CN111064631A - 电厂同步相量测量装置数据捕获解析方法 - Google Patents

电厂同步相量测量装置数据捕获解析方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111064631A
CN111064631A CN201911118515.0A CN201911118515A CN111064631A CN 111064631 A CN111064631 A CN 111064631A CN 201911118515 A CN201911118515 A CN 201911118515A CN 111064631 A CN111064631 A CN 111064631A
Authority
CN
China
Prior art keywords
data
pmu
power plant
thread
optical fiber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201911118515.0A
Other languages
English (en)
Inventor
史爱明
张迁
王亚刚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Shanghai for Science and Technology
Original Assignee
University of Shanghai for Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Shanghai for Science and Technology filed Critical University of Shanghai for Science and Technology
Priority to CN201911118515.0A priority Critical patent/CN111064631A/zh
Publication of CN111064631A publication Critical patent/CN111064631A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L63/00—Network architectures or network communication protocols for network security
    • H04L63/02—Network architectures or network communication protocols for network security for separating internal from external traffic, e.g. firewalls
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L43/00—Arrangements for monitoring or testing data switching networks
    • H04L43/04—Processing captured monitoring data, e.g. for logfile generation
    • H04L43/045—Processing captured monitoring data, e.g. for logfile generation for graphical visualisation of monitoring data
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/02—Protocols based on web technology, e.g. hypertext transfer protocol [HTTP]
    • H04L67/025—Protocols based on web technology, e.g. hypertext transfer protocol [HTTP] for remote control or remote monitoring of applications
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/10—Protocols in which an application is distributed across nodes in the network
    • H04L67/1095—Replication or mirroring of data, e.g. scheduling or transport for data synchronisation between network nodes
