一种变电站自动化系统通信协议动态实现方法
【专利摘要】本发明公开了一种变电站自动化系统通信协议动态实现方法，包括分析通信协议的文本描述，将其转换成有限状态机，有限状态机有限状态集、事件输入集、处理动作集、状态变迁的映射函数集和初始状态5部分组成；分别将有限状态集、事件输入集、处理动作集用基本格式表达，所述基本格式为：“关键字=描述字符串”；编写映射函数集，包括从左至右顺序编写的：当前状态、接收输入报文、执行运行操作和当前状态转化结果；对脚本语言中的关键字进行统一定义；对脚本语言中的语法进行统一说明。本发明将有限状态机应用于通信协议建模中，通过建构一个通信协议实现框架，实现了通信协议的配置化。
【专利说明】一种变电站自动化系统通信协议动态实现方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种变电站自动化系统通信协议动态实现方法，属于通信【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 目前国内变电站自动化系统中通信规约种类繁多，既有由各标准化组织制定的 标准通信协议，如IEC60870系列，MODBUS，DNP，⑶T等，也有各设备厂家自定义的非标协 议。但即使是广泛使用的IEC60870系列标准协议，其4种配套标准：IEC60870-5-101、 IEC60870-5-102、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104,由于制定周期较长，协议中可选项较 多，各地区使用单位、各装置生产厂家对协议的理解不同，4种配套标准都出现了很多子版 本。
[0003] 变电站通信管理机作为变电站数据中心，需要与站内各智能设备和不同调度主站 通信，由于协议的多样性和通信管理机内部协议处理过程的不可见性，通常通信接口调试 工作需要占用较多的调试时间。同时、通信管理机需要维护一个数量巨大的协议库，对协议 的任何修改都需要改动通信管理机的程序，也增大了通信管理机厂家的版本管理的难度。
[0004] 目前，计算机科学领域内的有限状态机理论一般用于对系统的动态行为建模，通 过用状态图来可视化表示，是对反应式系统建模的强大工具。近20年来，有限状态机和状 态图的形式化机制得到了很多研究，有效地支持了各种复杂行为的建模。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种基于有限状态机和自定义脚本语言的变电站自动化 系统通信协议动态实现方法，将有限状态机应用于通信协议建模中，通过建构一个通信协 议实现框架，实现通信协议的配置化。
[0006] 为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种变电站自动化系统通信协议 动态实现方法，包括如下步骤：
[0007] 步骤一：分析通信协议的文本描述，将其转换成有限状态机，有限状态机由：用于 描述发送报文的有限状态集、用于描述接收报文的事件输入集、用于表示处理行为的处理 动作集、用于表示有限状态机间的状态变迁的映射函数集和初始状态5部分组成；
[0008] 步骤二：分别将有限状态集、事件输入集、处理动作集用基本格式表达，所述基本 格式为："关键字=描述字符串"；
[0009] 步骤三：编写映射函数集，包括从左至右顺序编写的：当前状态、接收输入报文、 执行运行操作和当前状态转化结果；
[0010] 步骤四：对脚本语言中的关键字进行统一定义，包括：有限状态机关键字定义、发 送接收表达式关键字定义、处理表达式关键字定义和计算表达式关键字定义；
[0011] 步骤五：对脚本语言中的语法进行统一说明，包括：有限状态集语法说明、事件输 入集语法说明、处理动作集语法说明和映射函数集语法说明。
[0012] 进一步的，所述有限状态集是从通信协议中提取的所有发送命令。
[0013] 进一步的，所述事件输入集是从通信协议中提取的所有接收命令。
[0014] 进一步的，所述描述字符串为立即数。
[0015] 进一步的，所述描述字符串为计算表达式。
[0016] 进一步的，所述描述字符串由多个子串组成，每个子串格式为"关键字：计算表达 式"。
[0017] 与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
[0018] (1)提供了一种基于有限状态机和自定义脚本语言的变电站自动化系统通信协议 动态实现方法，无论是客户端还是服务端协议，也无论协议为平衡式或非平衡式，变电站通 信管理机都可采用同一通信模块和自定义脚本语言实现，实现了通信协议的配置化；
[0019] (2)本发明定义了一种脚本语言描述通信协议，通过对脚本语言的编程控制有限 状态机处理器的运行，不同的通信协议对应不同的脚本程序，相同的通信协议脚本程序也 相同，日积月累可形成一个丰富的脚本程序库，方便现场使用；
[0020] (3)有限状态集、事件输入集、处理动作集均采用统一的基本格式："关键字=描 述字符串"，这三种表达式格式统一，易学易用；
[0021] (4)自定义的脚本语言具有扩展性，方便以后功能扩展。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 图1是采用本发明的问答式通信协议处理流程图。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明 的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0024] 步骤一：分析通信协议的文本描述，将其转换成有限状态机。
[0025] 有限状态机由以下5部分组成：
[0026] 有限状态集：是从通信协议中提取的所有发送命令，用于描述发送报文，可以 用[STATE_x]表示有限状态集代码，其中，X为数字，每个有限状态集的由发送报文编码 packet和发送报文名称send_type组成，发送报文编码packet为必有项。
[0027] 事件输入集：是从通信协议中提取的所有接收命令，用于描述接收报文，以 [INPUT_x]表示，每个事件输入集由接收报文编码packet和接收报文名称rece_type组成， 其中packet为必有项。
