專利名稱：通訊規(guī)約記錄分析裝置及其分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種用于通過對整個通信過程的記錄，將各種異常、故障情況的第一手現(xiàn)場資料記錄下來，為以后分析事故原因提供可靠的數(shù)據(jù)資料的記錄分析裝置及其分析方法。屬于電力系統(tǒng)調(diào)度主站維護人員對調(diào)度主站與廠站遠動規(guī)約符合性測試的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)二次設備智能化水平不斷提高，從而使設備之間的通信能力在變電站自動化系統(tǒng)，調(diào)度自動化系統(tǒng)中的地位日趨重要。從當前的變電站自動化系統(tǒng)建設的實際情況來看，設備之間通信調(diào)試的工作量在整個系統(tǒng)建設工作量中的比重很高，從運行情況來看，也是最有可能產(chǎn)生異常和故障的地方。當今的通訊技術(shù)日新月異，通訊的基礎設施得以不斷完善，在通訊的速率、帶寬等方面性能不斷提高，但同時通信的信息量和通訊規(guī)約的復雜度也在不斷提高。而從目前國內(nèi)狀況來看，硬件基礎設施的建設遠遠超前于軟件方面的建設，主要表現(xiàn)在1.通信規(guī)范不一致。在遠動通訊協(xié)議方面，由于需求的不同，很多都帶有強列的地域特色，雖然遵照行業(yè)標準或國家(際)標準，但都有或多或少的修改、擴充。在二次設備方面，由于沒有一個比較統(tǒng)一的規(guī)范，各個電力設備供應商各自為政，自成體系，都有自己的通信規(guī)范，給電力用戶的造成很大的不便，對整個電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運行也是一種不利因素。
2.電力設備供應商的技術(shù)實力不一，造成電力自動化產(chǎn)品的通信功能的健壯性不等、實現(xiàn)不一。對通信規(guī)范的理解和開發(fā)部門具備的技術(shù)實力，是影響廠家產(chǎn)品通訊功能質(zhì)量的主要因素。由于通訊規(guī)約的解釋缺少權(quán)威部門，且國內(nèi)沒有規(guī)約的檢測機構(gòu)，因此在規(guī)約理解上各個廠家意見不同，對各種通信異常的處理的力度不一，又無法進行統(tǒng)一的測試，因此可能存在大量正常情況下無法顯現(xiàn)的問題，對系統(tǒng)安全運行是一個隱患。
通訊規(guī)約的不一致，實現(xiàn)的差異，帶來了成本的增加，例如工程周期延長，由于通訊方面的問題遲遲無法解決，雙方責任不明，找不到解決問題的責任方，或錯誤的確定了責任方，造成調(diào)試周期大大加長，廠家成本升高，同時也給用戶間造成損失。此外，目前系統(tǒng)還存在以下問題3.異常、故障時刻的數(shù)據(jù)沒有記錄。電力系統(tǒng)通信中的異常、故障問題，很多都是瞬間而過，不易重現(xiàn)的。目前的自動化系統(tǒng)中沒有任何原始記錄資料，只能依靠查詢系統(tǒng)端處理后的數(shù)據(jù)來推斷故障的原因，因此無法查出或很難查出故障的真正原因。
4.安全防范的問題。隨著電力通訊技術(shù)的不斷更新，互聯(lián)網(wǎng)絡的普及應用，網(wǎng)絡安全的問題也日益成為一個需要重點考慮的問題，目前對于網(wǎng)絡上的數(shù)據(jù)交換缺乏監(jiān)視記錄，不利于對網(wǎng)絡安全性的控制和分析。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種通訊規(guī)約記錄分析裝置及其分析方法，該記錄分析裝置及其分析方法根據(jù)規(guī)約的規(guī)范對二次設備的通訊進行在線測試，以確定設備的通訊符合監(jiān)控系統(tǒng)要求。
技術(shù)方案本發(fā)明的規(guī)約記錄分析裝置對運行時的通信情況進行記錄，不僅方便通訊調(diào)試，通過對整個通信過程的記錄，將各種異常、故障情況的第一手現(xiàn)場資料記錄下來，為以后分析事故原因提供可靠的數(shù)據(jù)資料。
本發(fā)明的通訊規(guī)約記錄分析裝置是一個分布式結(jié)構(gòu)，由分配在各個通信節(jié)點的通信記錄儀和一個分析管理機組成，通信記錄儀和分析管理機之間用單獨的高速以太網(wǎng)連接；在規(guī)約記錄儀中，串口接入模塊、以太網(wǎng)接入模塊、CAN網(wǎng)接入模塊、LONWORK模塊、GPS模塊的輸出端分別與CPU模塊的輸入端相連接，CPU模塊的輸出端接裝置異常輸出模塊、大容量存儲模塊的輸入端，鍵盤顯示模塊與CPU模塊相連接；規(guī)約記錄裝置的輸出端接規(guī)約分析裝置的輸入端將記錄的內(nèi)容供規(guī)約分析管理機分析。