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L69/00—Network arrangements, protocols or services independent of the application payload and not provided for in the other groups of this subclass
    • H04L69/16—Implementation or adaptation of Internet protocol [IP], of transmission control protocol [TCP] or of user datagram protocol [UDP]
    • H04L69/161—Implementation details of TCP/IP or UDP/IP stack architecture; Specification of modified or new header fields
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L69/00—Network arrangements, protocols or services independent of the application payload and not provided for in the other groups of this subclass
    • H04L69/22—Parsing or analysis of headers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

本发明涉及一种电厂同步相量测量装置数据捕获解析方法，PMU数据通过光纤传送给区域防火墙，区域防火墙监控的数据通过光纤传入镜像机，镜像机的数据直接通过镜像机的以太网端口直接传入省调度主站，增加PMU传输数据链路层，即镜像机端口同时转发数据通过光纤收发器单元到PMU子站的PMU通信服务器；在电厂生产安全区的PMU通信服务器对PMU数据进行捕捉并解析，解析后数据转存到电厂办公区的PI实时数据库中存储。实现了电厂PMU中涉网参数的可视化和再追溯能力，加强厂网协调水平，提高电厂自动化信息化水平。为后续电厂实现一次调频考核，AGC考核或AVC等本地化考核做了良好的铺垫，实用价值较高，可推广性较强。

Description

电厂同步相量测量装置数据捕获解析方法
技术领域
本发明涉及一种数据处理技术，特别涉及一种电厂同步相量测量装置数据捕获解析方法。
背景技术
PMU(同步相量测量装置)根据全球定位系统(GPS)同步时间技术实现的电气参数采集单元，可实现电力系统瞬态过程中的各装置电气参数的采集。目前有大量文献主要研究PMU在状态估计中的应用。对PMU测量的异常数据，WAMS系统(电网广域监测系统)通信问题也做了些工作，比如提出PDC算法(向量数据集中算法)改善通信延迟问题。再如有文献提出采用数据压缩算法处理大数据通信存储等问题。
PDC算法会改变原有的网络结构，数据压缩算法处理大数据通信存储等这会影响原始数据的准确性。以上研究方法对电厂而言实施成本较高，不易实现。
随着国有电力企业的改革，实行了电力竞价政策，电厂和电网有了明确的划分，而电网为了减少电网频率波动较大等风险和隐患，须要对各地的电厂进行严苛的考核。目前还是以主站来分析决策电力系统状态的模式为主，主站的计算负担日渐增加，在未来发展中需要把计算量分配到电厂子站来完成。而电厂子站由于历史原因缺乏足够完善和适用的整套涉网参数监测和分析系统，缺乏电网分析能力。因此在评估和考核中处于下风，无法针对电网下发的未达标考核进行分析，影响电厂的实际经济利益。从实际需求和电厂切身利益出发，电厂子站要实现自考核评估，而实现的基础和难点是如何实现PMU中涉网参数的本地化和可视化。所以如何采用高效的、实施性强的、安全且不改变原有结构的方法处理PMU通信量大，丢包率高等问题便是研究重点。
发明内容
本发明是针对如何从电网主站获取电厂获取和解析需要的数据的问题，提出了一种电厂同步相量测量装置数据捕获解析方法，基于Winpcap侦听的方式对PMU数据进行抓取，通过TCP/IP协议和电力系统实时传输规约协议对发往主站的数据包进行解析，并采用线程池对该系统进行了改进，不仅保证了电厂PMU的安全性，还兼顾了数据的实时性，使数据精度满足电厂要求。
本发明的技术方案为：一种电厂同步相量测量装置数据捕获解析方法，具体包括如下步骤：
1)PMU数据通过光纤传送给区域防火墙，区域防火墙监控的数据通过光纤传入镜像机，镜像机的数据直接通过镜像机的以太网端口直接传入省调度主站，增加PMU传输数据链路层，即镜像机端口同时转发数据通过光纤收发器单元到PMU子站的PMU通信服务器；
光纤收发器单元包括第一光纤收发器以及第二光纤收发器，第一光纤收发器设置为光转电模式，将光信号形式的数据转变为电信号形式的数据，第二光纤收发器设置为电转光模式，再将电信号形式的数据转变为光信号形式的数据；
2)在电厂生产安全区的PMU通信服务器对PMU数据进行捕捉并解析，解析后数据转存到电厂办公区的PI实时数据库中存储；具体如下：
首先，PMU通信服务器通过对PMU传输数据链路层进行监听，以捕获所需的以太网数据包；然后对以太网数据包进行解析，解析出电力系统实时传输的二进制码数据帧，再将数据帧转换成ASCII码或十进制进行显示和转存。
