专利名称：一种基于iec61850的协议转换方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种协议转换方法及装置，尤其涉及一种基于IEC61850的协议转换
方法及装置。
背景技术：
变电站自动化系统可以把原本分隔的控制、保护、事件、通信和测量装置以合适的形式进行集成，由少量的智能电子设备组成自动化系统，通过站内的通信网络实现信息的共享，可以大量减少使用IP资源，降低系统结构，提高了系统的经济型、可靠性。传统的变电站在线监测系统及综合自动化系统通信标准都是基于某种协议的，如当前多数设备采用的101协议、104协议、MODBUS,⑶T等通信协议。面向对象的变电站内通信协议IEC61850 是一套非常庞杂的标准体系，共分成10个部分，对变电站自动化通信网络和系统做出了全面、详细的描述和规范。IEC61850标准体系建立了涵盖电力系统一次系统、二次系统以及通信系统的对象模型、服务模型以及他们之间的关系。在变电站自动化系统集成过程中，面临的最大问题就是不同厂家的智能电子设备，甚至同一厂家的不同型号的智能电子设备所采用的通信协议都不相同，因而难以实现无缝的集成和互操作。当各个系统之间以基于这些不尽相同的协议传输报文进行交换时， 数据的语义并不同时传输，导致接收子系统不能了解报文的详细含义，造成各个系统间无法通信，形成各个信息孤岛。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种基于IEC61850的协议转换方法及装置。该发明能够将智能电子设备因采用的不同通信协议产生的数据转换为基于IEC61850的数据，使各个系统能够识别理解，实现各个系统间的通信，并且能够高效的从上级网络中提取数据，高效的管理储存数据，高效的进行系统间通信。为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案一种基于IEC61850的协议转换方法，其特征在于通过在生产模块和消费模块之间设置数据缓冲模块，使得生产模块和消费模块产生隔离；生产模块实现数据生产，数据缓冲模块实现储存数据，并实现对生产结果数据的管理、对更大空间分配需要的支持，对最大空间的限制和对生产模块生产的能力的限制；消费模块实现数据消费。前述的基于IEC61850的协议转换方法中，所述的生产模块包括网络接收模块和网络事件处理模块；所述的数据生产的方法为A.利用网络接收模块从上级网络中接收网络事件；B.利用网络事件处理模块处理网络事件，若为Ac^pt事件，接收新连接放入到事件队列，若为Write事件，增加写计数，若为Read事件，读取网络中的数据，并将数据存储到数据缓冲模块。前述的基于IEC61850的协议转换方法中，所述的消费模块包括数据读取模块和数据处理模块；所述的数据消费的方法为A.利用数据读取模块从数据缓冲模块中读取待处理数据；B.利用数据处理模块处理被读取的数据。前述的基于IEC61850的协议转换方法中，所述的数据处理模块包括协议判断模块、翻译模块、数据判断模块、模型建立模块、自检告警模块、功能分析模块、逻辑节点建立模块和发送模块；所述的处理被读取的数据的步骤为A.利用协议判断模块判断数据的协议种类，得到该条数据的协议种类；B.利用翻译模块根据步骤A得到的该条数据的协议种类以及给定的该种协议与 IEC61850的映射表，翻译得到该条数据基于IEC61850的数据b ；C.利用数据判断模块根据IEC61850的规则分析步骤B得到的数据b，确定数据b 是模拟采集值或开关量采集值；D.