智能化分析方法為1)通信記錄儀的通信記錄模塊根據(jù)通信配置文件對每個需要記錄的通信端口的報文進行捕捉，并按照每10分鐘保存一個通信端口的原始通信報文，產(chǎn)生一個記錄文件，2)通信記錄儀的通信記錄模塊每產(chǎn)生一個記錄文件后通知上行通信模塊，上行通信模塊將主動和分析管理機的下行通信模塊通信，將該記錄文件上傳到分析管理機，3)分析管理機的下行通信模塊在完整的接收一個記錄文件后依據(jù)通信配置文件對記錄文件進行分類統(tǒng)一存儲，此時并不對記錄文件進行分析，而是等待用戶的選擇再進行分析，4)當用戶選擇分析某個通信端口的某個時間段的通信報文時，分析管理機在進行報文分析時利用通信配置文件取得相應的通信參數(shù)信息和規(guī)約信息，自動調(diào)用相應的規(guī)約分析模塊來分析記錄文件，產(chǎn)生分析結(jié)果，并對分析結(jié)果進行格式化顯示，5)規(guī)約分析模塊的分析的方法是依據(jù)規(guī)約中報文的格式從記錄文件中讀取原始報文，然后依據(jù)規(guī)約對原始報文按照字節(jié)和字節(jié)組合順序進行分析，然后再依據(jù)規(guī)約對報文與報文之間的關(guān)系進行分析。
分析管理機的軟件部分包括分析管理機監(jiān)視模塊、顯示操作模塊、規(guī)約分析模塊、下行通信模塊；通信記錄儀的軟件部分包括通信記錄儀監(jiān)視模塊、通信記錄模塊、上行通信模塊、屏幕鍵盤模塊；各軟件部分模塊之間的工作流程如下1)啟動通信記錄儀監(jiān)視模塊，然后由通信記錄儀監(jiān)視模塊啟動通信記錄模塊、上行通信模塊、屏幕鍵盤模塊；啟動分析管理機監(jiān)視模塊，然后由分析管理機監(jiān)視模塊啟動下行通信模塊；監(jiān)視模塊負責監(jiān)視這些模塊的運行狀況并在這些模塊出現(xiàn)問題后重新啟動改模塊，其他模塊在用戶需要時手動啟動；2)用戶在顯示操作模塊上配置通信參數(shù)配置文件，完成后顯示操作模塊通知下行通信模塊將通信參數(shù)配置文件下傳到每個通信記錄儀上，上行通信模塊在收到通信參數(shù)配置文件后通知通信記錄模塊，通信記錄模塊按照通信參數(shù)配置文件中的要求開始進行報文記錄；3)通信記錄模塊完成一個記錄文件后通知上行通信模塊將該記錄文件上傳到分析管理機，分析管理機的下行通信模塊根據(jù)通信參數(shù)配置文件做統(tǒng)一的存儲；4)用戶在顯示操作模塊上根據(jù)通信參數(shù)配置文件和時間段來選擇需要分析的一個或多個記錄文件，根據(jù)通信參數(shù)配置文件中的規(guī)約類型選擇規(guī)約分析模塊來分析，產(chǎn)生分析結(jié)果后顯示操作模塊再格式化顯示出來；5)上行通信模塊在檢測到與下行通信模塊連接不上、通信記錄模塊記錄異常時發(fā)出告警信號，下行通信模塊在檢測到與上行通信模塊連接不上、存儲介質(zhì)容量不足時發(fā)出告警信號。
各個模塊完成的功能如下1)分析管理機監(jiān)視模塊獨立運行的進程，負責啟動和監(jiān)視下行通信模塊的運行狀況，在下行通信模塊異常退出后重新啟動下行通信模塊，該模塊在系統(tǒng)啟動時自動運行，并且負責定時維護硬件開門狗的刷新；2)顯示操作模塊獨立運行的進程，可以調(diào)用規(guī)約分析模塊來分析本地存儲的規(guī)約記錄文件，并對規(guī)約分析模塊產(chǎn)生的分析文件進行格式化的顯示，并且能夠根據(jù)分析文件中查詢索引或索引節(jié)點有選擇的顯示；能夠方便用戶添加各種注解信息并保存在分析文件中，能夠在再次顯示該分析文件時顯示該注解信息，該模塊還能夠完成通信接口參數(shù)信息的配置和存儲，并通過向下行通信模塊發(fā)送信息以傳送通信接口參數(shù)信息到通信記錄儀，該模塊還可以對網(wǎng)絡報文頭記錄文件進行分析，分析網(wǎng)絡應用協(xié)議分布是否正常、網(wǎng)絡連接統(tǒng)計、各個端口的數(shù)據(jù)流量、是否存在病毒以及可能受感染計算機正在攻擊的目標；3)規(guī)約分析模塊以動態(tài)鏈接庫的方式被顯示操作模塊調(diào)用，負責分析各種不同的通信規(guī)約，可以對整個記錄文件進行分析，也可以對單幀報文進行分析，對整個記錄文件進行分析時，產(chǎn)生一個或多個分析文件，分析文件中能夠給出詳盡的規(guī)約解釋信息、出錯信息、應用信息，并提供各種查詢索引供顯示操作模塊使用；4)下行通信模塊獨立運行的進程，負責與通信記錄儀通信，能夠保存通信記錄儀主動上送的記錄文件，能夠?qū)⑼ㄐ庞涗泝x上送的單幀報文傳送給顯示操作模塊，能夠輸出通信記錄儀上送的告警信號，能夠在存儲器容量不足或存儲器不能讀寫時給出告警信號，能夠在與通信記錄儀通信出現(xiàn)問題時給出告警信號，能夠在顯示操作模塊非法退出時中斷和通信記錄儀的單幀通信模式。該模塊在系統(tǒng)啟動時自動運行，增加自動和人工讀取文件選擇設置，需要考慮在自動讀取和人工讀取時對是否對記錄正確完整記錄產(chǎn)生影響；