所述步骤2)中数据捕获的具体步骤为:首先，使用Winpcap工具库中的pcap_findalldevs_ex()函数来获得已连接的网络适配器列表；然后，根据获取的网络设备列表后，根据电厂信息要求指定一个网络设备后，调用pcap_open_live()打开设备；在设备中设置过滤规则，根据需要设置相应的过滤条件；最后，选择了pcap_next_ex()捕获并解析网络数据包，次函数的形参header指针指向pcap_pkthdr结构体，形参packet指针指向数据报数据的缓冲，即从PMU中捕获的数据。
所述步骤2)中解析过程为：首先，去除捕获数据包报文的以太网帧头、IP帧头、TCP帧头；然后，根据电力系统实时传输规约协议对去除帧头的数据包报文进行解析，获取所需信息的数据帧；最后根据PMU信息表命名计算参数规则中规定PMU显示值的计算公式对数据帧进行转换。
所述步骤2)中PMU数据捕获和解析平衡优化方法：创建一个线程池，平衡解析数据帧的速度远远赶不上捕捉数据帧的速度问题，线程池创建并维护一个空闲线程队列、一个工作线程队列和一个任务队列，初始化时建立设定数量的新线程放进空闲线程队列，pcap_next_ex()函数捕获的数据包会依次存进任务队列，任务队列每存进一个数据包，空闲线程队列就派一个线程去解析数据包，此空闲线程就变为工作线程被移入工作线程队列中，当解析完数据包后，此线程再到任务队列中取数据包继续解析，如果任务队列中没有已存进的数据包了，此线程就被自动挂起，转而从工作线程队列回到空闲线程队列等待被捕捉到的数据包。
本发明的有益效果在于：本发明电厂同步相量测量装置数据捕获解析方法，实现了电厂PMU中涉网参数的可视化和再追溯能力，加强厂网协调水平，提高电厂自动化信息化水平。为后续电厂实现一次调频考核，AGC考核或AVC等本地化考核做了良好的铺垫，实用价值较高，可推广性较强。
附图说明
图1为本发明电厂同步相量测量装置数据捕获解析硬件连接图；
图2为本发明Winpcap体系图；
图3为本发明捕获的数据包结构图；
图4为本发明线程池原理图。
具体实施方式
PMU为电力系统中的同步相量测量技术，根据全球定位系统(GPS)同步时间技术实现的电气参数采集单元，可实现电力系统瞬态过程中的各装置电气参数的采集。PMU采集的都是电力系统瞬态过程中的各装置电气参数和涉网参数的数据，例如电网频率和机组功率、转速等电气数据。PMU子站和PMU主站不同，PMU子站属于电厂侧，负责采集数据和数据实时发送等任务，而PMU主站是省调中心侧，负责数据接收和数据存储，对电厂进行考核等任务。
本发明电厂同步相量测量装置数据捕获解析方法具体实现的如下：
1)PMU子站数据采集硬件架构设计，为了PMU中的涉网参数数据的安全，防止干扰数据或者网络病毒通过PMU子站上传到省调度主站的主机上，破坏整个电网的供电数据，酿成重大电力事故。所以，PMU子站数据采集做了特殊设计。
如图1所示电厂同步相量测量装置数据捕获解析硬件连接图，PMU采集到的原始数据通过光纤传送给硬件防火墙，硬件防火墙对来自PMU的第一数据展开入侵防御系统(Intrusion Prevention System，IPS)、入侵检测系统(Intrusion Detection Systems，IDS)、数据泄密防护(Data leakage prevention，DLP)的一体化安全访问监控，经过硬件防火墙监控之后的数据通过光纤传入镜像端口(镜像端口用于接收、复制以及转发来源于硬件防火墙的数据)，一方面，直接通过镜像机的以太网端口直接传入省调度主站(PMU主站)，另一方面，镜像机端口同时把数据转发给光纤收发器单元。光纤收发器单元包括第一光纤收发器以及第二光纤收发器。其中第一光纤收发器设置为光转电模式，将光信号形式的数据转变为电信号形式的数据。而第二光纤收发器设置为电转光模式，再将电信号形式的数据转变为光信号形式的数据，经过以上光电转换后再通过光纤传输到电厂子站。因为光纤收发器单元只允许数据从镜像端口单向传输到电厂子站，所以就杜绝了一些干扰信息或者网络病毒攻击PMU的可能性。综合考虑电厂的实际情况和如图1所示的系统硬件整体设计结构。在电厂生产安全I区(I区为电厂生产区)中新添加PMU通信服务器，负责处理PMU镜像数据的采集，再将采集完的数据转存到电厂生产安全II区(II区指电厂隔离区，即为了生产安全起见，将电厂的办公区和生产区做了隔离)的PI实时数据库中。在PMU子站的PMU通信服务器中部署PMU数据捕捉与解析的程序。
2)软件程序设计：
第一步PMU数据捕获。大量的涉网参数瞬态量是由PMU采集的，并且是直接发往各省市的调度中心，所以电厂自备的数据库中并未存放相应的数据，并且考虑到电厂生产一区设有硬件防火墙，不能接入PMU直接采集，就只能通过对PMU传输数据链路层进行监听，以捕获相应的数据包。电厂均采用Windows平台,在windows平台上没有像UNIX系统中有标准的API支持捕获网络数据包的功能给应用程序使用。Windows平台上通常采用外加的驱动程序或组件程序来捕捉内核网卡上的网络数据包；或者直接使用WinPcap这样的函数库来捕捉网络数据包。
