CN106209418A - 一种智能变电站goose报文模拟生成与检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种报文模拟生成与检测方法，属于智能电网领域，具体涉及一种智能变电站GOOSE报文模拟生成与检测方法。包括：GOOSE模拟生成与检测装置，置于过程层和/或间隔层，用于接收解析、生成发送GOOSE报文；其中:当所述GOOSE模拟生成与检测装置位于过程层时，接收携带跳闸命令的GOOSE报文，发送携带有断路器状态信息的GOOSE报文；当所述GOOSE模拟生成与检测装置位于间隔层时，发送携带跳闸命令的GOOSE报文，接收携带有断路器状态信息的GOOSE报文。因此，本发明具有如下优点：能够实现对间隔层装置与过程层装置的GOOSE报文发送与接收功能的测试，提高智能变电站测试的效率及规范性。

Description

一种智能变电站GOOSE报文模拟生成与检测方法
技术领域
本发明涉及一种报文模拟生成与检测方法，属于智能电网领域，具体涉及一种智能变电站GOOSE报文模拟生成与检测方法。
背景技术
GOOSE(Generic Object Oriented Substation Event，面向通用对象的变电站事件)是IEC61850中规定的一种快速报文传输机制，用于传输智能变电站内IED(智能设备)之间的重要信号(如跳合闸命令)。GOOSE采用网络通信取代传统变电站装置之间的硬接线通信，简化了变电站的二次接线。发送与接收GOOSE报文的装置主要包括：间隔层装置(如保护装置与测控装置)和过程层装置(如智能终端)。
为了确保智能变电站的正常工作，需要对间隔层装置与过程层装置的发送与接收GOOSE报文的功能进行测试。如何能够实现对间隔层装置与过程层装置发送与接收GOOSE报文的功能进行快速且有效的测试，是本领域技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
本发明主要是解决现有技术所存在的难以对间隔层装置与过程层装置发送与接收GOOSE报文的功能进行快速测试的问题，提供了一种智能变电站GOOSE报文模拟生成与检测方法。该方法能够实现对间隔层装置与过程层装置的GOOSE报文发送与接收功能的测试，提高智能变电站测试的效率及规范性。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种智能变电站GOOSE报文模拟生成与检测方法，包括：
GOOSE模拟生成与检测装置，置于过程层和/或间隔层，用于接收解析、生成发送GOOSE报文；其中:
当所述GOOSE模拟生成与检测装置位于过程层时，接收携带跳闸命令的GOOSE报文，发送携带有断路器状态信息的GOOSE报文；
当所述GOOSE模拟生成与检测装置位于间隔层时，发送携带跳闸命令的GOOSE报文，接收携带有断路器状态信息的GOOSE报文。
优化的，上述的一种智能变电站GOOSE报文模拟生成与检测方法，所述GOOSE模拟生成与检测装置执行以下步骤生成和接收GOOSE报文:
a1：解析智能变电站SCD配置文件，获取GOOSE报文数据集成员信息；
a2：GOOSE报文模拟生成与检测装置虚端子初始化；
a3：GOOSE报文模拟生成与检测装置的通信功能初始化；
a4：判断是否接收到GOOSE报文，如果是则进入步骤a5，如果否则进入步骤a6；
a5：解析接收到的GOOSE报文；
a6：判断通信是否中断，如果是则进入步骤a8，如果否则进入步骤a7；
a7：判断是否存在报文丢失，如果是则进入步骤a9，如果否则进入步骤a10；
a8：装置发出通信中断报警；
a9：装置发出报文丢失报警；
a10：生成GOOSE报文；
a11：判断数据集成员的值是否发生变化，如果是则进入步骤a13，如果否则进入步骤a12；
a12：以5000ms为周期发送GOOSE报文，然后返回步骤a4；
a13：连续重复发送5次GOOSE报文，间隔为2ms，2ms，4ms，8ms；发送完后，返回步骤a4。
优化的，上述的一种智能变电站GOOSE报文模拟生成与检测方法，采用以太网数据帧来传输GOOSE的应用层协议数据单元GOOSE-PDU，将GOOSE-PDU放置于数据帧的应用数据字段中，其中，所述GOOSE报文的结构为：
第1个字段为目的地址，长度为6字节；第2个字段源地址，长度为6字节；第3个字段为优先级标签标识，长度为2字节；第4个字段为标签控制信息，长度为2字节；第5个字段为以太网类型，长度为2字节，值固定为0x88B8；第6个字段为应用标识，长度为2字节，第7个字段为长度，长度为2字节；第8、9个字段为第一保留位、第二保留位，长度各为2字节；第10字段为GOOSE-PDU。