5)通信記錄儀監(jiān)視模塊獨立運行的進程，負責啟動和監(jiān)視通信記錄模塊、上行通信模塊、屏幕鍵盤模塊的運行狀況，能夠在通信記錄模塊、上行通信模塊、屏幕鍵盤模塊異常退出后重新啟動通信記錄模塊、上行通信模塊、屏幕鍵盤模塊，該模塊在系統(tǒng)啟動時自動運行，并且負責定時維護硬件開門狗的刷新；6)通信記錄模塊獨立運行的進程，負責記錄各個通信接口的通信報文捕捉和存儲，能夠在完整存儲一個10分鐘的通信報文后形成一個記錄文件，能夠在一個記錄文件存儲完成后主動通知上行通信模塊上送該記錄文件，能夠通知上行通信模塊該通信接口出現(xiàn)的告警信息，該模塊在系統(tǒng)啟動時自動運行；7)上行通信模塊獨立運行的進程，負責與分析管理機通信，能夠主動上送記錄文件，能夠上送單幀通信報文，能夠上送和輸出通信記錄模塊上送的各種告警信息，該模塊在系統(tǒng)啟動時自動運行；8)屏幕鍵盤模塊獨立運行的進程，負責鍵盤消息的捕捉與處理并顯示在屏幕上，能將各種告警信息顯示在屏幕上，該模塊在系統(tǒng)啟動時自動運行。
主要功能規(guī)約記錄分析系統(tǒng)的功能分成系統(tǒng)功能和用戶功能兩大類。
(1)系統(tǒng)功能數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)包括一個后端關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，提供方便有效的數(shù)據(jù)存儲功能。
數(shù)據(jù)工程數(shù)據(jù)工程主要是提供對數(shù)據(jù)的預處理、存庫、歸檔、備份恢復功能。預處理是指從磁盤上存儲的規(guī)約記錄儀記錄的數(shù)據(jù)文件中讀取記錄，并結(jié)合在場景配置中設定的參數(shù)進行解讀，還原成相應的101規(guī)約報文。存庫則是將完成解讀后的101規(guī)約報文按照設計好的便于查詢的庫表結(jié)構(gòu)在數(shù)據(jù)庫中進行存儲。系統(tǒng)運行過程中處理的對象主要是大量的數(shù)據(jù)文件和巨量的通信報文，盡管有些數(shù)據(jù)經(jīng)過預處理后只是臨時性的存放在數(shù)據(jù)庫中以便于分析，但是有些數(shù)據(jù)因為具有保留價值，則需要長期存放在數(shù)據(jù)庫中，久而久之數(shù)據(jù)庫中相應表的空間資源使用過于龐大，此時系統(tǒng)的歸檔功能可以幫助用戶對這類數(shù)據(jù)按照一定的策略進行歸檔處理，釋放部分數(shù)據(jù)庫表占用的空間，提高系統(tǒng)運行的性能。
同時對于數(shù)據(jù)庫中存儲的關(guān)于分析目標場景的配置參數(shù)、數(shù)據(jù)字典等信息建立起來較為繁瑣，一旦丟失或損壞對用戶來說是一件很頭疼的事情。因此，系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)的備份恢復功能，用戶使用本功能可以對指定的庫表進行備份和恢復操作，一定程度上提高了數(shù)據(jù)的安全性。
場景配置提供整個系統(tǒng)的目錄服務和參數(shù)配置。
圖形用戶接口系統(tǒng)在windows平臺上開發(fā)和部署，提供友好的圖形化的人機接口，極大地提高了系統(tǒng)的可用性和易用性。
(2)用戶功能用戶是指應用本系統(tǒng)對電力裝置和監(jiān)控后臺之間通信規(guī)約(101規(guī)約)進行分析的操作者。本系統(tǒng)目前擬設置的主要用戶功能包括以下6項。
系統(tǒng)配置管理提供給用戶管理裝置、記錄儀設備以及監(jiān)控后臺信息的圖形化接口，從而在監(jiān)視和分析規(guī)約時能提供給用戶更加直觀形象的界面，方便用戶理解分析結(jié)果。
實時規(guī)約報文監(jiān)測通過規(guī)約記錄分析系統(tǒng)可提供給用戶在遠程監(jiān)視某臺裝置或某幾臺裝置當前正在發(fā)生的行為。需要規(guī)約記錄儀配合實現(xiàn)。
規(guī)約記錄文件解析根據(jù)規(guī)約記錄儀存儲的歷史數(shù)據(jù)文件，校驗報文并以自然語言的形式解析出每條報文的含義。
規(guī)約行為分析驗證根據(jù)規(guī)約記錄儀存儲的歷史數(shù)據(jù)文件，參照規(guī)約標準，驗證裝置每一次交互過程的正確性和完整性，如時序問題。
裝置規(guī)約行為查詢本系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)來存儲從規(guī)約記錄數(shù)據(jù)文件中解析出來的報文，在此基礎上提供查詢分析功能?？梢园凑昭b置、通道、時間、報文類型等關(guān)鍵詞進行單一或者組合查詢。并在查詢結(jié)果數(shù)據(jù)集的基礎上進一步進行規(guī)約符合性分析。
規(guī)約行為統(tǒng)計分析
在查詢的基礎上，本系統(tǒng)還提供統(tǒng)計功能，可以幫助用戶進行通信中斷率、誤碼率、差錯率統(tǒng)計，可以進行通道繁忙程度、通道健壯性統(tǒng)計分析，還可以對裝置和監(jiān)控后臺之間不同類型通信的流量進行統(tǒng)計分析。
有益效果規(guī)約記錄分析裝置，又名“通訊黑匣子”，對變電站自動化系統(tǒng)中的遠動設備或二次設備的通訊過程進行完整記錄，從而使通訊過程的再現(xiàn)成為可能，并具有查找、分析通訊故障的能力。