[0028] 处理动作集：根据当前状态[STATE_x]和当前输入[INPUT_x]，按照通信协议编写 [0UTPUT_x]，用于表示对应的处理行为。
[0029] 映射函数集：根据当前状态[STATE_x]和当前输入[INPUT_x]，按照通信协议编写 [TRANSLATE_x]，用于表示有限状态机间的状态变迁。
[0030] 初始状态：表示有限状态机的初始状态，默认为[STATE_1]。
[0031] 步骤二：分别将有限状态集、事件输入集、处理动作集用基本格式表达，基本格式 为："关键字=描述字符串"。
[0032] 每个有限状态集、事件输入集、处理动作集都由若干个表达项组成，每个表达项 左侧为关键字，右侧为描述字符串。关键字包括packet、send_type、test_input/test_ input[x]等项，描述字符串可以为多个子串，每个子串格式为"关键字：计算表达式"，每 个子串可以是立即数，也可以是计算表达式，子串中的各个字节以逗号分隔。
[0033]如 packet = "Oxeb，0x90, Oxeb, 0x90, Oxeb, 0x90, Addr, 0x00, 0x00, SUM[6:8]"，表 示该状态发送10个字节，0x5a等为立即数，SUM[6:8]计算表达式，表示取第6至第8字节 的累加和校验码。
[0034] 对于处理动作集，基本格式中关键字表示处理对象，描述字符串表示待处理数据。 举例如下：
[0035] 如：yc4 = 〃(bytel0*256+byte9)/100〃，表示将右侧计算表达式的值填入遥测数 据库第4点。
[0036] 如：soe21 = 〃state:byte9 = = 2, year:bytel5, month:bytel6, day:bytel7, hou r:bytel8, min:bytel9, second:byte20〃,表示此为遥信库第21号点的SOE信息，描述字符 串由多个子串组成，描述了 SOE信息的各项内容。子串表达式"state:byte9 == 2"，左侧 state表示SOE信息的状态，右侧为计算表达式，表示SOE状态值，当接收的第9个字节为2 时，SOE状态值为1，其他为0。子串表达式"year: by tel 5"，左侧year表示SOE信息的年时 间，右侧为计算表达式，表示时间值。其余子串表达式分别表示SOE信息的月、日、小时、分、 秒。
[0037] 如 gps = 〃year:asc(bytel2)*1000+asc(bytel3)*100+asc(bytel4)*10+asc(by tel5), month:asc(bytell)*10+asc(byte10), day:asc(byte9*0xl00+byte8), hour:asc(b yte3)*10+asc (byte2), min:asc(byte5)*10+asc(byte4), second:asc(byte7) *10+asc (byt e6) 〃，表示此为GPS对时信息，描述字符串由多个子串组成，描述了 GPS对时的各项内容。 子串〃year:asc(bytel2)*1000+asc(bytel3)*100+asc(bytel4)*10+asc(bytel5)"，左侧 year表示GPS对时的年时间，右侧为计算表达式，表示时间值，其中asc ()函数表示将接收 的字节数据由ASCII码转换成二进制数据。
[0038] 步骤三：编写映射函数集，包括从左至右顺序编写的：当前状态、接收输入报文、 执行运行操作和当前状态转化结果。
[0039] 如：映射函数为：STATE_1 >INPUT_2>0UTPUT_2>STATE_2,则表示当前状 态处于STATE_1时，若接收输入报文为INPUT_2,执行运算操作0UTPUT_2,并将当前状态转 换为 STATE_2。
[0040] 步骤四：对脚本语言中的关键字进行统一定义，包括：有限状态机关键字定义、发 送接收表达式关键字定义、处理表达式关键字定义和计算表达式关键字定义。如表1-5所 示，为各部分关键字定义对照表，表6为计算表达式中支持的运算符及函数。
[0041] 表1 :有限状态机关键字定义对照表
[0042]
【权利要求】
1. 一种变电站自动化系统通信协议动态实现方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤一：分析通信协议的文本描述，将其转换成有限状态机，有限状态机由：用于描述 发送报文的有限状态集、用于描述接收报文的事件输入集、用于表示处理行为的处理动作 集、用于表示有限状态机间的状态变迁的映射函数集和初始状态5部分组成； 步骤二：分别将有限状态集、事件输入集、处理动作集用基本格式表达，所述基本格式 为："关键字=描述字符串"； 步骤三：编写映射函数集，包括从左至右顺序编写的：当前状态、接收输入报文、执行 运行操作和当前状态转化结果； 步骤四：对脚本语言中的关键字进行统一定义，包括：有限状态机关键字定义、发送接 收表达式关键字定义、处理表达式关键字定义和计算表达式关键字定义； 步骤五：对脚本语言中的语法进行统一说明，包括：有限状态集语法说明、事件输入集 语法说明、处理动作集语法说明和映射函数集语法说明。
2. 根据权利要求1所述的变电站自动化系统通信协议动态实现方法，其特征在于，所 述有限状态集是从通信协议中提取的所有发送命令。
3. 根据权利要求1所述的变电站自动化系统通信协议动态实现方法，其特征在于，所 述事件输入集是从通信协议中提取的所有接收命令。
4. 根据权利要求1所述的变电站自动化系统通信协议动态实现方法，其特征在于，所 述描述字符串为立即数。
5. 根据权利要求1所述的变电站自动化系统通信协议动态实现方法，其特征在于，所 述描述字符串为计算表达式。
6. 根据权利要求1所述的变电站自动化系统通信协议动态实现方法，其特征在于，所 述描述字符串由多个子串组成，每个子串格式为"关键字：计算表达式"。
【文档编号】H04L29/06GK104333540SQ201410567656
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月22日 优先权日:2014年10月22日
【发明者】贾德顺, 张传羽, 李园圆 申请人:国电南瑞科技股份有限公司