CN112491610B - 一种用于直流保护的ft3报文异常模拟测试方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种用于直流保护的FT3报文异常模拟测试方法，包括上位机生成FT3异常报文发送至FPGA电路，预设报文丢帧数目，根据报文丢帧数目与报文输出采样率的关系以及报文丢帧规律模拟报文丢帧的异常；根据预设报文堵塞类型，结合异常开始时刻和报文堵塞时长模拟报文堵塞的异常；根据上位机设置的报文比特率偏差值、比特率偏差起始位置和比特率偏差终值位置模拟报文帧内抖动异常和报文帧整帧抖动；本申请为直流站中FT3协议传输特性模拟提供技术支撑，对直流站中合并单元装置、光电式互感器装置、控制保护装置等支持FT3报文协议设备的现场检测、传输特性影响测试提供了技术手段，为直流站现场检验和直流站装置的安全可靠运行提供技术保障。

Description

一种用于直流保护的FT3报文异常模拟测试方法

技术领域

本申请涉及控制保护装置测试领域，尤其涉及一种用于直流保护的FT3报文异常模拟测试方法。

背景技术

在直流站中，既存在传统的模拟量电压电流互感器，传输模拟量信号，也存在光电式电压电流互感器，传输数字报文信号，数字报文信号一般采用FT3协议；但是在直流站工程中，光电式互感器供应商不同，所提供的FT3传输协议也存在差异；伴随着越来越多的直流输电工程建设投运，如何对直流保护进行现场检修调试的问题也逐渐被重视。

FT3协议的私有性，协议种类多样性的特点，而且直流站中FT3协议具有采样频率高，传输速率高的要求，使得直流站中FT3协议与智能变电站中FT3协议存在很大差异，直流站中FT3协议应用更为复杂；智能变电站中存在大量的FT3协议运用，但是在智能站中FT3协议的格式具有标准化的特点。

目前直流站的保护检测中对FT3协议加量试验，通过设备自带的FT3发生器或合并单元装置可进行加量，通过在发生器或合并单元装置前段加量可实现保护装置的逻辑校验工作，然而对FT3报文本身的传输特性或传输过程中FT3报文异常(报文丢帧、报文采样堵塞、抖动等)情况对保护装置的影响，缺少检测手段；并且智能变电站中没有对FT3报文传输特性和异常情况模拟方面进行检测验证。

发明内容

本申请提供了一种用于直流保护的FT3报文异常模拟测试方法，以解决用于检测FT3报文本身的传输特性或传输过程中FT3报文异常(报文丢帧、报文采样堵塞、抖动等)情况对保护装置的影响技术问题。

为了达到上述目的，本申请实施例采用以下技术方案：

提供一种用于直流保护的FT3报文异常模拟测试方法，所述方法包括：

上位机生成FT3异常报文发送至FPGA电路，其中，所述FT3异常报文包括FT3报文参数和FT3报文异常模拟参数；

预设报文丢帧数目，根据所述报文丢帧数目与报文输出采样率的关系以及报文丢帧规律模拟报文丢帧的异常；

根据预设报文堵塞类型，结合异常开始时刻和报文堵塞时长模拟报文堵塞的异常；

根据所述上位机设置的报文比特率偏差值、比特率偏差起始位置和比特率偏差终止位置模拟报文帧内抖动异常；

根据所述上位机设置的报文比特率偏差值和报文抖动帧数目模拟报文帧整帧抖动；

其中，所述FT3报文异常模拟参数包括：异常开始时刻、报文丢帧规律、报文丢帧数目、报文堵塞时长、报文堵塞类型、报文比特率偏差值、比特率偏差起始位置、比特率偏差终止位置。

可选地，所述FT3报文参数包括：FT3报文总长度、采样数据通道起始字节标识、采样数据通道长度、电压通道类型、电流通道类型、电压数据、电压系数、电流数据、电流系数、采样计数器起始字节标识、采样计数器计数方法标识。

