一种支持多协议的电力通信报文分析展示方法及系统与流程

本发明属于电力通信领域，尤其涉及一种支持多协议的电力通信报文分析展示方法。

背景技术：

1、报文分析是电力通信排查问题的重要手段之一，报文分析具有规约多样性、数据量大、分析繁琐等特点，尤其在变电站投运前的联调测试阶段，给工程人员造成极大的困扰，逐帧分析报文也给其带来很大的工作量。

2、对于电力系统通信协议的使用，国际上采用较多的有iec101、iec103、iec104、iec61850等，以及modicon公司制定的modbus通信协议。这些协议对于电力系统中各类数据(遥测、遥信、遥脉、遥控、遥调、定值等)的传输格式及通信流程均制定了较为严谨的标准。但由于各设备厂家对协议的理解有所偏差，协议开发技术参差不齐，这就导致在联调测试阶段，通信对接成为一个大难题，有时可能因为数据包中1个字符的偏差而引起通讯频繁中断。而工程人员或者设备开发人员则需要根据通信报文逐帧分析问题原因，极其的耗时耗力。

3、目前各大电力厂家仍依赖于工程人员的技术水平及经验去进行通信问题的排查，工程人员现可使用的工具是通过模拟通信的一方去实际通讯，而无法针对离线通信报文进行分析，且通常此类工具支持的协议较为单一。现有技术中，基于树型结构的电力通信报文监视分析方法及系统(cn106506207a)，通过监听方式采集通信报文，根据报文解析结果得出事件；对现有技术1虽然通过将自身作为主站端，使用iec101/iec103/iec104协议采集装置数据，将通信报文保存下来并解析其中的异常事件并告警。但只能将自身作为主站端与装置通讯，且建立在通讯正常的情况下，无法针对非实时通信的离线报文进行分析，方法的局限性较强，无法作为工程人员排查通讯问题的手段。

4、现有技术2公开，一种终端通信协议内的报文数据自动解析的方法(cn110719296a)，

5、在不改变当前传输协议的情况下,能够通过修改参数以及可扩展的方式,,但该方法只针对376协议，方法不具有普适性。尤其对于变电站、配电房，大多采用的都是modbus/iec101/iec103/iec104/iec61850通信协议，此方法并不适用。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术问题，本技术提出一种支持多协议的电力通信报文分析展示方法，除了针对各通信协议报文进行翻译外，对于报文的流程也会进行分析并给出告警提示，同时，本发明将报文中的变化数据以可视化方式展示，便于快速找到报文中的异常数据。

2、一种支持多协议的电力通信报文分析展示方法，具体包括以下步骤：

3、s1，组建协议库和规约常见问题库，内存中划定上一帧信息缓存区，协议库支持电力系统中标准通信协议；

4、协议库的属性包括协议编号、协议类型、帧格式结构体和报文分析参数；帧格式结构体存储报文通用格式；

5、报文分析参数是帧格式结构体中的成员；

6、s2，导入通信报文文本，将通信报文缓存到内存中，选择协议类型，逐行读取每帧报文，基于协议类型获取帧格式结构体的属性的值；

7、s3，判断通信报文是否满足协议类型对应的帧格式结构体的通用帧格式，否则，输出报文错误的翻译信息，将所述通信报文与报文错误的翻译信息一同写入到翻译文件中，等待下一帧报文信息翻译；当通信报文满足协议类型对应的帧格式结构体的通用帧格式，进入步骤s4；

8、s4，基于报文分析参数进行帧格式结构的格式匹配，对每帧报文进行遍历帧格式结构体中的帧格式，匹配正确格式；

9、s5，帧格式匹配正确后，对通信报文进行翻译分析，输出翻译信息，如果带有数据帧，获取数据帧(data字段)，对数据帧进行数据解析；

10、s6，将原始通信报文与翻译信息拷贝一份缓存到上一帧信息缓存区中，翻译信息写入到翻译文件中；

11、s7，等待第二帧通信报文，重复步骤s2到s5，输出第二帧通信报文的翻译信息，将第二帧通信报文的翻译信息与上一帧信息缓存区的上一帧信息的翻译信息进行对比，判断第二帧通信报文是否为正确帧；当判断第二帧通信报文是正确帧时，保持翻译文件不修改；当判断第二帧通信报文不是正确帧时，添加错误提示信息到翻译文件中，并将第二帧通信报文和翻新信息覆盖写入到上一帧信息缓存区；