規(guī)約記錄分析儀適用于各電壓等級的變電站自動化系統(tǒng)。對通訊通道上的數(shù)據(jù)記錄、存儲，但不向通道上發(fā)送任何數(shù)據(jù)，因此對原通道的通訊沒有任何影響。采用海量存儲設備進行通信報文存儲，至少可以保存連續(xù)三個月的通訊原始數(shù)據(jù)。存儲介質(zhì)支持熱插拔功能，并支持冗余備份，在熱插拔期間，保證數(shù)據(jù)的完整性。通過分析軟件對記錄數(shù)據(jù)進行分析，可再現(xiàn)出現(xiàn)任意時段的通訊狀況，查找異常時刻，查找異常數(shù)據(jù)，查找中斷時刻，查找時序異常數(shù)據(jù)，查找指定幀格式數(shù)據(jù)，對查詢數(shù)據(jù)的內(nèi)容分析，對指定時刻的數(shù)據(jù)上下文做時序分析，還可對原始報文數(shù)據(jù)做統(tǒng)計，并能給出統(tǒng)計的結(jié)果。
微內(nèi)核設計通訊記錄儀采用嵌入式系統(tǒng)、微內(nèi)核設計。由于微內(nèi)核的嵌入式系統(tǒng)具有功能專一、性能穩(wěn)定、處理數(shù)據(jù)效率高、CPU的利用率高、占用資源少等特點，非常適合運用在要求長期運行，并且免維護的設備中。
完備的記錄功能在完整記錄通訊通道數(shù)據(jù)時不影響通道上節(jié)點間進行的正常通訊。對串行通訊，記錄鏈路上傳輸?shù)乃袛?shù)據(jù)；對以太網(wǎng)，記錄完整的IP通訊幀數(shù)據(jù)，除正常的應用層通訊外，還可以記錄到網(wǎng)絡攻擊數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)冗余存儲，主備存儲設備之間有數(shù)據(jù)同步機制，始終保持數(shù)據(jù)的一致性。
超大容量儲存配置海量存儲設備，采用兩塊3寸硬盤，標準配置硬盤容量為80G，并可以更換為更大容量的硬盤。
支持熱插拔存儲介質(zhì)支持熱插拔功能，可以隨時取出硬盤進行數(shù)據(jù)分析，不影響數(shù)據(jù)存儲，不影響系統(tǒng)的正常運行，也不需系統(tǒng)重新啟動。數(shù)據(jù)分析完成后重新裝入或更換新的硬盤，系統(tǒng)自動進行數(shù)據(jù)同步。
強大的接入能力支持電力系統(tǒng)目前使用的各種通訊總線，串行總線RS232、RS485、RS422，以太網(wǎng)，CAN網(wǎng)，LONWORK，同時還預留光纖等接口?？梢酝瑫r接入8路串行總線(其中6路RS232，2路RS485)，RS485總線可以接入32個接點。以太網(wǎng)通訊可以支持接入雙網(wǎng)，并可同時支持100個通道?？梢越尤?路CAN網(wǎng)通訊，可同時接入的節(jié)點數(shù)量為110個?？梢越尤?路LONWORK網(wǎng)，同時接入32385個節(jié)點。
強大的分析統(tǒng)計查詢功能可對通訊原始數(shù)據(jù)進行各種分類和查詢，例如根據(jù)規(guī)約類型、時間范圍、通道、設備進行分類查詢；可對報文格式做全面的分析，如幀格式、校驗方式、報文類型、報文時序、報文內(nèi)容以及錯誤幀；可進行多種統(tǒng)計如通訊中斷時間，中斷時長等；可對其異常數(shù)據(jù)進行分析統(tǒng)計，如誤碼率、通道負荷、通訊合格率等；可分析查找指定的報文內(nèi)容，例如某時間段的遙信變位情況、遙測波動情況、操作交互情況等。除預定義的統(tǒng)計查詢功能外，支持自定義的統(tǒng)計查詢功能，可方便地查找通訊錯誤的原因。
人性化設計裝置采用全漢化液晶顯示，簡單鍵盤操作設置，提供友好菜單提示，提供友好的人機交互，無需復雜的操作即可完成配置。
高可靠性裝置具有優(yōu)異的抗干擾性能，通過了IEC 60255-22-4標準規(guī)定的III級(4KV)快速瞬變干擾試驗、IEC 60255-22-2標準規(guī)定的III級靜電放電試驗。
安裝方便安裝組屏，能夠長時間放在間隔層和站控層運行，能夠適應現(xiàn)場的惡劣環(huán)境。


圖1是規(guī)約記錄分析系統(tǒng)整個的部署圖。
圖2是規(guī)約記錄分析系統(tǒng)部署圖。
圖3是規(guī)約記錄部分的結(jié)構(gòu)框圖。
圖4是規(guī)約分析系統(tǒng)輸入輸出結(jié)構(gòu)圖。
圖5是規(guī)約記錄軟件流程。
圖6是規(guī)約分析軟件流程。
圖7是系統(tǒng)的整體工作流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的通訊規(guī)約記錄分析裝置是一個分布式結(jié)構(gòu)，由分配在各個通信節(jié)點的通信記錄儀和一個分析管理機組成，通信記錄儀和分析管理機之間用單獨的高速以太網(wǎng)連接；在規(guī)約記錄儀中，串口接入模塊1、以太網(wǎng)接入模塊2、CAN網(wǎng)接入模塊3、LONWORK模塊4、GPS模塊6的輸出端分別與CPU模塊5的輸入端相連接，CPU模塊5的輸出端接裝置異常輸出模塊7、大容量存儲模塊8的輸入端，鍵盤顯示模塊10與CPU模塊5相連接；規(guī)約記錄裝置的輸出端接規(guī)約分析裝置的輸入端將記錄的內(nèi)容供規(guī)約分析管理機分析。
