (7)

1.适用于传统微机实验设备的GOOSE报文实现方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

S1、根据传统电力微机实验设备所实现的功能确定需订阅以及发布的信息，其中需订阅的信息是指需接收的所有开关量状态信息或者控制命令，需发布的信息是指需发送的所有开关量状态信息或者控制命令，从而确定GOOSE报文订阅条目Input以及数据集DataSet；

S2、根据GOOSE报文订阅条目Input、数据集DataSet，以及传统电力微机实验设备的控制模块名称和网络参数配置，离线生成传统电力微机实验设备的GOOSE订阅报文和发布报文基准格式；

S3、将GOOSE订阅报文和发布报文基准格式下载到传统电力微机实验设备供发包和解包使用；

S4、基于信息定位以及GOOSE报文接收模板进行GOOSE报文解包，在解析所接收的报文时，传统电力微机实验设备根据GOOSE报文订阅条目Input中每路开关量状态信息对应报文域在GOOSE订阅报文基准格式中的位置，在GOOSE报文相应的位置直接提取信息；

S5、基于信息定位以及GOOSE报文接收模板进行GOOSE报文组包，在组织需发送的报文时，传统电力微机实验设备根据GOOSE报文数据集DataSet中每路开关量状态信息对应报文域在GOOSE订阅报文基准格式中的位置，将各个报文域的具体内容直接填充到GOOSE报文相应的位置；

S6、传统电力微机实验设备不断修正GOOSE重发报文的时间间隔，并在传统电力微机实验设备的定时器中设置该时间间隔，传统电力微机实验设备根据该时间间隔，定时重发具有相同数据集DataSet内容的GOOSE报文。

2.根据权利要求1所述的适用于传统微机实验设备的GOOSE报文实现方法，其特征在于：所述每路开关量状态信息包括状态值StVal1、时标t以及质量q，长度分别为N3Byte、8Byte以及2Byte，其中N3作为状态值StVal1长度；在步骤S1中，设需发送的开关量状态信息有m路，这m路开关量状态信息按顺序组成GOOSE报文数据集DataSet，设需接收的开关量状态信息有n路，这n路开关量状态信息在GOOSE报文订阅条目Input可查询到相应的条目。

3.根据权利要求2所述的适用于传统微机实验设备的GOOSE报文实现方法，其特征在于：步骤S3所述GOOSE订阅报文和发布报文基准格式形成时变参数以外的GOOSE报文内容。

4.根据权利要求3所述的适用于传统微机实验设备的GOOSE报文实现方法，其特征在于：所述时变参数包括时间T域、StNum域、SqNum域、AllData域以及帧校验码域。

5.根据权利要求3所述的适用于传统微机实验设备的GOOSE报文实现方法，其特征在于：步骤S3所述GOOSE订阅报文和发布报文基准格式所填充的报文内容，具体如下：

以太网报头域包括7个Byte的前导码以及一个Byte的帧开始符，其前导码每个Byte都填充0b10101010，帧开始符填充0b10101011；目的地址域根据GOOSE地址域填充为01-0C-CD-01-XX-XX；源地址MAC自定义填充为：F0-1F-AF-13-29-2B；优先级标识域，前两个字节是标签协议标识符值0x8100，后面是两个字节的标签控制信息，填充0x0001；以太网类型域填充为GOOSE以太网类型0x88B8；APPID域作为标志位填充为0x0100；长度Length域是根据后续字节数计算而得；保留字1域和保留字2域均填充0；APDU中GoCBRef域，最大填充65Byte；TimesAllowedtoLive域默认为心跳报文时间的两倍，在此填充为10000；datSet域填充共32Byte的字符串；GoID域填充99；测试字段test域填充为0；版本号confRev域填充为1；ndsCom域填充为0；numDatSetEntries域填充开关量状态信息路数，GOOSE发送报文基准格式中填充为n，GOOSE订阅报文基准格式中填充为m；此外，其他所有ASN.1抽象语法标记的Tag和Length根据长度计算均直接填充。

6.根据权利要求4所述的适用于传统微机实验设备的GOOSE报文实现方法，其特征在于：步骤S4所述传统电力微机实验设备根据GOOSE报文订阅条目Input中每路开关量状态信息对应报文域在GOOSE订阅报文基准格式中的位置，在GOOSE报文相应的位置直接提取信息，具体如下：

传统电力微机实验设备收到GOOSE报文后，首先判断StNum和SqNum，若二者与前一GOOSE接收报文一致则为重复报文直接抛弃不作处理；若StNum和SqNum的值正常递增，则提取时间T域中的UTC时间并按照Input中各路开关量状态信息在基准报文中的相关位置提取信息。

7.根据权利要求4所述的适用于传统微机实验设备的GOOSE报文实现方法，其特征在于：步骤S5所述传统电力微机实验设备根据GOOSE报文数据集DataSet中每路开关量状态信息对应报文域在GOOSE订阅报文基准格式中的位置，将各个报文域的具体内容直接填充到GOOSE报文相应的位置，具体如下：

传统电力微机实验设备首先根据装置UTC时间填充T域，并根据前一个发送GOOSE报文StNum以及SqNum的值填充StNum域、SqNum域，若即将发送报文为心跳报文则StNum不变，SqNum加1后填充SqNum域，否则SqNum归0，StNum加1后填充StNum域；随后根据各个报文域在GOOSE发布报文基准格式中的位置，将各个报文域的具体内容直接填充到GOOSE报文相应的位置。