WinPcap是Win32平台下捕捉及解析网络数据包的系统,其体系原理如图2所示。它包含一个运行于操作系统内核级的模块,即核心态的NPF(Netgroup Packet Filter)，与网卡驱动接口直接连接,NPF跳过了系统的协议栈，过滤从网卡中接受到的数据包，并直接将它们传递给用户应用级程序。为了让用户程序使用内核提供的功能,WinPcap提供2个不同的动态链接库，分别是packet.dll和wpcap.dll中。packet.dll提供了底层的API,并且此接口可直接访问网络设备驱动,且能处理不同操作平台间的接口差异，大大增强了可移植性；wpcap.dll是应用层的抽象接口，提供了强大捕获程序库,便于应用程序调用来分析抓捕的网络包数据。它独立于下层的网络硬件和操作系统。
PMU数据捕捉模块主要使用Winpcap工具库。以下介绍PMU数据捕捉模块的工作过程。
1、获取网络设备列表，使用pcap_findalldevs_ex()函数来获得已连接的网络适配器列表，这个函数返回值为包含网络适配器详细信息的pcap_if结构体类型链表。即alldevs就是返回的已连接的网络适配器列表，我们要用的是其中第三个网或适配器。
2、在指定了一个网络设备后，调用pcap_open_live()打开设备。将网卡设置为混杂模式，不管数据帧中的目的地址是否与自己的地址匹配，都捕捉下来，网络侦听必须要把网卡设为混杂模式。同时该函数调用成功，则返回指定网卡的操作句柄。
3、设置过滤规则，我们可以根据需要设置相应的过滤条件，由于PMU子站和主站的通信协议采用TCP/IP协议和电力系统实时传输规约协议，所以只需要接受TCP数据包，对pcap_compile()和pcap_setfilter()两个函数进行配置。其中传递给pcap_compile()的过滤器是filter_exp，其定义为"ip and tcp"，即只保留IPv4和TCP的数据包。
4、捕获并解析网络数据包，WinPcap提供了几种捕包函数，例如pcap_loop()和pcap_next_ex()，我们选择了pcap_next_ex()，因为使用pcap_loop()函数可能会遇到障碍，主要因为它直接由数据包捕获驱动所调用，因此，用户程序是不能直接控制它。pcap_loop()函数是采用回调的机制抓取数据，然而，处理回调有时候并不实用，在多线程的C++程序中它会大大增加程序的冗余度。而本系统设计中用到线程池思想，所以直接调用pcap_next_ex()函数来抓取数据包，即该函数调用才能抓到数据包。其中header指针指向pcap_pkthdr结构体，packet指针指向数据报数据的缓冲，即从PMU中捕获的数据。
捕获的具体步骤如下:首先，使用pcap_findalldevs_ex()函数来获得已连接的网络适配器列表；然后，根据获取的网络设备列表后，根据电厂信息要求指定一个网络设备后，调用pcap_open_live()打开设备；在设备中设置过滤规则，可以根据需要设置相应的过滤条件，由于PMU子站和主站的通信协议采用TCP/IP协议和电力系统实时传输规约协议，所以只需要接受TCP数据包，对pcap_compile()和pcap_setfilter()两个函数进行配置；最后，选择了pcap_next_ex()捕获并解析网络数据包，次函数的形参header指针指向pcap_pkthdr结构体，形参packet指针指向数据报数据的缓冲，即从PMU中抓取的数据。
第二步，数据集的解析。经过设计的PMU数据捕捉模块后，设备截获到一个数据包后，须要对数据包进行后续处理。先对数据包头进行了分析，并且将数据包中数据内容按照ASCII码的方式进行显示与转存(后期会将数据从PMU子站中的的PMU通信服务器上的关系型数据库SQL中转存到电厂的PI数据库中)。
在网络传输过程中，在网络上截获的数据包是以太网数据包，因此，须要对数据包进行逐层的分析，从以太网数据包到IP数据包到TCP数据包，在PMU数据传输过程中，还有其特殊性，即还增加了电力系统实时传输规约协议，这里还需从TCP数据包再解析成电力系统实时传输规约数据包。
我们这里的以太网数据包是存储在指针packet指向的数据缓冲，如图3所示捕获的数据包结构图，解析过程为：
首先，去除数据包报文的以太网帧头、IP帧头、TCP帧头。我们这里的以太网数据包是存储在指针packet指向的数据缓冲。以太网协议的报头长度为18个字节，IPv4版的IP协议的报头长度为20个字节，TCP协议的报头长度为20个字节，电力系统实时传输规约协议的报头长度为8个字节，所以整个数据报文包要偏移66个字节才能获取到我们要的显示数据，即pmuPacket*ch＝(pmuPacket*)(packet+OFFSET)，OFFSET取66。
然后，根据电力系统实时传输规约协议对第一步去除帧头的数据包报文进行解析。PMU可以和主站交换4种类型的信息：数据帧、配置帧、头帧和命令帧。前三种帧由PMU下发，而命令帧支持PMU与主站之间进行双向的通信。其中，数据帧是PMU的监测电气量结果，即需要显示与转存的数据；配置帧描述PMU下发的数据以及数据的单位，是可以被计算机识别的文件。头帧由下发指令者提供，是由人工读取。命令帧是计算机识别的信息，包含对PMU的操作，配置等信息。PMU发送的数据帧是主要分析对象。每个数据帧包含标识字，帧类型，帧字节数，测量信息等。根据数据帧结构，定义了pmuPacket结构体：其中根据某电厂的电气测点列出了向量(phasor)的结构体成员变量和模拟量(analog)结构体成员变量。