智能化分析方法為1.通信記錄儀的通信記錄模塊根據(jù)通信配置文件對每個需要記錄的通信端口的報文進行捕捉，并按照每10分鐘保存一個通信端口的原始通信報文，產(chǎn)生一個記錄文件，2.通信記錄儀的通信記錄模塊每產(chǎn)生一個記錄文件后通知上行通信模塊，上行通信模塊將主動和分析管理機的下行通信模塊通信，將該記錄文件上傳到分析管理機，3.分析管理機的下行通信模塊在完整的接收一個記錄文件后依據(jù)通信配置文件對記錄文件進行分類統(tǒng)一存儲，此時并不對記錄文件進行分析，而是等待用戶的選擇再進行分析，4.當用戶選擇分析某個通信端口的某個時間段的通信報文時，分析管理機在進行報文分析時利用通信配置文件取得相應的通信參數(shù)信息和規(guī)約信息，自動調(diào)用相應的規(guī)約分析模塊來分析記錄文件，產(chǎn)生分析結(jié)果，并對分析結(jié)果進行格式化顯示，5.規(guī)約分析模塊的分析的方法是依據(jù)規(guī)約中報文的格式從記錄文件中讀取原始報文，然后依據(jù)規(guī)約對原始報文按照字節(jié)和字節(jié)組合順序進行分析，然后再依據(jù)規(guī)約對報文與報文之間的關(guān)系進行分析。
分析管理機的軟件部分包括分析管理機監(jiān)視模塊、顯示操作模塊、規(guī)約分析模塊、下行通信模塊；通信記錄儀的軟件部分包括通信記錄儀監(jiān)視模塊、通信記錄模塊、上行通信模塊、屏幕鍵盤模塊；各軟件部分模塊之間的工作流程如下6.啟動通信記錄儀監(jiān)視模塊，然后由通信記錄儀監(jiān)視模塊啟動通信記錄模塊、上行通信模塊、屏幕鍵盤模塊；啟動分析管理機監(jiān)視模塊，然后由分析管理機監(jiān)視模塊啟動下行通信模塊；監(jiān)視模塊負責監(jiān)視這些模塊的運行狀況并在這些模塊出現(xiàn)問題后重新啟動改模塊，其他模塊在用戶需要時手動啟動；7.用戶在顯示操作模塊上配置通信參數(shù)配置文件，完成后顯示操作模塊通知下行通信模塊將通信參數(shù)配置文件下傳到每個通信記錄儀上，上行通信模塊在收到通信參數(shù)配置文件后通知通信記錄模塊，通信記錄模塊按照通信參數(shù)配置文件中的要求開始進行報文記錄；8.通信記錄模塊完成一個記錄文件后通知上行通信模塊將該記錄文件上傳到分析管理機，分析管理機的下行通信模塊根據(jù)通信參數(shù)配置文件做統(tǒng)一的存儲；9.用戶在顯示操作模塊上根據(jù)通信參數(shù)配置文件和時間段來選擇需要分析的一個或多個記錄文件，根據(jù)通信參數(shù)配置文件中的規(guī)約類型選擇規(guī)約分析模塊來分析，產(chǎn)生分析結(jié)果后顯示操作模塊再格式化顯示出來；10.上行通信模塊在檢測到與下行通信模塊連接不上、通信記錄模塊記錄異常時發(fā)出告警信號，下行通信模塊在檢測到與上行通信模塊連接不上、存儲介質(zhì)容量不足時發(fā)出告警信號。
系統(tǒng)部署規(guī)約記錄分析系統(tǒng)采用典型的Client-Server模式，主要由兩部分組成分布在各個通道上的記錄儀和一個(或者多個)規(guī)約分析儀。記錄儀負責記錄中心主站和裝置之間(包括串口、以太網(wǎng)口、CAN口、LON口)的通信過程， 并以文件(.prr文件)形式將記錄結(jié)果保存下來；規(guī)約分析儀負責從各個記錄儀收集記錄結(jié)果，整理并分類保存到數(shù)據(jù)庫中，規(guī)約分析儀的另一個重要的功能是提供友好的人機交互界面，按照用戶的定制條件進行查詢分析，幫助用戶進行通道級、電力設備級規(guī)約符合性分析和驗證。
串口接入模塊串口接入模塊能夠接入RS232、RS485、RS422數(shù)據(jù)，目前支持RS232、RS485、RS422三種接口。根據(jù)實際需要，可以擴展長線驅(qū)動、光纖接口等串行接口信號。串口接入模塊并聯(lián)至通訊通道上，在獲取通訊數(shù)據(jù)時不影響正在進行的通訊。串口接入的通訊波特率范圍為300至58600范圍內(nèi)可選。RS232的有效通訊范圍15米，RS485的有效通訊范圍為1200米。串口接入模塊記錄數(shù)據(jù)不受通訊協(xié)議的限制，可以記錄整個原始的通信過程，可以將通訊異常數(shù)據(jù)、時序異常數(shù)據(jù)、無關(guān)干擾數(shù)據(jù)進行完整記錄。
以太網(wǎng)接入模塊以太網(wǎng)接入模塊可以自適應10/100M通訊速率，通過監(jiān)視以太網(wǎng)絡的鏈路層的數(shù)據(jù)，記錄指定通訊的完整過程。可以選擇網(wǎng)絡數(shù)據(jù)過濾的規(guī)則，以監(jiān)視指定IP地址、指定端口上的交互數(shù)據(jù)包。以太網(wǎng)模塊直接記錄基于IP通訊協(xié)議的數(shù)據(jù)包，而與采用的應用層協(xié)議無關(guān)，可以記錄通訊異常數(shù)據(jù)、時序異常數(shù)據(jù)、無關(guān)干擾數(shù)據(jù)甚至網(wǎng)絡攻擊數(shù)據(jù)，因此也可以對以太網(wǎng)的網(wǎng)絡安全進行監(jiān)視，為分析網(wǎng)絡的安全提供可靠的數(shù)據(jù)資料，對解決整個網(wǎng)絡安全的方案提供了一個補充手段。