12、s8，载入规约常见问题库，进行流程合理性分析，并给出相应提示。

13、协议类型包括modbus、cdt、iec101、iec103、iec104和iec61850。

14、协议库的结构为表1：

15、表1

16、

17、

18、modbus的帧格式结构体包括请求帧、响应帧和响应错误帧；

19、请求帧：地址域1byte、功能码1byte、起始地址2byte、读取个数2byte、校验2byte

20、响应帧：地址域1byte、功能码1byte、字节数n1byte、状态值n*1byte、校验2byte

21、响应错误帧：地址域1byte、差错码1byte、异常码1byte、校验2byte。

22、步骤s5中，对通信报文进行翻译分析，当通信报文的协议类型为modbus或者cdt时，基于报文分析参数进行翻译，将翻译结果写入到翻译信息；当通信报文的协议类型为iec101、iec103或者iec104时，通过格式分析判断通信报文为u格式帧或者i格式帧或者s格式帧，对于不同的格式帧，基于报文分析参数进行翻译，将翻译结果写入到翻译信息；当通信报文的协议类型为iec61850时，判断是否为mms报文，如果是mms报文，基于报文分析参数进行翻译，将翻译结果写入到翻译信息，如果不是mms报文，属于无用帧，则不进行翻译。

23、规约常见问题库中的字段包括问题、现象和可能原因，规约常见问题库包括modbus协议问题库、cdt协议问题库、iec101协议问题库、iec103协议问题库、iec104协议问题库和iec61850协议问题库；

24、现象字段存储问题对应的上一帧消息和当前帧消息，在进行流程合理性分析时，选择与通信报文协议对应的规约常见问题库，遍历现象字段，当通信报文匹配到现象字段的内容时，输出提示信息，提示信息是问题和可能原因的对应的字段内容。

25、本发明将每帧的字符数据翻译为通俗易懂的中文表示，因此使用人员仅需对规约有粗略认知即可看懂所有报文，而无需记住每种帧格式及对应字节代表的含义。翻译的信息有：数据方向(主站端/设备端)、帧报文含义、重要字节信息、数据地址、数据值等，因此本发明亦可作为报文翻译学习工具。

26、步骤s5对数据帧进行数据解析，具体包括以下步骤：

27、解析数据帧的数据类型：电力系统中数据类型包括遥测、遥信、遥脉、遥控、遥调、定值和录波，根据数据类型不同分类存储在不同表格中，并按数据点id升序排列；

28、当通信报文中有数据帧时，根据报文中功能码或者数据类型标识区分数据类型；根据本帧数据报文和数据请求帧报文获取数据id、数据值和变化时间；根据设置的数据点上限值，对应开辟出各类型数据表的内存。

29、数据id相同的数据帧在该段报文中可能上送多次数据值，每一次的数据与前一次相比，如果发生变化则存放在指定内存中，数据展示界面中展示对应数据点最后一次上送的数据值及变化次数，变化数据存储在内存中，可视化查看各数据点的变化数据。

30、由于同一数据点在该段报文中可能上送多次数据，其中有可能掺杂有异常数据，为了快速查找数据点的异常数据，本发明将变化数据可视化展示,从各类型数据表中获取变化数据存储的字段。

31、一种支持多协议的电力通信报文分析展示系统，包括数据库组件模块、报文导入模块和格式匹配及分析模块；

32、数据库组件模块组建协议库和规约常见问题库，内存中划定上一帧信息缓存区，协议库支持电力系统中标准通信协议；

33、协议库的属性包括协议编号、协议类型、帧格式结构体和报文分析参数；帧格式结构体存储报文通用格式；

34、报文分析参数是帧格式结构体中的成员；

35、报文导入模块导入通信报文文本，将通信报文缓存到内存中，选择协议类型，逐行读取每帧报文，基于协议类型获取帧格式结构体的属性的值；

36、格式匹配及分析模块工作过程具体包括以下步骤：

37、判断通信报文是否满足协议类型对应的帧格式结构体的通用帧格式，否则，输出报文错误的翻译信息，将所述通信报文与报文错误的翻译信息一同写入到翻译文件中，等待下一帧报文信息翻译；当通信报文满足协议类型对应的帧格式结构体的通用帧格式，基于报文分析参数进行帧格式结构的格式匹配，对每帧报文进行遍历帧格式结构体中的帧格式，匹配正确格式；