若数据b是模拟采集值，利用模型建立模块根据IEC61850的规则对其建立数据对象模型D ；具体为对数据对象名称加I，II，III的后缀序号表示Ia跳闸(一级)、lb控制命令(二级)和测量值的中速报文(三级)三种不同的数据对象模型；若数据b是开关量采集值，利用模型建立模块根据IEC61850的规则对其建立数据对象模型d ；具体为对数据对象名称加i，ii，iii的后缀序号表示Ia跳闸(一级)、lb控制命令(二级)和测量值的中速报文(三级)三种不同的数据对象模型；E.利用自检告警模块将步骤D中的数据对象模型D或数据对象模型d通过模型建立模块采用通用的输入输出数据对象建立自检告警对象模型E或自检告警对象模型e ；F.利用功能分析模块对步骤D得到数据对象模型D和步骤E得到的自检告警对象模型E或步骤D得到数据对象模型d和步骤E得到的自检告警对象模型e进行分析，具体为，利用功能分析模块对自检告警对象模型E中的Ia跳闸(一级)数据对象和测量值的中速报文(三级)数据对象数值进行判断，若上述两个数值至少有一个不在给定范围内，产生动作告警源、目标动作设备ID、动作类型的三方关系表，利用模型建立模块将三方关系表建立表示动作的数据对象模型F，否则处理结束；利用功能分析模块对自检告警对象模型e中的Ia跳间(一级)数据对象和测量值的中速报文(三级)数据对象数值进行判断，若上述两个数值至少有一个不等于给定值，产生动作告警源、目标动作设备ID、动作类型的三方关系表，利用模型建立模块将三方关系表建立表示动作的数据对象模型f，否则处理结束；G.利用逻辑节点建立模块将表示动作的数据对象模型F建立逻辑节点G或将表示动作的数据对象模型f建立逻辑节点g ；H.利用发送模块对逻辑节点G或逻辑节点g设置发送命令，将其发送给下级网络。一种实现上述基于IEC61850协议转换方法的装置，其特征在于包括依次连接的生产模块、数据缓冲模块和消费模块，生产模块还连接上级网络，消费模块还连接下级网前述的实现上述基于IEC61850协议转换方法的装置中，所述的生产模块包括相连的网络接收模块和网络事件处理模块，网络接收模块还连接上级网络和数据缓冲模块， 网络事件处理模块还连接数据缓冲模块。前述的实现上述基于IEC61850协议转换方法的装置中，所述的消费模块包括依次相连的数据读取模块和数据处理模块，数据读取模块还连接数据缓冲模块，数据处理模块还连接下级网络。前述的实现上述基于IEC61850协议转换方法的装置中，所述的数据处理模块包括依次相连的协议判断模块、翻译模块、数据判断模块和模型建立模块，模型建立模块还连接着自检告警模块、功能分析模块和逻辑节点建立模块，逻辑节点建立模块还连接着发送模块；协议判断模块还连接着数据读取模块，发送模块还连接着下级网络。前述的实现上述基于IEC61850协议转换方法的装置中，所述的数据缓冲模块包括数据储存模块，数据储存模块连接着数据管理模块、空间拓展模块、空间限制模块和生产能力限制模块，数据储存模块还连接着生产模块和消费模块，生产能力限制模块连接着网络接收模块。与现有技术相比，本发明采用上述技术方案，能够将智能电子设备因采用的不同通信协议产生的数据转换为基于IEC61850的数据，使各个系统能够识别理解，实现各个系统间的通信，并且将数据的处理放到消费模块中进行能够高效的从上级网络中提取数据， 高效的管理储存数据，高效的进行系统间通信。
图1是本发明协议转换的流程图；图2是本发明数据生产的流程图；图3是本发明数据消费的流程图；图4是本发明数据处理的流程图；图5是本发明的结构示意图。附图标记1-生产模块，2-数据缓冲模块，3-消费模块，4-网络接收模块，5-网络事件处理模块，6-数据读取模块，7-数据处理模块，8-协议判断模块，9-翻译模块，10-数据判断模块， 11-模型建立模块，12-自检告警模块，13-功能分析模块，14-逻辑节点建立模块，15-发送模块，16-数据储存模块，17-数据管理模块，18-空间拓展模块，19-空间限制模块，20-生产能力限制模块。下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