CAN網(wǎng)接入模塊CAN網(wǎng)模塊接入CANBUS的通訊數(shù)據(jù)，CAN網(wǎng)模塊采用雙絞線作為信號傳輸介質(zhì)，支持通信速率最高可達1Mbps/40m，最大傳輸距離可達10km/5kbps。由于CAN總線支持一對多的通訊方式，CAN網(wǎng)模塊可以監(jiān)視并記錄主站和多個子站的通信數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)不受協(xié)議的限制，可以完整記錄正常通訊數(shù)據(jù)和通訊異常數(shù)據(jù)、時序異常數(shù)據(jù)、無關(guān)干擾數(shù)據(jù)。
LONWORK模塊LONWORK模塊接入LONWORK設備的數(shù)據(jù)，LONWORK模塊采用雙絞線作為信號傳輸介質(zhì)，支持通信速率可達1.25MBPS，理論上網(wǎng)絡的節(jié)點數(shù)可以達到32000個，直接通信距離可以達到2700M(雙絞線，78KBPS速率)，LONWORK模塊可以監(jiān)視并記錄主站和多個子站的通信數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)不受協(xié)議限制，可以完整記錄正常通訊數(shù)據(jù)和通訊異常數(shù)據(jù)、時序異常數(shù)據(jù)、無關(guān)干擾數(shù)據(jù)。
鍵盤顯示模塊鍵盤和顯示模塊控制人機交互界面，可以用于設置串口、以太網(wǎng)、CAN總線、LONWORK的通信參數(shù)，采用液晶顯示設置的參數(shù)及裝置運行狀態(tài)。
大容量存儲的模塊采用冗余配置的3寸硬盤，其中固定硬盤采用IED接口，可熱插拔硬盤采用USB接口。由于采取冗余存儲技術(shù)，固定存儲設備和移動存儲設備數(shù)據(jù)始終保持同步交換，可以在移動存儲取出進行數(shù)據(jù)分析時保證通訊數(shù)據(jù)的不間斷記錄。
規(guī)約分析模塊規(guī)約分析模塊為外部軟件模塊，根據(jù)記錄的原始通訊數(shù)據(jù)，完成統(tǒng)計、分析功能，可根據(jù)通訊報文類型、時間范圍、設備地址、通道來進行通訊數(shù)據(jù)分類查詢。通過分析模塊的智能統(tǒng)計、分析，可以快速查找各種異常情況的通訊數(shù)據(jù)，如通訊中斷、通訊報文幀錯誤等情況時的數(shù)據(jù)，為客觀評價通道質(zhì)量提供了分析數(shù)據(jù)，一些靜態(tài)時不易察覺的通訊產(chǎn)品的缺陷也變得清晰可見；還可以快速查詢正常通訊情況時的各種關(guān)鍵數(shù)據(jù)，如遙信變位、遙測突發(fā)尖峰值，各種操作命令交互等，為電網(wǎng)故障的事后分析提供了一個有力工具。
GPS模塊；對于要求精確時間的情況，本裝置可以接入外部時鐘源。通過GPS模塊可以接受外部485串行時鐘信號和脈沖時鐘信號，時鐘同步誤差校正周期內(nèi)＜1MS。裝置異常輸出模塊采用硬接點輸出的方式，輸出本裝置的運行工況，使用1對端子，輸出24V無源信號，當裝置運行正常時輸出為高電平，否則為低電平。裝置投入運行后，由于各種原因出現(xiàn)了運行故障，可以通過測控裝置采集該硬接點輸出，來通知遠方系統(tǒng)。同時，本裝置的異常信息在液晶面板上進行輸出。
數(shù)據(jù)存儲配置海量存儲設備，在通信正常情況下，至少能夠?qū)B續(xù)六個月的通訊原始數(shù)據(jù)進行保存。其中對于串行通訊，滿配置情況可以保證存儲一年數(shù)據(jù)；對于以太網(wǎng)絡，在接入50個設備情況下，至少可以存儲六個月。
時間同步可采用GPS信號進行時鐘同步，以保證記錄報文的正確時標。時鐘同步誤差校正周期內(nèi)＜1ms。
記錄數(shù)據(jù)的分辨率采用高主頻的CPU，多線程、多任務的處理通信數(shù)據(jù)，報文記錄數(shù)據(jù)分辨率≤1ms。
裝置接入容量指標同時能夠接入多于8路現(xiàn)場通訊總線，2路以上的以太網(wǎng)絡，1個CAN接入，1個LONWORK接入。
顯示采用128×32點陣單色液晶屏和六操作按鈕鍵盤，設置端口參數(shù)，顯示系統(tǒng)實時運行狀況，界面友好，符合用戶操作習慣。
CPU負載率運行時CPU負荷率正常狀態(tài)下任意30MIN內(nèi)＜40％，在突發(fā)事件情況下10S內(nèi)＜60％。
現(xiàn)場總線網(wǎng)負載率正常狀態(tài)下＜30％，突發(fā)事件情況下＜70％。
局域網(wǎng)負載率正常狀態(tài)下，任意30MIN內(nèi)＜20％，突發(fā)事件情況下10S內(nèi)＜40％。
數(shù)據(jù)交換通過網(wǎng)絡能夠與其他PC機交換信息資料文件。
自診斷具備自診斷功能，能夠重故障自動恢復，并帶有LED自診斷顯示。
