基于LabVIEW的調(diào)度報文分析系統(tǒng)

蔣啟能　吳洪波

摘 要：隨著變電站設(shè)備向智能化信息化方向的不斷發(fā)展，在變電站新建或技改工程的驗(yàn)收過程中，要核對的遙測、遙信數(shù)據(jù)將會越來越龐大，需要耗費(fèi)更多的時間、人力、物力。本文提出一種新的變電站子站端與調(diào)度自動化主站端進(jìn)行遙測、遙信數(shù)據(jù)核對的方法，該方法研究開發(fā)一個基于LabVIEW的調(diào)度報文分析系統(tǒng)，能夠監(jiān)聽和分析翻譯調(diào)度遙測、遙信報文，使變電站子站調(diào)試人員脫離調(diào)度自動化主站，脫離電話通話也可以實(shí)現(xiàn)變電站子站端與調(diào)度自動化主站端的遙測、遙信數(shù)據(jù)核對，有效提高工作效率。

關(guān)鍵詞：遙測；遙信；調(diào)度報文；報文分析；LabVIEW

中圖分類號：TM732 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

隨著變電站設(shè)備向智能化信息化方向的不斷發(fā)展，變電站子站端與調(diào)度主站端交互的數(shù)據(jù)信息將越來越多。在變電站新建或技改工程的驗(yàn)收過程中，變電站子站端與調(diào)度自動化主站端要核對的遙測、遙信數(shù)據(jù)也將會越來越龐大。傳統(tǒng)變電站子站端與調(diào)度自動化主站端進(jìn)行遙測、遙信數(shù)據(jù)核對的方法是在調(diào)度建立數(shù)據(jù)庫后，子站端調(diào)試人員與主站端調(diào)試人員通過電話聯(lián)系，逐點(diǎn)的核對，其過程需要耗費(fèi)大量的時間、人力、物力。

因此，提出一種新的變電站子站端與調(diào)度自動化主站端進(jìn)行遙測、遙信數(shù)據(jù)核對的方法，開發(fā)了基于LabVIEW平臺的調(diào)度報文分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠監(jiān)聽和分析翻譯變電站子站向調(diào)度自動化主站的通信報文，只要導(dǎo)入調(diào)度自動化系統(tǒng)中調(diào)試站的遙測、遙信數(shù)據(jù)庫，便能夠在變電站里模擬出一個簡易的調(diào)度自動化系統(tǒng)，使變電站子站調(diào)試人員脫離調(diào)度自動化主站，脫離電話通話也可以實(shí)現(xiàn)變電站子站端與調(diào)度自動化主站端的遙測、遙信數(shù)據(jù)核對，有效提高工作效率。

1 系統(tǒng)工作原理

目前，變電站子站與調(diào)度主站之間大量采用了101規(guī)約與104規(guī)約進(jìn)行通信。101規(guī)約規(guī)定了電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制系統(tǒng)中主站和子站之間以問答方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸袷?、鏈路層的傳輸?guī)則、服務(wù)原語、應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、應(yīng)用數(shù)據(jù)編碼、應(yīng)用功能和報文格式，應(yīng)用于串行通信。104是101規(guī)約的網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用，其規(guī)約本身有許多同101規(guī)約相似的地方，不同點(diǎn)主要體現(xiàn)在104規(guī)約傳輸采用的是網(wǎng)絡(luò)通道。本文主要在對這兩種規(guī)約分析的基礎(chǔ)上構(gòu)建調(diào)度報文分析系統(tǒng)。

通過對變電站遠(yuǎn)動總控與調(diào)度主站間的遠(yuǎn)動通道進(jìn)行通信監(jiān)聽，獲得由遠(yuǎn)動總控機(jī)發(fā)送調(diào)度主站的101規(guī)約、104規(guī)約通信報文。計算機(jī)接收監(jiān)聽得到的報文數(shù)據(jù)，通過調(diào)度報文分析系統(tǒng)以及導(dǎo)入的調(diào)度自動化系統(tǒng)的遙測、遙信數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)調(diào)度遙測、遙信報文的分析、翻譯、顯示等功能。利用調(diào)度報文分析系統(tǒng)的功能，能夠在變電站里模擬出一個簡易的調(diào)度自動化系統(tǒng)，使變電站子站調(diào)試人員不需要電話通話也可以完成變電站子站端與調(diào)度自動化主站端的遙測、遙信數(shù)據(jù)核對工作。

分析翻譯通信報文的前提是獲取報文數(shù)據(jù)，由于101規(guī)約與104規(guī)約是調(diào)度主站與變電站子站之間的問答式通信，為了取得通信報文數(shù)據(jù)，需要對通信通道進(jìn)行監(jiān)聽。對于101規(guī)約串行通信，總控機(jī)數(shù)據(jù)需經(jīng)過MODEM轉(zhuǎn)為模擬信號后，再上送到調(diào)度主站，因此可在經(jīng)過MODEM后的通信通道中并入監(jiān)聽線路，取得模擬信號再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換，即得到所需的通信報文數(shù)據(jù)。對于104規(guī)約網(wǎng)絡(luò)通信，可以通過交換機(jī)的端口鏡像功能把總控機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)復(fù)制到鏡像端口，然后讀取鏡像端口中數(shù)據(jù)。

2 系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)軟件部分基于LabVIEW平臺開發(fā)，LabVIEW是一種用圖標(biāo)代替文本行創(chuàng)建應(yīng)用程序的圖形化編程語言，功能強(qiáng)大。為了使調(diào)試人員完成變電站子站端與調(diào)度自動化主站端的遙測、遙信數(shù)據(jù)核對工作，調(diào)度報文分析系統(tǒng)應(yīng)該包括數(shù)據(jù)接收、分析、翻譯、顯示、存儲等功能模塊。