具体实施例方式实施例。一种基于IEC61850的协议转换方法，如图1至图4所示，通过在生产模块和消费模块之间设置数据缓冲模块，使得生产模块和消费模块产生隔离；生产模块实现数据生产，数据缓冲模块实现储存数据，并实现对生产结果数据的管理、对更大空间分配需要的支持，对最大空间的限制和对生产模块生产的能力的限制；消费模块实现数据消费。生产模块包括网络接收模块和网络事件处理模块；数据生产的方法为A.利用网络接收模块从上级网络中接收网络事件；B.利用网络事件处理模块处理网络事件，若为Ac^pt事件，接收新连接放入到事件队列，若为Write事件，增加写计数，若为Read事件，读取网络中的数据，并将数据存储到数据缓冲模块。
消费模块包括数据读取模块和数据处理模块；数据消费的方法为A.利用数据读取模块从数据缓冲模块中读取待处理数据；B.利用数据处理模块处理被读取的数据。数据处理模块包括协议判断模块、翻译模块、数据判断模块、模型建立模块、自检告警模块、功能分析模块、逻辑节点建立模块和发送模块；处理被读取的数据的步骤为A.利用协议判断模块判断数据的协议种类，得到该条数据的协议种类；B.利用翻译模块根据步骤A得到的该条数据的协议种类以及给定的该种协议与 IEC61850的映射表，翻译得到该条数据基于IEC61850的数据b ；C.利用数据判断模块根据IEC61850的规则分析步骤B得到的数据b，确定数据b 是模拟采集值或开关量采集值；D.若数据b是模拟采集值，利用模型建立模块根据IEC61850的规则对其建立数据对象模型D ；具体为对数据对象名称加I，II，III的后缀序号表示Ia跳闸(一级)、lb控制命令(二级)和测量值的中速报文(三级)三种不同的数据对象模型；若数据b是开关量采集值，利用模型建立模块根据IEC61850的规则对其建立数据对象模型d ；具体为对数据对象名称加i，ii，iii的后缀序号表示Ia跳闸(一级)、lb控制命令(二级)和测量值的中速报文(三级)三种不同的数据对象模型；E.利用自检告警模块将步骤D中的数据对象模型D或数据对象模型d通过模型建立模块采用通用的输入输出数据对象建立自检告警对象模型E或自检告警对象模型e ；F.利用功能分析模块对步骤D得到数据对象模型D和步骤E得到的自检告警对象模型E或步骤D得到数据对象模型d和步骤E得到的自检告警对象模型e进行分析，具体为，利用功能分析模块对自检告警对象模型E中的Ia跳闸(一级)数据对象和测量值的中速报文(三级)数据对象数值进行判断，若上述两个数值至少有一个不在给定范围内，产生动作告警源、目标动作设备ID、动作类型的三方关系表，利用模型建立模块将三方关系表建立表示动作的数据对象模型F，否则处理结束；利用功能分析模块对自检告警对象模型e中的Ia跳间(一级)数据对象和测量值的中速报文(三级)数据对象数值进行判断，若上述两个数值至少有一个不等于给定值，产生动作告警源、目标动作设备ID、动作类型的三方关系表，利用模型建立模块将三方关系表建立表示动作的数据对象模型f，否则处理结束；G.利用逻辑节点建立模块将表示动作的数据对象模型F建立逻辑节点G或将表示动作的数据对象模型f建立逻辑节点g ；H.利用发送模块对逻辑节点G或逻辑节点g设置发送命令，将其发送给下级网络。综合自动化系统和协议转换装置间的通讯通过串口或网络方式实现。在实现通讯前必须预先定义协议类型，如0x00表示101协议，0x02表示104协议寸。串口通讯映射表建立过程综合自动化系统接入协议转换装置前必须指定综合自动化系统接入规约转换装置的COM 口上，这样就绑定了协议类型和COM 口间的关系，建立根据串口号进行索引的协议库数组，建立协议库和串口间的关系，此后通讯过程中，凡是从此COM 口上接收到的数据都调用绑定的协议进行协议翻译。网络通讯映射表建立过程
