基于LabVIEW的調度報文分析系統

蔣啟能　吳洪波

摘 要：隨著變電站設備向智能化信息化方向的不斷發展，在變電站新建或技改工程的驗收過程中，要核對的遙測、遙信數據將會越來越龐大，需要耗費更多的時間、人力、物力。本文提出一種新的變電站子站端與調度自動化主站端進行遙測、遙信數據核對的方法，該方法研究開發一個基于LabVIEW的調度報文分析系統，能夠監聽和分析翻譯調度遙測、遙信報文，使變電站子站調試人員脫離調度自動化主站，脫離電話通話也可以實現變電站子站端與調度自動化主站端的遙測、遙信數據核對，有效提高工作效率。

關鍵詞：遙測；遙信；調度報文；報文分析；LabVIEW

中圖分類號：TM732 文獻標識碼：A

隨著變電站設備向智能化信息化方向的不斷發展，變電站子站端與調度主站端交互的數據信息將越來越多。在變電站新建或技改工程的驗收過程中，變電站子站端與調度自動化主站端要核對的遙測、遙信數據也將會越來越龐大。傳統變電站子站端與調度自動化主站端進行遙測、遙信數據核對的方法是在調度建立數據庫后，子站端調試人員與主站端調試人員通過電話聯系，逐點的核對，其過程需要耗費大量的時間、人力、物力。

因此，提出一種新的變電站子站端與調度自動化主站端進行遙測、遙信數據核對的方法，開發了基于LabVIEW平臺的調度報文分析系統，該系統能夠監聽和分析翻譯變電站子站向調度自動化主站的通信報文，只要導入調度自動化系統中調試站的遙測、遙信數據庫，便能夠在變電站里模擬出一個簡易的調度自動化系統，使變電站子站調試人員脫離調度自動化主站，脫離電話通話也可以實現變電站子站端與調度自動化主站端的遙測、遙信數據核對，有效提高工作效率。

1 系統工作原理

目前，變電站子站與調度主站之間大量采用了101規約與104規約進行通信。101規約規定了電網數據采集和監視控制系統中主站和子站之間以問答方式進行數據傳輸的幀格式、鏈路層的傳輸規則、服務原語、應用數據結構、應用數據編碼、應用功能和報文格式，應用于串行通信。104是101規約的網絡化應用，其規約本身有許多同101規約相似的地方，不同點主要體現在104規約傳輸采用的是網絡通道。本文主要在對這兩種規約分析的基礎上構建調度報文分析系統。

通過對變電站遠動總控與調度主站間的遠動通道進行通信監聽，獲得由遠動總控機發送調度主站的101規約、104規約通信報文。計算機接收監聽得到的報文數據，通過調度報文分析系統以及導入的調度自動化系統的遙測、遙信數據庫，實現調度遙測、遙信報文的分析、翻譯、顯示等功能。利用調度報文分析系統的功能，能夠在變電站里模擬出一個簡易的調度自動化系統，使變電站子站調試人員不需要電話通話也可以完成變電站子站端與調度自動化主站端的遙測、遙信數據核對工作。

分析翻譯通信報文的前提是獲取報文數據，由于101規約與104規約是調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據，需要對通信通道進行監聽。對于101規約串行通信，總控機數據需經過MODEM轉為模擬信號后，再上送到調度主站，因此可在經過MODEM后的通信通道中并入監聽線路，取得模擬信號再經A/D轉換，即得到所需的通信報文數據。對于104規約網絡通信，可以通過交換機的端口鏡像功能把總控機發出的數據復制到鏡像端口，然后讀取鏡像端口中數據。

2 系統軟件實現

系統軟件部分基于LabVIEW平臺開發，LabVIEW是一種用圖標代替文本行創建應用程序的圖形化編程語言，功能強大。為了使調試人員完成變電站子站端與調度自動化主站端的遙測、遙信數據核對工作，調度報文分析系統應該包括數據接收、分析、翻譯、顯示、存儲等功能模塊。

2.1 數據接收模塊

數據接收模塊接收監聽得到的報文數據，并轉化為軟件使用，對于101規約和104規約，需要分別處理。

（1）101規約：數據通過串行通道傳輸到計算機串口后，報文分析系統需要讀取串口中數據。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，只需簡單設置串口的波特率、數據位、奇偶校驗、停止位等基本參數，即可進行串口的初始化、數據讀寫等操作。

（2）104規約：為了讀取交換機鏡像端口上的數據，本文采用了Winsock套接字技術。Windows Sockets是Windows下得到廣泛應用的網絡編程接口，其通信基礎是套接字（Socket），Sockets是支持多種協議的網絡通信基本操作單元，可以將套接字看作不同主機間進程進行雙向通信的端點。利用套接字技術能把網絡上的數據包復制到本機，從而進行數據分析，利用Winsock技術讀取鏡像端口數據的步驟及函數如圖2所示。

LabVIEW可以通過調用外部動態鏈接庫的方式，調用Winsock的相關動態鏈接庫，實現套接口的創建及接收數據功能。

2.2 數據分析、翻譯、顯示模塊

數據分析模塊包括報文識別校驗、報文分析翻譯、報文結果顯示等功能，其程序流程如圖3所示：

（1）報文識別校驗：對接收到的報文進行識別和校驗，主要依據是每條報文數據的報文頭、報文長度、校驗碼、報文尾等等。

101規約報文：校驗報文啟動符為68H，第四字節為68H，結尾符為16H，報文第二、第三字節相等，表示報文長度，計算校驗碼應與該報文校驗碼一致；

104規約報文：校驗報文啟動符為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規約或104規約報文則進行下一步分析翻譯，否則丟棄該條報文并報錯誤。

（2）報文分析翻譯：對通過識別校驗的報文進行分析，按相應規約對其中的報文類型、信息體數據類型、可變結構限定詞、傳輸原因、信息體元素等進行一一分解。再導入調度自動化系統中調試站的遙測、遙信數據庫，按照遙測、遙信點號關聯起來，翻譯出本調試站發送到調度主站的遙測、遙信信息。

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

2.3 數據存儲模塊

數據存儲模塊負責完成系統所需文件的輸入、輸出功能，主要包括調度自動化系統遙測、遙信數據文件導入，試驗結果數據保存，試驗結果報告輸出等功能。本文系統采用文檔形式為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文件接口實現

利用LabVIEW的Excel報表模塊可以實現讀寫Excel文檔功能，能夠簡單有效地解決軟件系統與Excel文件的接口問題。

（2）數據文件輸入及輸出

利用Excel報表模塊可以讀取調度自動化系統遙測、遙信文檔中的數據，主要包括變電站信號的詳細描述、采集點號、狀態定義、主站系數等參數，形成報文分析系統的遙測、遙信數據庫，以此展開變電站遙測、遙信的調試核對工作。完成核對工作后的數據結果可以保存下來，以供歷史查詢，也可以導出作為試驗報告使用。

結語

本文提出了一種新的變電站子站端與調度自動化主站端進行遙測、遙信數據核對的方法，開發了基于LabVIEW平臺的調度報文分析系統，該系統能夠監聽調度101規約、104規約通信報文，實現遙測、遙信報文的分析、翻譯、顯示、存儲等功能，使變電站子站調試人員脫離調度自動化主站，脫離電話通話也可以實現變電站子站端與調度自動化主站端的遙測、遙信數據核對。試驗結果表明，該系統能夠有效減少時間、人力、物力的耗費。

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