抓取解析后的数据帧只是机器能识别的二进制码，还需转换成ASCII码或十进制进行显示。
根据华东电网PMU信息表命名计算参数规则中规定PMU显示值的计算公式：显示值＝PMU传输码×转换因子×10-5
Figure BDA0002274752580000071
以上公式是摘自《华东电网PMU信息表和传输规约》，根据他下发的配置文件中查到各个参数显示值对应的转换因子，例如：220kv正母频率的转换因子为200，发电机有功功率为1167，发电机内电势和发电机功角为38295。
计算方式如下：
double(BSWAP_16(ch->analog._01_220freq))*200/100000
double(BSWAP_16(ch->analog._01F00P))*1167/100000
double(BSWAP_16(ch->phasor._01FEEV))*38295/100000
double(BSWAP_16(ch->phasor._01FDEV))*38295/100000
实验表明，需要一个宏函数BSWAP_16将高低八位互换位置才能得到正确的显示值。
第三步，PMU数据捕获和解析平衡优化。一般电厂会对PMU采集电气数据的实时性要求很高，这里就对数据抓取的精度提出更高的要求，即要求尽可能少的出现丢包现象。分析得PMU平均每40ms会向主站发送一组数据帧，即大约每1秒Winpcap就捕捉25组数据，但据实验得，每解析一组数据帧并保存到SQLSERVER数据库大约要花200ms～300ms，即1秒钟最多能解析5组数据帧。解析数据帧的速度远远赶不上捕捉数据帧的速度的问题，这就会出现严重的丢包现象和数据缓冲区内存泄漏等问题。如果不做进一步优化处理，数据精度远远达不到要求。
针对以上出现的问题，在利用Winpcap捕捉解析的基础上，把多线程方法运用起来，即从原来一个线程需要负责数据的捕捉、解析、存储等一系列过程，现在将捕捉与解析存储分离。重新创建一个线程池，一个线程池来集中管理捕捉线程和解析存储线程。线程池的基本思想就是开辟一块内存空间，里面存放已经创建好且处于挂起状态的空闲线程，当有任务要执行时，从池中取一个空闲的线程来执行任务，当任务处理完成之后，该线程被重新放回到线程池中，供其他的任务使用。线程池的优势就是避免重复创建线程对象，减轻系统性能开销，节省内存资源。具体实现分析如下：
线程池创建并维护一个空闲线程队列、一个工作线程队列和一个任务队列，初始化时建立一些数量的新线程(本系统创建10个线程)放进空闲线程队列，pcap_next_ex()函数抓取的数据包会依次存进任务队列，任务队列每存进一个数据包，空闲线程队列就派一个线程去解析数据包，此空闲线程就变为工作线程被移入工作线程队列中，当解析完数据包后，此线程再到任务队列中取数据包继续解析，如果任务队列中没有已存进的数据包了，此线程就被自动挂起，转而从工作线程队列回到空闲线程队列等待被捕捉到的数据包。线程池的工作原理如图4。
根据以上分析，建立了任务类，线程类，工作容器类，空闲容器类，任务容器类，线程池类，其中任务类为抽象类，在任务类中定义一个纯虚任务执行(Run)方法，我们需要派生任务类，将要完成的解析数据帧和存储显示值的任务写到任务执行(Run)方法中。
每一个线程可以关联一个派生出的任务类(Task)对象，执行数据帧解析和显示值存储的方法。工作容器类，采用list容器实现，用来储存工作状态的线程，空闲容器类采用vector容器实现，储存处于空闲状态的线程。而任务容器类，由于任务有先进先处理的原则，所以采用queue队列实现,储存从PMU捕捉到的待解析的数据帧。最后，线程池类则为整套系统的大脑，统一规划获取和管理数据帧解析任务，实现对线程池中线程的调度和集中管理。
线程本身存在开销，如果程序大量创建线程会给系统产生巨大的负担，而线程本来就是可二次利用的，并不要每次使用时都要初始化新的线程，使用线程池的方法不仅可以采用有限的线程个数处理无穷的数据包，节约了大量的开销。且最重要的是该方法可保证采集到的数据不会出现丢包现象，能保证与省调收到的数据一致，提高数据的准确性。对之后利用PMU中的数据做考核分析打下良好的基础。
现场运行应用情况。本抓包解析工具在某电厂进行测试运行。我们在电厂生产安全I区中新增的PMU通信服务器上运行以上数据捕捉解析系统，系统后台抓包运行。主线程负责PMU数据的捕捉，其它子线程负责数据的解析与存储。运行效果稳定良好。为了保证安全生产需要。本发明采用的数据存储方式为先将解析好的显示数据写入SQL Server数据库保存，再将其转发到生产安全II区PI实时数据库。测试运行发现，该系统的运行内存稳定在1050648K左右，CPU占用率为6.9％。该系统运行状良好。

Claims (4)

1.一种电厂同步相量测量装置数据捕获解析方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