综合自动化系统先向协议转换装置发起注册，告知协议转换装置将会使用何种协议实现数据交换，协议转换装置接收到综合自动化的注册请求后，将表示通讯链路的 SOCKET (在一个进程范围内唯一，这是操作系统决定的)和协议类型绑定，建立以SOCKET为索引的通讯库数组，此后通讯过程中凡是此SOCKET通讯的数据均采用绑定的协议进行数据翻译。自检告警模型实现对模拟量及开关量是否告警建立自检告警模型，其模型建立依据规约转换装置提供本地配置或远程配置策略，设置给定范围(模拟量设置告警上限、告警下限，开关量设置0值告警、非0值告警、变化告警等)，规约转换装置启动时，会自动启动自检告警模块，自检告警模块根据数据对象的关键字、模拟量上下限告警值、开关量告警标志建立自检告警模型，并将模型存放在模型列表中。一种实现上述基于IEC61850协议转换方法的装置，如图5所示，包括依次连接的生产模块1、数据缓冲模块2和消费模块3，生产模块1还连接上级网络，消费模块3还连接下级网络。生产模块1包括相连的网络接收模块4和网络事件处理模块5，网络接收模块4还连接上级网络和数据缓冲模块2，网络事件处理模块5还连接数据缓冲模块2。消费模块3包括依次相连的数据读取模块6和数据处理模块7，数据读取模块6还连接数据缓冲模块2，数据处理模块7还连接下级网络。数据处理模块7包括依次相连的协议判断模块8、翻译模块9、数据判断模块10和模型建立模块11，模型建立模块11还连接着自检告警模块12、功能分析模块13和逻辑节点建立模块14，逻辑节点建立模块14还连接着发送模块15 ；协议判断模块8还连接着数据读取模块6，发送模块15还连接着下级网络。数据缓冲模块2包括数据储存模块16，数据储存模块16连接着数据管理模块17、 空间拓展模块18、空间限制模块19和生产能力限制模块20，数据储存模块16还连接着生产模块1和消费模块2，生产能力限制模块20连接着网络接收模块4。使用时，生产模块中的网络接收模块从上级网络中接收模块接收网络事件；网络事件处理模块处理网络事件，若为Ac^pt事件，接收新连接放入到事件队列，若为Write 事件，增加写计数，若为Read事件，读取网络中的数据，并将数据存储到数据缓冲模块。消费模块中的数据读取模块从数据缓冲模块中读取待处理数据，协议判断模块判断数据的协议种类，得到该条数据的协议种类；翻译模块根据该条数据的协议种类以及给定的该种协议与IEC61850的映射表，翻译得到该条数据基于IEC61850的数据b ；数据判断模块根据 IEC61850的规则分析数据b，确定数据b是模拟采集值或开关量采集值；若数据b是模拟采集值，模型建立模块根据IEC61850的规则对其建立数据对象模型D ；具体为对数据对象名称加I，II，III的后缀序号表示Ia跳闸(一级)、lb控制命令(二级)和测量值的中速报文(三级)三种不同的数据对象模型；若数据b是开关量采集值，模型建立模块根据 IEC61850的规则对其建立数据对象模型d ；具体为对数据对象名称加i，ii，iii的后缀序号表示Ia跳闸(一级)、lb控制命令(二级)和测量值的中速报文(三级)三种不同的数据对象模型；利用功能分析模块对步骤D得到数据对象模型D和步骤E得到的自检告警对象模型E或步骤D得到数据对象模型d和步骤E得到的自检告警对象模型e进行分析，具体为，利用功能分析模块对自检告警对象模型E中的Ia跳闸(一级)数据对象和测量值的中速报文(三级)数据对象数值进行判断，若上述两个数值至少有一个不在给定范围内，产生动作告警源、目标动作设备ID、动作类型的三方关系表，模型建立模块将三方关系表建立表示动作的数据对象模型F，否则处理结束；利用功能分析模块对自检告警对象模型e中的 