优化的，上述的一种智能变电站GOOSE报文模拟生成与检测方法，GOOSE报文中的应用层协议数据单元GOOSE-PDU格式为：
第1个字段为GOOSE-PDU的Tag值，长度为1字节，值固定为0x61；第2个字段为GOOSE-PDU的长度值，值有两种选择：1字节的短格式和2字节以上的长格式；
第3个字段是GOOSE-PDU的内容，由以下12个字段依次组成：GOOSE控制块引用、报文允许生存时间、GOOSE数据集的引用、GOOSE报文标识、事件时标、状态序号、顺序号、检修标识、配置版本号、配置需求、数据集条目和数据。
优化的，上述的一种智能变电站GOOSE报文模拟生成与检测方法，所述GOOSE模拟生成与检测装置包括以下模块，用于
配置文件解析模块，用于解析智能变电站SCD配置文件，获取GOOSE报文数据集成员信息；
端子初始化模块，用于GOOSE报文模拟生成与检测装置虚端子初始化；
通信初始化模块，用于GOOSE报文模拟生成与检测装置的通信功能初始化；
报文接收模块，用于判断是否接收到GOOSE报文，如果是则进调用报文解析模块，用于如果否则调用通信检测模块；
报文解析模块，用于解析接收到的GOOSE报文；
通信检测模块，用于判断通信是否中断，如果是则调用通信告警模块，用于如果否则调用报文丢失检测模块；
报文丢失检测模块，用于判断是否存在报文丢失，如果是则调用，如果否则调用GOOSE报文生成模块；
通信告警模块，用于发出通信中断报警；
报文丢失报警模块，用于装置发出报文丢失报警；
GOOSE报文生成模块，用于生成GOOSE报文；
数据变化检测模块，用于判断数据集成员的值是否发生变化，如果是则调用连续发送模块，用于如果否则调用周期发送模块；
周期发送模块，用于以5000ms为周期发送GOOSE报文，然后调用报文接收模块；
连续发送模块，用于连续重复发送5次GOOSE报文，间隔为2ms，2ms，4ms，8ms；发送完后，调用报文接收模块。
因此，本发明具有如下优点：能够实现对间隔层装置与过程层装置的GOOSE报文发送与接收功能的测试，提高智能变电站测试的效率及规范性。
附图说明
图1智能变电站GOOSE报文的模拟生成与检测装置在变电站通信***中的位置。
图2 GOOSE报文的结构。
图3 GOOSE-PDU的结构。
图4智能变电站GOOSE报文的模拟生成与检测的流程。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：
如图1所示，智能变电站GOOSE报文的模拟生成与检测装置，既可以用来模拟过程层装置如智能终端，也可模拟间隔层装置如保护装置和测控装置。在智能变电站GOOSE报文的模拟生成与检测装置模拟智能终端时，接收的是携带跳闸命令的GOOSE报文，发送的是携带有断路器状态信息的GOOSE报文；在智能变电站GOOSE报文的模拟生成与检测装置模拟过程层装置时，发送的是携带跳闸命令的GOOSE报文，接收的是携带有断路器状态信息的GOOSE报文。
如图2所示，在生成GOOSE报文时，采用ISO/IEC8802-3标准的以太网数据帧来传输GOOSE的应用层协议数据单元GOOSE-PDU，IEC61850规定，将GOOSE-PDU放置于数据帧的应用数据字段中。GOOSE报文的结构如下：第1个字段为目的地址，长度为6字节；第2个字段源地址，长度为6字节；第3个字段为优先级标签标识，长度为2字节；第4个字段为标签控制信息，长度为2字节；第5个字段为以太网类型，长度为2字节，值固定为0x88B8；第6个字段为应用标识，长度为2字节，第7个字段为长度，长度为2字节；第8、9个字段为保留位1、保留位2，长度各为2字节；第10字段为GOOSE-PDU。在进行GOOSE报文解析的时候，按GOOSE报文的结构进行解析。
如图3所示，在生成GOOSE报文时，通过ASN.1语法规则定义GOOSE的应用层协议数据单元APDU(GOOSE-PDU)。GOOSE-PDU中：第1个字段为GOOSE-PDU的Tag值，长度为1字节，值固定为0x61；第2个字段为GOOSE-PDU的长度值，值有两种选择：1字节的短格式和2字节以上的长格式，ASN.1语法中长度值的单位为字节；第3个字段是GOOSE-PDU的内容，依次由GOOSE控制块引用、报文允许生存时间、GOOSE数据集的引用、GOOSE报文标识、事件时标、状态序号、顺序号、检修标识、配置版本号、配置需求、数据集条目和数据这12个字段组成，每个字段都由Tag、长度和内容组成。