1)PMU数据通过光纤传送给区域防火墙，区域防火墙监控的数据通过光纤传入镜像机，镜像机的数据直接通过镜像机的以太网端口直接传入省调度主站，增加PMU传输数据链路层，即镜像机端口同时转发数据通过光纤收发器单元到PMU子站的PMU通信服务器；
光纤收发器单元包括第一光纤收发器以及第二光纤收发器，第一光纤收发器设置为光转电模式，将光信号形式的数据转变为电信号形式的数据，第二光纤收发器设置为电转光模式，再将电信号形式的数据转变为光信号形式的数据；
2)在电厂生产安全区的PMU通信服务器对PMU数据进行捕捉并解析，解析后数据转存到电厂办公区的PI实时数据库中存储；具体如下：
首先，PMU通信服务器通过对PMU传输数据链路层进行监听，以捕获所需的以太网数据包；然后对以太网数据包进行解析，解析出电力系统实时传输的二进制码数据帧，再将数据帧转换成ASCII码或十进制进行显示和转存。
2.根据权利要求1所述电厂同步相量测量装置数据捕获解析方法，其特征在于，所述步骤2)中数据捕获的具体步骤为:首先，使用Winpcap工具库中的pcap_findalldevs_ex()函数来获得已连接的网络适配器列表；然后，根据获取的网络设备列表后，根据电厂信息要求指定一个网络设备后，调用pcap_open_live()打开设备；在设备中设置过滤规则，根据需要设置相应的过滤条件；最后，选择了pcap_next_ex()捕获并解析网络数据包，次函数的形参header指针指向pcap_pkthdr结构体，形参packet指针指向数据报数据的缓冲，即从PMU中捕获的数据。
3.根据权利要求2所述电厂同步相量测量装置数据捕获解析方法，其特征在于，所述步骤2)中解析过程为：首先，去除捕获数据包报文的以太网帧头、IP帧头、TCP帧头；然后，根据电力系统实时传输规约协议对去除帧头的数据包报文进行解析，获取所需信息的数据帧；最后根据PMU信息表命名计算参数规则中规定PMU显示值的计算公式对数据帧进行转换。
4.根据权利要求2或3所述电厂同步相量测量装置数据捕获解析方法，其特征在于，所述步骤2)中PMU数据捕获和解析平衡优化方法：创建一个线程池，平衡解析数据帧的速度远远赶不上捕捉数据帧的速度问题，
线程池创建并维护一个空闲线程队列、一个工作线程队列和一个任务队列，初始化时建立设定数量的新线程放进空闲线程队列，pcap_next_ex()函数捕获的数据包会依次存进任务队列，任务队列每存进一个数据包，空闲线程队列就派一个线程去解析数据包，此空闲线程就变为工作线程被移入工作线程队列中，当解析完数据包后，此线程再到任务队列中取数据包继续解析，如果任务队列中没有已存进的数据包了，此线程就被自动挂起，转而从工作线程队列回到空闲线程队列等待被捕捉到的数据包。
CN201911118515.0A 2019-11-15 2019-11-15 电厂同步相量测量装置数据捕获解析方法 Pending CN111064631A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911118515.0A CN111064631A (zh) 2019-11-15 2019-11-15 电厂同步相量测量装置数据捕获解析方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911118515.0A CN111064631A (zh) 2019-11-15 2019-11-15 电厂同步相量测量装置数据捕获解析方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111064631A true CN111064631A (zh) 2020-04-24

Family

ID=70297934

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911118515.0A Pending CN111064631A (zh) 2019-11-15 2019-11-15 电厂同步相量测量装置数据捕获解析方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111064631A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112904758A (zh) * 2021-01-14 2021-06-04 北京经纬恒润科技股份有限公司 基于无人车辆的数据回传链路状态监测方法及系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102565585A (zh) * 2012-01-10 2012-07-11 上海电力学院 一种智能变电站继电保护协同仿真测试系统建立方法
CN102801714A (zh) * 2012-07-26 2012-11-28 杭州电子科技大学 旁路式解析和还原tns协议中sql命令的方法
CN103475653A (zh) * 2013-09-05 2013-12-25 北京科能腾达信息技术股份有限公司 网络数据包的检测方法