可选地，所述报文丢帧规律包括：

每周波丢帧数目，所述FPGA电路每周根据所述报文丢帧数目选择不发送；

每秒钟丢帧数目，所述FPGA电路每秒根据所述报文丢帧数目选择不发送。

可选地，所述报文堵塞类型包括：

未完全堵塞，所述FPGA电路根据所述异常开始时刻开始输出，经过所述报文堵塞时长时间后恢复正常输出；

完全堵塞，所述FPGA电路在所述异常开始时刻后不输出，经过预设时间后输出大量报文。

可选地，所述报文帧整帧抖动包括：

所述FPGA电路在异常起始后，按照所述上位机设置的比特率偏差速率发送FT3报文，结合所述报文比特率偏差值和所述报文抖动帧数目进行重复发送。

本申请提供一种用于直流保护的FT3报文异常模拟测试方法，包括上位机生成FT3异常报文发送至FPGA电路，其中，所述FT3异常报文包括FT3报文参数和FT3报文异常模拟参数；预设报文丢帧数目，根据所述报文丢帧数目与报文输出采样率的关系以及报文丢帧规律模拟报文丢帧的异常；根据预设报文堵塞类型，结合异常开始时刻和报文堵塞时长模拟报文堵塞的异常；根据所述上位机设置的报文比特率偏差值、比特率偏差起始位置和比特率偏差终止位置模拟报文帧内抖动异常；根据所述上位机设置的报文比特率偏差值和报文抖动帧数目模拟报文帧整帧抖动；本申请提出的FT3报文异常模拟测试方法，为直流站中FT3协议传输特性模拟提供技术支撑，对直流站中合并单元装置、光电式互感器装置、控制保护装置等支持FT3报文协议设备的现场检测、传输特性影响测试提供了技术手段，为直流站现场检验和直流站装置的安全可靠运行提供技术保障。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例一种用于直流保护的FT3报文异常模拟测试方法的流程图；

图2为本申请实施例一种用于直流保护的FT3报文异常模拟测试方法中未完全堵塞的示意图；

图3为本申请实施例一种用于直流保护的FT3报文异常模拟测试方法中完全堵塞的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

FT3协议以光纤传输，逻辑1定义为光纤亮，逻辑0定义为光纤灭，传输比特速率为2.5、5、10、20Mbit/s，传输采样率为4、5、10、50、100K，采样率越大，传输比特率要求越大。FT3协议采用曼彻斯特编码，从低位转移到高位为二进制1，从高位转移到低位为二进制0。FT3报文起始字符由两个字节构成，固定为0564H，起始字符后为用户数据，用户数据每16个字节跟随一个12字节的CRC校验码，校验码由下列多项式：G(X)＝x¹⁶+x¹³+x¹²+x¹¹+x¹⁰+x⁸+x⁶+x⁵+x²+1生成校验，上述FT3报文结构如下表1。

表1 FT3报文结构表

下面结合附图对本申请做进一步详细描述：

本申请实施例提供一种用于直流保护的FT3报文异常模拟测试方法，依托于FPGA电路的数字硬件和上位机。上位机是FT3正常报文和异常报文格式编辑端，将FT3报文的长度与特殊标示下发给FPGA电路，FPGA电路的数字硬件主要作为FT3报文数据填充和报文发送。上位机编辑FT3报文格式，按照FT3协议定义的类型，将FT3报文参数和FT3报文异常模拟参数下发给FPGA电路，由FPGA电路按照上位机下发的FT3报文格式进行填充数据，并按照设定好的采样率、比特率发送报文。参照图1所示，所述方法包括如下步骤：

S100、上位机生成FT3异常报文发送至FPGA电路，其中，所述FT3异常报文包括FT3报文参数和FT3报文异常模拟参数。

其中，所述FT3报文参数包括：FT3报文总长度、采样数据通道起始字节标识、采样数据通道长度、电压通道类型、电流通道类型、电压数据、电压系数、电流数据、电流系数、采样计数器起始字节标识、采样计数器计数方法标识。所述FT3报文异常模拟参数包括：异常开始时刻、报文丢帧规律、报文丢帧数目、报文堵塞时长、报文堵塞类型、报文比特率偏差值、比特率偏差起始位置、比特率偏差终止位置。