2.1 數(shù)據(jù)接收模塊

數(shù)據(jù)接收模塊接收監(jiān)聽得到的報文數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)化為軟件使用，對于101規(guī)約和104規(guī)約，需要分別處理。

（1）101規(guī)約：數(shù)據(jù)通過串行通道傳輸?shù)接嬎銠C(jī)串口后，報文分析系統(tǒng)需要讀取串口中數(shù)據(jù)。LabVIEW平臺提供了常用的通信工具模塊，其中包括串口通信模塊。使用該模塊時不需要涉及底層知識，只需簡單設(shè)置串口的波特率、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)、停止位等基本參數(shù)，即可進(jìn)行串口的初始化、數(shù)據(jù)讀寫等操作。

（2）104規(guī)約：為了讀取交換機(jī)鏡像端口上的數(shù)據(jù)，本文采用了Winsock套接字技術(shù)。Windows Sockets是Windows下得到廣泛應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)編程接口，其通信基礎(chǔ)是套接字（Socket），Sockets是支持多種協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通信基本操作單元，可以將套接字看作不同主機(jī)間進(jìn)程進(jìn)行雙向通信的端點(diǎn)。利用套接字技術(shù)能把網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)包復(fù)制到本機(jī)，從而進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，利用Winsock技術(shù)讀取鏡像端口數(shù)據(jù)的步驟及函數(shù)如圖2所示。

LabVIEW可以通過調(diào)用外部動態(tài)鏈接庫的方式，調(diào)用Winsock的相關(guān)動態(tài)鏈接庫，實(shí)現(xiàn)套接口的創(chuàng)建及接收數(shù)據(jù)功能。

2.2 數(shù)據(jù)分析、翻譯、顯示模塊

數(shù)據(jù)分析模塊包括報文識別校驗(yàn)、報文分析翻譯、報文結(jié)果顯示等功能，其程序流程如圖3所示：

（1）報文識別校驗(yàn)：對接收到的報文進(jìn)行識別和校驗(yàn)，主要依據(jù)是每條報文數(shù)據(jù)的報文頭、報文長度、校驗(yàn)碼、報文尾等等。

101規(guī)約報文：校驗(yàn)報文啟動符為68H，第四字節(jié)為68H，結(jié)尾符為16H，報文第二、第三字節(jié)相等，表示報文長度，計算校驗(yàn)碼應(yīng)與該報文校驗(yàn)碼一致；

104規(guī)約報文：校驗(yàn)報文啟動符為68H，報文第二位是APDU體長度（最大為253），APDU體長度加2為報文整體長度。

如果是101規(guī)約或104規(guī)約報文則進(jìn)行下一步分析翻譯，否則丟棄該條報文并報錯誤。

（2）報文分析翻譯：對通過識別校驗(yàn)的報文進(jìn)行分析，按相應(yīng)規(guī)約對其中的報文類型、信息體數(shù)據(jù)類型、可變結(jié)構(gòu)限定詞、傳輸原因、信息體元素等進(jìn)行一一分解。再導(dǎo)入調(diào)度自動化系統(tǒng)中調(diào)試站的遙測、遙信數(shù)據(jù)庫，按照遙測、遙信點(diǎn)號關(guān)聯(lián)起來，翻譯出本調(diào)試站發(fā)送到調(diào)度主站的遙測、遙信信息。

（3）報文結(jié)果顯示：經(jīng)過報文分析與翻譯的變電站遙測、遙信信息通過系統(tǒng)軟件界面顯示出來，供工作人員觀察與調(diào)試。

2.3 數(shù)據(jù)存儲模塊

數(shù)據(jù)存儲模塊負(fù)責(zé)完成系統(tǒng)所需文件的輸入、輸出功能，主要包括調(diào)度自動化系統(tǒng)遙測、遙信數(shù)據(jù)文件導(dǎo)入，試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)保存，試驗(yàn)結(jié)果報告輸出等功能。本文系統(tǒng)采用文檔形式為Excel文檔，因此涉及到LabVIEW與Microsoft Office軟件之間的程序接口問題。

（1）Excel文件接口實(shí)現(xiàn)

利用LabVIEW的Excel報表模塊可以實(shí)現(xiàn)讀寫Excel文檔功能，能夠簡單有效地解決軟件系統(tǒng)與Excel文件的接口問題。

（2）數(shù)據(jù)文件輸入及輸出

利用Excel報表模塊可以讀取調(diào)度自動化系統(tǒng)遙測、遙信文檔中的數(shù)據(jù)，主要包括變電站信號的詳細(xì)描述、采集點(diǎn)號、狀態(tài)定義、主站系數(shù)等參數(shù)，形成報文分析系統(tǒng)的遙測、遙信數(shù)據(jù)庫，以此展開變電站遙測、遙信的調(diào)試核對工作。完成核對工作后的數(shù)據(jù)結(jié)果可以保存下來，以供歷史查詢，也可以導(dǎo)出作為試驗(yàn)報告使用。

結(jié)語

本文提出了一種新的變電站子站端與調(diào)度自動化主站端進(jìn)行遙測、遙信數(shù)據(jù)核對的方法，開發(fā)了基于LabVIEW平臺的調(diào)度報文分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠監(jiān)聽調(diào)度101規(guī)約、104規(guī)約通信報文，實(shí)現(xiàn)遙測、遙信報文的分析、翻譯、顯示、存儲等功能，使變電站子站調(diào)試人員脫離調(diào)度自動化主站，脫離電話通話也可以實(shí)現(xiàn)變電站子站端與調(diào)度自動化主站端的遙測、遙信數(shù)據(jù)核對。試驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)能夠有效減少時間、人力、物力的耗費(fèi)。

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