Ia跳间(一级)数据对象和测量值的中速报文(三级)数据对象数值进行判断，若上述两个数值至少有一个不等于给定值，产生动作告警源、目标动作设备ID、动作类型的三方关系表，利用模型建立模块将三方关系表建立表示动作的数据对象模型f，否则处理结束；逻辑节点建立模块将表示动作的数据对象模型F建立逻辑节点G或将表示动作的数据对象模型 f建立逻辑节点g ；发送模块对逻辑节点G或逻辑节点g设置发送命令，将其发送给下级网 使用时，数据缓冲模块中的数据储存模块用来存储数据，数据储数据管理模块用来管理数据，空间拓展模块用来实现对更大空间分配需要的支持、空间限制模块用来实现对最大空间的限制，生产能力限制模块用来实现对生产模块生产的能力的限制。
权利要求
1.一种基于IEC61850的协议转换方法，其特征在于通过在生产模块和消费模块之间设置数据缓冲模块，使得生产模块和消费模块产生隔离；生产模块实现数据生产，数据缓冲模块实现储存数据，并实现对生产结果数据的管理、对更大空间分配需要的支持，对最大空间的限制和对生产模块生产的能力的限制；消费模块实现数据消费。
2.根据权利要求1所述的基于IEC61850的协议转换方法，其特征在于，所述的生产模块包括网络接收模块和网络事件处理模块；所述的数据生产的方法为A.利用网络接收模块从上级网络接收网络事件；B.利用网络事件处理模块处理网络事件；若为Acc印t事件，接收新连接放入到事件队列；若为Write事件，增加写计数；若为Read事件，读取网络中的数据，并将数据存储到数据缓冲模块。
3.根据权利要求1所述的基于IEC61850的协议转换方法，其特征在于，所述的消费模块包括数据读取模块和数据处理模块；所述的数据消费的方法为A.利用数据读取模块从数据缓冲模块中读取待处理数据；B.利用数据处理模块处理被读取的数据。
4.根据权利要求3所述的基于IEC61850协议转换的方法，其特征在于，所述的数据处理模块包括协议判断模块、翻译模块、数据判断模块、模型建立模块、自检告警模块、功能分析模块、逻辑节点建立模块和发送模块；所述的处理被读取的数据的步骤为A.利用协议判断模块判断数据的协议种类，得到该条数据的协议种类；B.利用翻译模块根据步骤A得到的该条数据的协议种类以及给定的该种协议与 IEC61850的映射表，翻译得到该条数据基于IEC61850的数据b ；C.利用数据判断模块根据IEC61850的规则分析步骤B得到的数据b，确定数据b是模拟采集值或开关量采集值；D.若数据b是模拟采集值，利用模型建立模块根据IEC61850的规则对其建立数据对象模型D ；具体为对数据对象名称加I，II，III的后缀序号表示Ia跳闸(一级)、lb控制命令(二级)和测量值的中速报文(三级)三种不同的数据对象模型；若数据b是开关量采集值，利用模型建立模块根据IEC61850的规则对其建立数据对象模型d ；具体为对数据对象名称加i，ii，iii的后缀序号表示Ia跳闸(一级)、lb控制命令(二级)和测量值的中速报文(三级)三种不同的数据对象模型；E.利用自检告警模块将步骤D中的数据对象模型D或数据对象模型d通过模型建立模块采用通用的输入输出数据对象建立自检告警对象模型E或自检告警对象模型e ；F.