S200、预设报文丢帧数目，根据所述报文丢帧数目与报文输出采样率的关系以及报文丢帧规律模拟报文丢帧的异常；所述报文丢帧规律包括：每周波丢帧数目，所述FPGA电路每周根据所述报文丢帧数目选择不发送；每秒钟丢帧数目，所述FPGA电路每秒根据所述报文丢帧数目选择不发送。

在一种实施方式中，丢帧数目为X，由于FT3报文输出采样率是变化的，因此丢帧数目设置与报文采样率关联，例如采样率4K，选择每周波丢帧数目，丢帧数目X假设为5，则该情况下每秒钟丢帧数目为4K/50*5＝40点。在每周波丢帧数目模式下，FPGA会在每个周波中选择5个采样点不发送，进行采样点丢弃，在每秒钟丢帧数目模式下，FPGA会在每秒钟选择X个采样点进行丢弃。

S300、根据预设报文堵塞类型，结合异常开始时刻和报文堵塞时长模拟报文堵塞的异常；所述报文堵塞类型包括：未完全堵塞，所述FPGA电路根据所述异常开始时刻开始输出，经过所述报文堵塞时长时间后恢复正常输出；完全堵塞，所述FPGA电路在所述异常开始时刻后不输出，经过预设时间后输出大量报文。

如图2所示，为未完全堵塞的情况，发送FT3报文不丢帧，报文的帧间隔逐渐变大；FPGA电路在设置的异常起始时刻开始输出报文堵塞，在经过报文堵塞时长时间后恢复正常输出。

如图3所示，为完全堵塞的情况，在异常起始时刻开始后一段时间内(ms)，FPGA不发送FT3报文，完全没有报文的帧发送，经过这段时间后FPGA发送大量报文的帧，堵塞后的大量报文帧应与前面报文的帧序号连续且不丢帧，报文的帧总数在某一个长的时间段内(s)符合采样率总数(总帧数＝时间(s)*采样率)。

S400、根据所述上位机设置的报文比特率偏差值、比特率偏差起始位置和比特率偏差终止位置模拟报文帧内抖动异常；

S400报文帧内抖动中，报文正常输出比特率为5Mbit/s，即FPGA以5Mbit/s的传输速率发送FT3报文，设置比特率偏差4.9Mbit/s，即在抖动输出时刻FPGA以4.9Mbit/s的传输速率发送FT3报文。以表1中的FT3格式为例，假设设置抖动起始字节为10，帧抖动终止字节24，则，在前1-9字节传输时FPGA按照5Mbit/s的速率传输，在10-24字节传输时按照4.9Mbit/s，在25-27字节传输时按照5Mbit/s的速率传输。并且FGPA会按照上位机设定的抖动帧数据在该数据帧传输情况下进行异常情况循环。

S500、根据所述上位机设置的报文比特率偏差值和报文抖动帧数目模拟报文帧整帧抖动；所述报文帧整帧抖动包括：所述FPGA电路在异常起始后，按照所述上位机设置的比特率偏差速率发送FT3报文，结合所述报文比特率偏差值和所述报文抖动帧数目进行重复发送。

在一种实施方式中，报文正常输出比特率为5Mbit/s，即FPGA以5Mbit/s的传输速率发送FT3报文，设置比特率偏差4.9Mbit/s，即在抖动输出时刻FPGA以4.9Mbit/s的传输速率发送FT3报文。

选择报文帧整帧抖动模拟，上位机可设置比特率偏差值、报文帧抖动数目；FPGA在异常起始后，按照上位机设定的比特率偏差速率发送FT3报文，并按照上位机设定的抖动帧数目进行重复发送。