CN103685224A (zh) * 2013-09-05 2014-03-26 北京安博达通科技有限责任公司 网络入侵检测方法
CN208386596U (zh) * 2018-06-11 2019-01-15 华电浙江龙游热电有限公司 一种基于pmu采集数据的系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102565585A (zh) * 2012-01-10 2012-07-11 上海电力学院 一种智能变电站继电保护协同仿真测试系统建立方法
CN102801714A (zh) * 2012-07-26 2012-11-28 杭州电子科技大学 旁路式解析和还原tns协议中sql命令的方法
CN103475653A (zh) * 2013-09-05 2013-12-25 北京科能腾达信息技术股份有限公司 网络数据包的检测方法
CN103685224A (zh) * 2013-09-05 2014-03-26 北京安博达通科技有限责任公司 网络入侵检测方法
CN208386596U (zh) * 2018-06-11 2019-01-15 华电浙江龙游热电有限公司 一种基于pmu采集数据的系统

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112904758A (zh) * 2021-01-14 2021-06-04 北京经纬恒润科技股份有限公司 基于无人车辆的数据回传链路状态监测方法及系统
CN112904758B (zh) * 2021-01-14 2022-04-26 北京经纬恒润科技股份有限公司 基于无人车辆的数据回传链路状态监测方法及系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106651633B (zh) 一种基于大数据技术的用电信息采集系统及其采集方法
CN106201754A (zh) 任务信息分析方法及装置
CN109343500A (zh) 一种中心化展示节点监控管理系统及方法
CN108737519A (zh) 一种工业用物联网云服务平台智能采集方法
CN111031018B (zh) 一种变电站网络安全监测客户端系统及其实现方法
CN103326902A (zh) 可配置的分布式主机性能测试数据监控系统及监控方法
CN103873285A (zh) 信息网络统一管理平台
Bani-Ahmed et al. Foundational support systems of the smart grid: State of the art and future trends
CN111064631A (zh) 电厂同步相量测量装置数据捕获解析方法
CN112000659A (zh) 一种适用于配电台区智能终端设备的基础应用系统
CN208890843U (zh) 一种基于雾节点的边缘计算系统
CN205050194U (zh) 电力通信网络应急预案生成装置
CN109413185A (zh) 一种设备巡检系统及其云服务器设计方法
CN101685479A (zh) 基于大规模并行处理的电网在线综合预警方法和系统
Wang et al. Fault diagnosis and trace method of power system based on big data platform
CN106485412B (zh) 一种变电站图像智能分析层次化多任务分布式计算方法
CN205050193U (zh) 电力通信网络风险分析装置
CN202565314U (zh) 一种气象实景监控及实时传输系统
CN109376168A (zh) 一种主网设备的大数据分析系统
Zheng et al. Data integration used in new applications and control center visualization tools
Wei et al. Design of the web log analysis system based on hadoop
Li et al. Remote monitoring systems based on embedded database
Wu et al. Development of Smart Distribution Transformer Terminal Based on Software Defined Technology
Wang et al. Development and application of low-latency edge IoT agent device for ubiquitous power Internet of Things
KR20200114699A (ko) 에너지 관리 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20200424

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication