基于LabVIEW的调度报文分析系统

蒋启能　吴洪波

摘 要：随着变电站设备向智能化信息化方向的不断发展，在变电站新建或技改工程的验收过程中，要核对的遥测、遥信数据将会越来越庞大，需要耗费更多的时间、人力、物力。本文提出一种新的变电站子站端与调度自动化主站端进行遥测、遥信数据核对的方法，该方法研究开发一个基于LabVIEW的调度报文分析系统，能够监听和分析翻译调度遥测、遥信报文，使变电站子站调试人员脱离调度自动化主站，脱离电话通话也可以实现变电站子站端与调度自动化主站端的遥测、遥信数据核对，有效提高工作效率。

关键词：遥测；遥信；调度报文；报文分析；LabVIEW

中图分类号：TM732 文献标识码：A

随着变电站设备向智能化信息化方向的不断发展，变电站子站端与调度主站端交互的数据信息将越来越多。在变电站新建或技改工程的验收过程中，变电站子站端与调度自动化主站端要核对的遥测、遥信数据也将会越来越庞大。传统变电站子站端与调度自动化主站端进行遥测、遥信数据核对的方法是在调度建立数据库后，子站端调试人员与主站端调试人员通过电话联系，逐点的核对，其过程需要耗费大量的时间、人力、物力。

因此，提出一种新的变电站子站端与调度自动化主站端进行遥测、遥信数据核对的方法，开发了基于LabVIEW平台的调度报文分析系统，该系统能够监听和分析翻译变电站子站向调度自动化主站的通信报文，只要导入调度自动化系统中调试站的遥测、遥信数据库，便能够在变电站里模拟出一个简易的调度自动化系统，使变电站子站调试人员脱离调度自动化主站，脱离电话通话也可以实现变电站子站端与调度自动化主站端的遥测、遥信数据核对，有效提高工作效率。

1 系统工作原理

目前，变电站子站与调度主站之间大量采用了101规约与104规约进行通信。101规约规定了电网数据采集和监视控制系统中主站和子站之间以问答方式进行数据传输的帧格式、链路层的传输规则、服务原语、应用数据结构、应用数据编码、应用功能和报文格式，应用于串行通信。104是101规约的网络化应用，其规约本身有许多同101规约相似的地方，不同点主要体现在104规约传输采用的是网络通道。本文主要在对这两种规约分析的基础上构建调度报文分析系统。

通过对变电站远动总控与调度主站间的远动通道进行通信监听，获得由远动总控机发送调度主站的101规约、104规约通信报文。计算机接收监听得到的报文数据，通过调度报文分析系统以及导入的调度自动化系统的遥测、遥信数据库，实现调度遥测、遥信报文的分析、翻译、显示等功能。利用调度报文分析系统的功能，能够在变电站里模拟出一个简易的调度自动化系统，使变电站子站调试人员不需要电话通话也可以完成变电站子站端与调度自动化主站端的遥测、遥信数据核对工作。

分析翻译通信报文的前提是获取报文数据，由于101规约与104规约是调度主站与变电站子站之间的问答式通信，为了取得通信报文数据，需要对通信通道进行监听。对于101规约串行通信，总控机数据需经过MODEM转为模拟信号后，再上送到调度主站，因此可在经过MODEM后的通信通道中并入监听线路，取得模拟信号再经A/D转换，即得到所需的通信报文数据。对于104规约网络通信，可以通过交换机的端口镜像功能把总控机发出的数据复制到镜像端口，然后读取镜像端口中数据。

2 系统软件实现

系统软件部分基于LabVIEW平台开发，LabVIEW是一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言，功能强大。为了使调试人员完成变电站子站端与调度自动化主站端的遥测、遥信数据核对工作，调度报文分析系统应该包括数据接收、分析、翻译、显示、存储等功能模块。

2.1 数据接收模块

数据接收模块接收监听得到的报文数据，并转化为软件使用，对于101规约和104规约，需要分别处理。

（1）101规约：数据通过串行通道传输到计算机串口后，报文分析系统需要读取串口中数据。LabVIEW平台提供了常用的通信工具模块，其中包括串口通信模块。使用该模块时不需要涉及底层知识，只需简单设置串口的波特率、数据位、奇偶校验、停止位等基本参数，即可进行串口的初始化、数据读写等操作。

（2）104规约：为了读取交换机镜像端口上的数据，本文采用了Winsock套接字技术。Windows Sockets是Windows下得到广泛应用的网络编程接口，其通信基础是套接字（Socket），Sockets是支持多种协议的网络通信基本操作单元，可以将套接字看作不同主机间进程进行双向通信的端点。利用套接字技术能把网络上的数据包复制到本机，从而进行数据分析，利用Winsock技术读取镜像端口数据的步骤及函数如图2所示。

LabVIEW可以通過调用外部动态链接库的方式，调用Winsock的相关动态链接库，实现套接口的创建及接收数据功能。

2.2 数据分析、翻译、显示模块

数据分析模块包括报文识别校验、报文分析翻译、报文结果显示等功能，其程序流程如图3所示：

（1）报文识别校验：对接收到的报文进行识别和校验，主要依据是每条报文数据的报文头、报文长度、校验码、报文尾等等。

101规约报文：校验报文启动符为68H，第四字节为68H，结尾符为16H，报文第二、第三字节相等，表示报文长度，计算校验码应与该报文校验码一致；

104规约报文：校验报文启动符为68H，报文第二位是APDU体长度（最大为253），APDU体长度加2为报文整体长度。

如果是101规约或104规约报文则进行下一步分析翻译，否则丢弃该条报文并报错误。

（2）报文分析翻译：对通过识别校验的报文进行分析，按相应规约对其中的报文类型、信息体数据类型、可变结构限定词、传输原因、信息体元素等进行一一分解。再导入调度自动化系统中调试站的遥测、遥信数据库，按照遥测、遥信点号关联起来，翻译出本调试站发送到调度主站的遥测、遥信信息。

（3）报文结果显示：经过报文分析与翻译的变电站遥测、遥信信息通过系统软件界面显示出来，供工作人员观察与调试。

2.3 数据存储模块

数据存储模块负责完成系统所需文件的输入、输出功能，主要包括调度自动化系统遥测、遥信数据文件导入，试验结果数据保存，试验结果报告输出等功能。本文系统采用文档形式为Excel文档，因此涉及到LabVIEW与Microsoft Office软件之间的程序接口问题。

（1）Excel文件接口实现

利用LabVIEW的Excel报表模块可以实现读写Excel文档功能，能够简单有效地解决软件系统与Excel文件的接口问题。

（2）数据文件输入及输出

利用Excel报表模块可以读取调度自动化系统遥测、遥信文档中的数据，主要包括变电站信号的详细描述、采集点号、状态定义、主站系数等参数，形成报文分析系统的遥测、遥信数据库，以此展开变电站遥测、遥信的调试核对工作。完成核对工作后的数据结果可以保存下来，以供历史查询，也可以导出作为试验报告使用。

结语

本文提出了一种新的变电站子站端与调度自动化主站端进行遥测、遥信数据核对的方法，开发了基于LabVIEW平台的调度报文分析系统，该系统能够监听调度101规约、104规约通信报文，实现遥测、遥信报文的分析、翻译、显示、存储等功能，使变电站子站调试人员脱离调度自动化主站，脱离电话通话也可以实现变电站子站端与调度自动化主站端的遥测、遥信数据核对。试验结果表明，该系统能够有效减少时间、人力、物力的耗费。

参考文献

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