38、帧格式匹配正确后，对通信报文进行翻译分析，输出翻译信息，如果带有数据帧，获取数据帧，对数据帧进行数据解析；

39、将原始通信报文与翻译信息拷贝一份缓存到上一帧信息缓存区中，翻译信息写入到翻译文件中；

40、等待第二帧通信报文，输出第二帧通信报文的翻译信息，将第二帧通信报文的翻译信息与上一帧信息缓存区的上一帧信息的翻译信息进行对比，判断第二帧通信报文是否为正确帧；当判断第二帧通信报文是正确帧时，保持翻译文件不修改；当判断第二帧通信报文不是正确帧时，添加错误提示信息到翻译文件中，并将第二帧通信报文和翻新信息覆盖写入到上一帧信息缓存区；

41、载入规约常见问题库，进行流程合理性分析，并给出相应提示。

42、通信报文进行翻译分析时，当通信报文的协议类型为modbus或者cdt时，基于报文分析参数进行翻译，将翻译结果写入到翻译信息；当通信报文的协议类型为iec101、iec103或者iec104时，通过格式分析判断通信报文为u格式帧或者i格式帧或者s格式帧，对于不同的格式帧，基于报文分析参数进行翻译，将翻译结果写入到翻译信息；当通信报文的协议类型为iec61850时，判断是否为mms报文，如果是mms报文，基于报文分析参数进行翻译，将翻译结果写入到翻译信息，如果不是mms报文，属于无用帧，则不进行翻译；

43、对数据帧进行数据解析，具体包括以下步骤：

44、解析数据帧的数据类型：电力系统中数据类型包括遥测、遥信、遥脉、遥控、遥调、定值和录波，根据数据类型不同分类存储在不同表格中，并按数据点id升序排列；

45、当通信报文中有数据帧时，根据报文中功能码或者数据类型标识区分数据类型；根据本帧数据报文和数据请求帧报文获取数据id、数据值和变化时间；根据设置的数据点上限值，对应开辟出各类型数据表的内存；

46、数据id相同的数据帧在该段报文中可能上送多次数据值，每一次的数据与前一次相比，如果发生变化则存放在指定内存中，展示对应数据点最后一次上送的数据值及变化次数，变化数据存储在内存中，可视化查看各数据点的变化数据。

47、规约常见问题库中的字段包括问题、现象和可能原因，规约常见问题库包括modbus协议问题库、cdt协议问题库、iec101协议问题库、iec103协议问题库、iec104协议问题库和iec61850协议问题库；

48、现象字段存储问题对应的上一帧消息和当前帧消息，在进行流程合理性分析时，选择与通信报文协议对应的规约常见问题库，遍历现象字段，当通信报文匹配到现象字段的内容时，输出提示信息，提示信息是问题和可能原因的对应的字段内容。

49、相对于现有技术，本发明包括以下有益效果：

50、本技术公开一种支持多协议的电力通信报文分析展示方法，采用报文离线导入的方式，可实现非现场环境下的报文分析，采用上下帧报文对比分析及常见问题库匹配的方式，实现了报文的流程合理化分析。

51、本技术公开一种支持多协议的电力通信报文分析展示方法，根据规约类型(modbus/cdt/iec101/iec103/iec104/iec61850)针对各类报文进行分析，所支持的规约种类更多，且可以直接导入离线报文进行分析；对每一帧报文翻译为工程人员易理解的描述；对报文的通讯流程进行分析，例如通讯中断的产生原因；针对报文中的数据进行解析处理并分类记录到数据表中；将数据点的数据变化可视化展示。

52、本技术进行流程分析和数据展示，精确的分析出通信流程中的问题所在，对于联调通信问题的排查起到关键作用，同时也可作为协议开发测试时的纠错工具。

53、本技术针对通信报文中的数据帧进行解析处理，并存储到分类数据表格中(遥测表/遥信表/事件表/遥脉表/遥控遥调记录/定值表等)，能够直观的查看各数据点的数据上送是否正常，从而省去逐帧手动解析报文中数据消耗的大量时间。

54、本技术记录数据点的数据变化曲线，通过数据变化曲线查看各关键数据是否存在异常。