本申请提供一种用于直流保护的FT3报文异常模拟测试方法，包括上位机生成FT3异常报文发送至FPGA电路，其中，所述FT3异常报文包括FT3报文参数和FT3报文异常模拟参数；预设报文丢帧数目，根据所述报文丢帧数目与报文输出采样率的关系以及报文丢帧规律模拟报文丢帧的异常；根据预设报文堵塞类型，结合异常开始时刻和报文堵塞时长模拟报文堵塞的异常；根据所述上位机设置的报文比特率偏差值、比特率偏差起始位置和比特率偏差终止位置模拟报文帧内抖动异常；根据所述上位机设置的报文比特率偏差值和报文抖动帧数目模拟报文帧整帧抖动；本申请提出的FT3报文异常模拟测试方法，为直流站中FT3协议传输特性模拟提供技术支撑，对直流站中合并单元装置、光电式互感器装置、控制保护装置等支持FT3报文协议设备的现场检测、传输特性影响测试提供了技术手段，为直流站现场检验和直流站装置的安全可靠运行提供技术保障。

以上内容仅为说明本申请的技术思想，不能以此限定本申请的保护范围，凡是按照本申请提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本申请权利要求书的保护范围之内。

此外，除非权利要求中明确说明，本申请所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本申请流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

针对本申请引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本申请作为参考。与本申请内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本申请权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本申请中的)也除外。需要说明的是，如果本申请附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本申请所述内容有不一致或冲突的地方，以本申请的描述、定义和/或术语的使用为准。

Claims (4)

1.一种用于直流保护的FT3报文异常模拟测试方法，其特征在于，所述方法包括：

上位机生成FT3异常报文发送至FPGA电路，其中，所述FT3异常报文包括FT3报文参数和FT3报文异常模拟参数；

预设报文丢帧数目，根据所述报文丢帧数目与报文输出采样率的关系以及报文丢帧规律模拟报文丢帧的异常；

根据预设报文堵塞类型，结合异常开始时刻和报文堵塞时长模拟报文堵塞的异常；

根据所述上位机设置的报文比特率偏差值、比特率偏差起始位置和比特率偏差终止位置模拟报文帧内抖动异常；

根据所述上位机设置的报文比特率偏差值和报文抖动帧数目模拟报文帧整帧抖动；

其中，所述FT3报文异常模拟参数包括：异常开始时刻、报文丢帧规律、报文丢帧数目、报文堵塞时长、报文堵塞类型、报文比特率偏差值、比特率偏差起始位置、比特率偏差终止位置；

所述报文丢帧规律包括：

丢帧数目设置与报文采样率关联；

每周波丢帧数目，所述FPGA电路每周根据所述报文丢帧数目选择不发送；

每秒钟丢帧数目，所述FPGA电路每秒根据所述报文丢帧数目选择不发送。

2.根据权利要求1所述的一种用于直流保护的FT3报文异常模拟测试方法，其特征在于，所述FT3报文参数包括：

FT3报文总长度、采样数据通道起始字节标识、采样数据通道长度、电压通道类型、电流通道类型、电压数据、电压系数、电流数据、电流系数、采样计数器起始字节标识、采样计数器计数方法标识。

3.根据权利要求1所述的一种用于直流保护的FT3报文异常模拟测试方法，其特征在于，所述报文堵塞类型包括：

未完全堵塞，所述FPGA电路根据所述异常开始时刻开始输出，经过所述报文堵塞时长时间后恢复正常输出；

完全堵塞，所述FPGA电路在所述异常开始时刻后不输出，经过预设时间后输出大量报文。

4.根据权利要求1所述的一种用于直流保护的FT3报文异常模拟测试方法，其特征在于，所述报文帧整帧抖动包括：

所述FPGA电路在异常起始后，按照所述上位机设置的比特率偏差速率发送FT3报文，结合所述报文比特率偏差值和所述报文抖动帧数目进行重复发送。

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