規(guī)約記錄分析儀采用2U、19英寸機箱，方便組屏，采用300Mz的CPU，配備大容量的存儲介質(zhì)，采用嵌入式系統(tǒng)，具有超強的計算能力和信息存儲能力。支持至少8路現(xiàn)場通訊總線(RS232、RS485、RS422)接入，2路以太網(wǎng)接入，1路CAN網(wǎng)接入，1路LONWORK網(wǎng)接入，具備很強的接入能力。支持液晶顯示，給用戶提供一個友好的人機交互的接口。
1)RS232串口接入RS232信號，通訊波特率有300-38400可選范圍，通訊總線的有效長度15米，從COM1-COM6為RS232端子。
2)RS485總線接入RS485信號，通訊波特率有300-38400可選范圍，通訊總線的有效長度1200米，COM7、COM8為RS485端子。
3)CAN總線接入CAN信號，其信號傳輸介質(zhì)為普通雙絞線，通信速率最高可達1Mbps/40m，直接傳輸距離可達10km/5kbps。
4)LON總線接入LON信號，其信號傳輸介質(zhì)為普通雙絞線，通信速度可達1.25MBps，網(wǎng)絡上的節(jié)點數(shù)可以達到32000個，直接通信距離可以達到2700m(雙絞線，78KBps)。
5)通訊指示燈裝置面板上對應每個串口都有兩個發(fā)光二極管，指示通信雙方的收發(fā)狀態(tài)。
本產(chǎn)品使用對象與主要應用1)國調(diào)、網(wǎng)局、省局、地區(qū)和縣局電力系統(tǒng)調(diào)度主站維護人員對調(diào)度主站與廠站遠動規(guī)約符合性測試。
2)安裝單位、運行維護單位以及廠家現(xiàn)場調(diào)試工程人員對變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)、保護信息管理系統(tǒng)、電能量計費系統(tǒng)安裝調(diào)試階段主要問題遠動通信裝置與調(diào)度主站端通信規(guī)約符合性測試，站內(nèi)不同廠家設備通信互聯(lián)測試，通過對通信規(guī)約報文監(jiān)聽、規(guī)約仿真測試及分析，可以及時發(fā)現(xiàn)因通信規(guī)約程序設計中存在的問題。運行維護階段重點針對因通信規(guī)約問題引起缺陷，實現(xiàn)對通信監(jiān)聽記錄和通過對規(guī)約仿真測試，判定設備故障原因和缺陷設備，輔助現(xiàn)場維護人員檢查問題起因與消缺，通信監(jiān)聽規(guī)約仿真測試儀是為現(xiàn)場調(diào)試和維護人員提供必要的技術(shù)手段。
絕緣性能1絕緣性能在正常試驗大氣條件下，用500V兆歐表測量所有輸入電源線對機箱外殼及所有信號輸入輸出端子對機箱外殼的絕緣電阻均應大于20MΩ。
在濕熱條件(溫度+40℃±2℃，相對濕度90％～95％，大氣壓力86kPa～106kPa)下，用500V兆歐表測量所有輸入電源線對機箱外殼及所有信號輸入輸出端子對機箱外殼的絕緣電阻均應大于1.5MΩ。
2.介質(zhì)強度在正常試驗大氣條件下，裝置應能承受頻率為50Hz，歷時1min的工頻耐壓試驗而無擊穿和閃絡現(xiàn)象。試驗過程中，任一被試回路施加電壓時，其余回路等電位互聯(lián)接地。
3.裝置硬件接地系統(tǒng)各設備內(nèi)部的保護接地、工作接地(也稱邏輯接地)不得混接，工作接地應實現(xiàn)一點接地。
4.抗電磁干擾性能5.高頻干擾按GB/T 13729-1992中3.8的規(guī)定，在正常試驗大氣條件下，裝置處于正常工作狀態(tài)時，在交流電源回路，施加輸入頻率為1MHz±0.1MHz的干擾信號(信號為衰減振蕩波，包絡線在3～6周期后衰減到峰值的50％，干擾信號的重復率400次/s)，取共模2.5kV，串模1kV，裝置應能正常工作。
6.靜電放電干擾裝置應能承受GB/T 15153.1-1998表13中規(guī)定的嚴酷等級為III級，即接觸放電試驗電壓為6kV的靜電放電電壓。在正常工作條件下，在操作人員可接觸到的外殼和操作點上，施加靜電放電電壓，正負極性放電各10次，每次放電間隔不小于1s，裝置應能正常工作，但在試驗期間允許出現(xiàn)指示器給出的暫時錯誤信息。
7.快速瞬變干擾按GB/T 15153.1-1998表12中規(guī)定的嚴酷等級為III級，對裝置施加快速瞬變脈沖群干擾電壓為2.0kV(p)，裝置應能正常工作，但在試驗期間允許出現(xiàn)指示器給出的暫時錯誤信息。
機械性能1.振動裝置應能承受IEC 60255-21-11988中的嚴酷等級為I級的振動耐久能力試驗和振動響應能力試驗。
2.沖擊裝置應能承受GB/T 14537-1993中的嚴酷等級為I級的沖擊耐久試驗和沖擊響應試驗。
3.碰撞裝置應能承受GB/T 14537-1993中4.3規(guī)定的嚴酷等級為I級的碰撞試驗。
4.環(huán)境條件5.環(huán)境溫度工作-10℃～+50℃，24h內(nèi)平均溫度不超過35℃。
貯存-25℃～+70℃，在極限值下不施加激勵量，裝置不出現(xiàn)不可逆的變化，溫度恢復后，裝置應能正常工作。
6.相對濕度最濕月的月平均最大相對濕度為90％，同時該月的月平均最低溫度為25℃且表面無凝露。最高溫度為+40℃時，平均最大相對濕度不超過50％。
7.大氣壓力80～110kPa(相對海拔高度2km以下)。
權(quán)利要求