利用功能分析模块对步骤D得到数据对象模型D和步骤E得到的自检告警对象模型E或步骤D得到数据对象模型d和步骤E得到的自检告警对象模型e进行分析，具体为， 利用功能分析模块对自检告警对象模型E中的Ia跳闸(一级)数据对象和测量值的中速报文(三级)数据对象数值进行判断，若上述两个数值至少有一个不在给定范围内，产生动作告警源、目标动作设备ID、动作类型的三方关系表，利用模型建立模块将三方关系表建立表示动作的数据对象模型F，否则处理结束；利用功能分析模块对自检告警对象模型e中的 Ia跳间(一级)数据对象和测量值的中速报文(三级)数据对象数值进行判断，若上述两个数值至少有一个不等于给定值，产生动作告警源、目标动作设备ID、动作类型的三方关系表，利用模型建立模块将三方关系表建立表示动作的数据对象模型f，否则处理结束；G.利用逻辑节点建立模块将表示动作的数据对象模型F建立逻辑节点G或将表示动作的数据对象模型f建立逻辑节点g ；H.利用发送模块对逻辑节点G或逻辑节点g设置发送命令，将其发送给下级网络。
5.一种实现前述基于IEC61850协议转换方法的装置，其特征在于包括依次连接的生产模块(1)、数据缓冲模块( 和消费模块(3)，生产模块(1)还连接上级网络，消费模块 (3)还连接下级网络。
6.根据权利要求5所述的实现前述基于IEC61850协议转换方法的装置，其特征在于 所述的生产模块(1)包括相连的网络接收模块(4)和网络事件处理模块(5)，网络接收模块(4)还连接上级网络和数据缓冲模块O)，网络事件处理模块( 还连接数据缓冲模块 ⑵。
7.根据权利要求5所述的实现前述基于IEC61850协议转换方法的装置，其特征在于 所述的消费模块( 包括依次相连的数据读取模块(6)和数据处理模块(7)，数据读取模块 (6)还连接数据缓冲模块O)，数据处理模块(7)还连接下级网络。
8.根据权利要求7所述的实现前述基于IEC61850协议转换方法的装置，其特征在于 所述的数据处理模块(7)包括依次相连的协议判断模块(8)、翻译模块(9)、数据判断模块 (10)和模型建立模块(11)，模型建立模块(11)还连接着自检告警模块(12)、功能分析模块(1 和逻辑节点建立模块(14)，逻辑节点建立模块(14)还连接着发送模块(1 ；协议判断模块(8)还连接着数据读取模块(6)，发送模块(1 还连接着下级网络。
9.根据权利要求5所述的实现前述基于IEC61850协议转换方法的装置，其特征在于 所述的数据缓冲模块( 包括数据储存模块(16)，数据储存模块(16)连接着数据管理模块(17)、空间拓展模块(18)、空间限制模块(19)和生产能力限制模块(20)，数据储存模块(16)还连接着生产模块(1)和消费模块O)，生产能力限制模块00)连接着网络接收模块 ⑷。
全文摘要
本发明公开了一种基于IEC61850的协议转换方法通过在生产模块和消费模块之间设置数据缓冲模块，使得生产模块和消费模块产生隔离；生产模块实现数据生产，数据缓冲模块实现储存数据，并实现对生产结果数据的管理、对更大空间分配需要的支持，对最大空间的限制和对生产模块生产的能力的限制；消费模块实现数据消费。以及实现该方法的一种装置。本发明采用上述技术方案，能够将智能电子设备因采用的不同通信协议产生的数据转换为基于IEC61850的数据，使各个系统能够识别理解，实现各个系统间的通信，并且将数据的处理放到消费模块中进行能够高效的从上级网络中提取数据，高效的管理储存数据，高效的进行系统间通信。
文档编号H04L29/06GK102571787SQ20111045510
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年12月30日
发明者何焱, 冯贵宾, 吴万港, 张加斌, 晋伟平, 朱兴柯, 李卫, 李长生, 杨义兴, 甘百新, 白彪 申请人:浙江大华系统工程有限公司