GOOSE控制块引用(gocbRef)的Tag值为0x80，其内容由分层逻辑中的设备名、逻辑节点名、功能约束和控制块名组成，用ACII码表示。
报文允许生存时间(timeAllowedtoLive)的Tag值为0x81，其内容用整形表示，单位为ms。
GOOSE数据集的引用(datSet)的Tag值为0x82，其内容由设备名、逻辑节点名和数据集名组成，用ACII码表示。
GOOSE报文标识(goID)的Tag值为0x83，其内容是每一个GOOSE报文的唯一性标识，GOOSE报文标识的内容默认为GOOSE控制块引用(gocbRef)的内容，用ACII码表示。
事件时标(t)的Tag值为0x84，其内容是当前时间与1970年1月日00:00:00的差值，用整形表示，单位为s，内容最后以字节表示时间品质。
状态序号(StNum)的Tag值为0x85，其内容用于记录GOOSE数据发生变位的次数，用整形表示，范围为1-4294967295；当装置上电时，第一帧报文的StNum＝1，GOOSE数据集成员的值每改变一次，StNum加1。
顺序号(SqNum)的Tag值为0x86，其内容用于记录稳态情况下报文发出的次数，用整形表示，范围为0-4294967295；装置每发出一帧GOOSE报文，SqNum加1，当有GOOSE数据变化时，SqNum归0。
检修标识(Test)的Tag值为0x87，长度值为0x01，其内容用于表示发送GOOSE报文的装置是否处于检修状态，用布尔型表示。
配置版本号(confRev)的Tag值为0x88，其内容用于表示GOOSE数据集配置被改变的次数，用整形表示。
配置需求(ndsCom)的Tag值为0x89，长度值为0x01。其内容用于表示GOOSE是否需要进一步配置，用布尔型表示。
数据集条目(numDatSetEntries)的Tag值为0x8a，其内容表示数据集的成员个数，用整形表示。
数据(allData)的Tag值为0xab，其内容由数据集各成员字段，每个字段都由Tag、长度和内容组成。当GOOSE报文携带跳合闸命令时，数据集成员的Tag值为0x83，长度值为0x01，其内容用于表示跳合闸命令，0x00表示跳闸、0x01表示合闸；当GOOSE报文携带断路器状态信息时，数据集成员的Tag值为0x85，长度值为0x01，其内容用于表示断路器状态，0x00分位、0x01合位、0x02表示中间状态、0x3表示损坏。
如图4所示，具体实施方法如下：
a1：解析智能变电站SCD配置文件，获取GOOSE报文数据集成员信息；
a2：GOOSE报文模拟生成与检测装置虚端子初始化；
a3：GOOSE报文模拟生成与检测装置的通信功能初始化；
a4：判断是否接收到GOOSE报文，如果是则进入步骤a5，如果否则进入步骤a6；
a5：解析接收到的GOOSE报文；
a6：判断通信是否中断，如果是则进入步骤a8，如果否则进入步骤a7；
a7：判断是否存在报文丢失，如果是则进入步骤a9，如果否则进入步骤a10；
a8：装置发出通信中断报警；
a9：装置发出报文丢失报警；
a10：生成GOOSE报文；
a11：判断数据集成员的值是否发生变化，如果是则进入步骤a13，如果否则进入步骤a12；
a12：以5000ms为周期发送GOOSE报文，然后返回步骤a4；
a13：连续重复发送5次GOOSE报文，间隔为2ms，2ms，4ms，8ms；发送完后，返回步骤a4。
其中：
步骤a6中，当距离上一次接收到GOOSE报文时间超过1s时，装置判断通信中断。步骤a7中，当本次收到的GOOSE报文中StNum与上一次次收到的GOOSE报文中StNum的差值大于1时，或者当本次收到的GOOSE报文中SqNum不为0且与上次收到的GOOSE报文中SqNum的差值大于1时，装置判断存在报文丢失。
步骤a12中，装置判断距离上次发送是否超过5000ms，如果是则发送GOOSE报文而后返回步骤a4，如果不是则不发送直接返回步骤a4。步骤a13中装置在第1次GOOSE报文后延迟2ms第2次发送GOOSE报文，在第2次发送GOOSE报文后延迟2ms第3次发送GOOSE报文，第3次发送GOOSE报文后延时4ms第4次发送GOOSE报文，第4次发送GOOSE报文后延时8ms第5次发送GOOSE报文，5次发送全部完成后返回步骤a4。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (5)