1.一種通訊規(guī)約記錄分析裝置，其特征在于該裝置是一個分布式結(jié)構(gòu)，由分配在各個通信節(jié)點的通信記錄儀和一個分析管理機組成，通信記錄儀和分析管理機之間用單獨的高速以太網(wǎng)連接；在規(guī)約記錄儀中，串口接入模塊(1)、以太網(wǎng)接入模塊(2)、CAN網(wǎng)接入模塊(3)、LONWORK模塊(4)、GPS模塊(6)的輸出端分別與CPU模塊(5)的輸入端相連接，CPU模塊(5)的輸出端接裝置異常輸出模塊(7)、大容量存儲模塊(8)的輸入端，鍵盤顯示模塊(10)與CPU模塊(5)相連接；規(guī)約記錄裝置的輸出端接規(guī)約分析裝置的輸入端將記錄的內(nèi)容供規(guī)約分析管理機分析。
2.一種如權(quán)利要求1所述的通訊規(guī)約記錄分析裝置的記錄分析方法，其特征在于智能化分析方法為1.)通信記錄儀的通信記錄模塊根據(jù)通信配置文件對每個需要記錄的通信端口的報文進行捕捉，并按照每10分鐘保存一個通信端口的原始通信報文，產(chǎn)生一個記錄文件，2.)通信記錄儀的通信記錄模塊每產(chǎn)生一個記錄文件后通知上行通信模塊，上行通信模塊將主動和分析管理機的下行通信模塊通信，將該記錄文件上傳到分析管理機，3.)分析管理機的下行通信模塊在完整的接收一個記錄文件后依據(jù)通信配置文件對記錄文件進行分類統(tǒng)一存儲，此時并不對記錄文件進行分析，而是等待用戶的選擇再進行分析，4.)當用戶選擇分析某個通信端口的某個時間段的通信報文時，分析管理機在進行報文分析時利用通信配置文件取得相應的通信參數(shù)信息和規(guī)約信息，自動調(diào)用相應的規(guī)約分析模塊來分析記錄文件，產(chǎn)生分析結(jié)果，并對分析結(jié)果進行格式化顯示，5.)規(guī)約分析模塊的分析的方法是依據(jù)規(guī)約中報文的格式從記錄文件中讀取原始報文，然后依據(jù)規(guī)約對原始報文按照字節(jié)和字節(jié)組合順序進行分析，再依據(jù)規(guī)約對報文與報文之間的關(guān)系進行分析。
3.根據(jù)利要求2所述的通訊規(guī)約記錄分析裝置的記錄分析方法，其特征在于分析管理機的軟件部分包括分析管理機監(jiān)視模塊、顯示操作模塊、規(guī)約分析模塊、下行通信模塊；通信記錄儀的軟件部分包括通信記錄儀監(jiān)視模塊、通信記錄模塊、上行通信模塊、屏幕鍵盤模塊；各軟件部分模塊之間的工作流程如下1.)啟動通信記錄儀監(jiān)視模塊，然后由通信記錄儀監(jiān)視模塊啟動通信記錄模塊、上行通信模塊、屏幕鍵盤模塊；啟動分析管理機監(jiān)視模塊，由分析管理機監(jiān)視模塊啟動下行通信模塊；監(jiān)視模塊負責監(jiān)視這些模塊的運行狀況并在這些模塊出現(xiàn)問題后重新啟動改模塊，其他模塊在用戶需要時手動啟動；2.)用戶在顯示操作模塊上配置通信參數(shù)配置文件，完成后顯示操作模塊通知下行通信模塊將通信參數(shù)配置文件下傳到每個通信記錄儀上，上行通信模塊在收到通信參數(shù)配置文件后通知通信記錄模塊，通信記錄模塊按照通信參數(shù)配置文件中的要求開始進行報文記錄；3.)通信記錄模塊完成一個記錄文件后通知上行通信模塊將該記錄文件上傳到分析管理機，分析管理機的下行通信模塊根據(jù)通信參數(shù)配置文件做統(tǒng)一的存儲；4.)用戶在顯示操作模塊上根據(jù)通信參數(shù)配置文件和時間段來選擇需要分析的一個或多個記錄文件，根據(jù)通信參數(shù)配置文件中的規(guī)約類型選擇規(guī)約分析模塊來分析，產(chǎn)生分析結(jié)果后顯示操作模塊再格式化顯示出來；5.)上行通信模塊在檢測到與下行通信模塊連接不上、通信記錄模塊記錄異常時發(fā)出告警信號，下行通信模塊在檢測到與上行通信模塊連接不上、存儲介質(zhì)容量不足時發(fā)出告警信號。
全文摘要
通訊規(guī)約記錄分析裝置及其分析方法是一種用于通過對整個通信過程的記錄，將各種異常、故障情況的第一手現(xiàn)場資料記錄下來，為以后分析事故原因提供可靠的數(shù)據(jù)資料的記錄分析裝置及其分析方法。該裝置是一個分布式結(jié)構(gòu)，由分配在各個通信節(jié)點的通信記錄儀和一個分析管理機組成，通信記錄儀和分析管理機之間用單獨的高速以太網(wǎng)連接；在規(guī)約記錄儀中，串口接入模塊(1)、以太網(wǎng)接入模塊(2)、CAN網(wǎng)接入模塊(3)、LONWORK模塊(4)、GPS模塊(6)的輸出端分別與CPU模塊(5)的輸入端相連接，CPU模塊的輸出端接裝置異常輸出模塊(7)、大容量存儲模塊(8)的輸入端，鍵盤顯示模塊(10)與CPU模塊相連接；規(guī)約記錄裝置的輸出端接規(guī)約分析裝置的輸入端。
文檔編號H04L12/24GK1972287SQ20061009825
公開日2007年5月30日 申請日期2006年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月5日
發(fā)明者張結(jié) 申請人:深圳市國電南思系統(tǒng)控制有限公司