1.一种智能变电站GOOSE报文模拟生成与检测方法，其特征在于，包括：
GOOSE模拟生成与检测装置，置于过程层和/或间隔层，用于接收解析、生成发送GOOSE报文；其中:
当所述GOOSE模拟生成与检测装置位于过程层时，接收携带跳闸命令的GOOSE报文，发送携带有断路器状态信息的GOOSE报文；
当所述GOOSE模拟生成与检测装置位于间隔层时，发送携带跳闸命令的GOOSE报文，接收携带有断路器状态信息的GOOSE报文。
2.根据权利要求1所述的一种智能变电站GOOSE报文模拟生成与检测方法，其特征在于，所述GOOSE模拟生成与检测装置执行以下步骤生成和接收GOOSE报文:
a1：解析智能变电站SCD配置文件，获取GOOSE报文数据集成员信息；
a2：GOOSE报文模拟生成与检测装置虚端子初始化；
a3：GOOSE报文模拟生成与检测装置的通信功能初始化；
a4：判断是否接收到GOOSE报文，如果是则进入步骤a5，如果否则进入步骤a6；
a5：解析接收到的GOOSE报文；
a6：判断通信是否中断，如果是则进入步骤a8，如果否则进入步骤a7；
a7：判断是否存在报文丢失，如果是则进入步骤a9，如果否则进入步骤a10；
a8：装置发出通信中断报警；
a9：装置发出报文丢失报警；
a10：生成GOOSE报文；
a11：判断数据集成员的值是否发生变化，如果是则进入步骤a13，如果否则进入步骤a12；
a12：以5000ms为周期发送GOOSE报文，然后返回步骤a4；
a13：连续重复发送5次GOOSE报文，间隔为2ms，2ms，4ms，8ms；发送完后，返回步骤a4。
3.根据权利要求1所述的一种智能变电站GOOSE报文模拟生成与检测方法，其特征在于，
采用以太网数据帧来传输GOOSE的应用层协议数据单元GOOSE-PDU，将GOOSE-PDU放置于数据帧的应用数据字段中，其中，所述GOOSE报文的结构为：
第1个字段为目的地址，长度为6字节；第2个字段源地址，长度为6字节；第3个字段为优先级标签标识，长度为2字节；第4个字段为标签控制信息，长度为2字节；第5个字段为以太网类型，长度为2字节，值固定为0x88B8；第6个字段为应用标识，长度为2字节，第7个字段为长度，长度为2字节；第8、9个字段为第一保留位、第二保留位，长度各为2字节；第10字段为GOOSE-PDU。
4.根据权利要求1所述的一种智能变电站GOOSE报文模拟生成与检测方法，其特征在于，GOOSE报文中的应用层协议数据单元GOOSE-PDU格式为：
第1个字段为GOOSE-PDU的Tag值，长度为1字节，值固定为0x61；第2个字段为GOOSE-PDU的长度值，值有两种选择：1字节的短格式和2字节以上的长格式；
第3个字段是GOOSE-PDU的内容，由以下12个字段依次组成：GOOSE控制块引用、报文允许生存时间、GOOSE数据集的引用、GOOSE报文标识、事件时标、状态序号、顺序号、检修标识、配置版本号、配置需求、数据集条目和数据。
5.根据权利要求1所述的一种智能变电站GOOSE报文模拟生成与检测方法，其特征在于，所述GOOSE模拟生成与检测装置包括以下模块，用于
配置文件解析模块，用于解析智能变电站SCD配置文件，获取GOOSE报文数据集成员信息；
端子初始化模块，用于GOOSE报文模拟生成与检测装置虚端子初始化；
通信初始化模块，用于GOOSE报文模拟生成与检测装置的通信功能初始化；
报文接收模块，用于判断是否接收到GOOSE报文，如果是则进调用报文解析模块，用于如果否则调用通信检测模块；
报文解析模块，用于解析接收到的GOOSE报文；
通信检测模块，用于判断通信是否中断，如果是则调用通信告警模块，用于如果否则调用报文丢失检测模块；
报文丢失检测模块，用于判断是否存在报文丢失，如果是则调用，如果否则调用GOOSE报文生成模块；
通信告警模块，用于发出通信中断报警；
报文丢失报警模块，用于装置发出报文丢失报警；
GOOSE报文生成模块，用于生成GOOSE报文；
数据变化检测模块，用于判断数据集成员的值是否发生变化，如果是则调用连续发送模块，用于如果否则调用周期发送模块；
周期发送模块，用于以5000ms为周期发送GOOSE报文，然后调用报文接收模块；
连续发送模块，用于连续重复发送5次GOOSE报文，间隔为2ms，2ms，4ms，8ms；发送完后，调用报文接收模块。
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