一种基于OPC机制的CDT协议实现系统及方法

摘要

本发明提供一种基于OPC机制的CDT协议实现系统及方法，保证了系统数据处理简单化、数据交互透明化、以及安装部署灵活化。所述方法包括如下步骤，步骤一，建立OPC服务端；步骤二，分别建立OPC服务端与OPC客户端和五防系统的通信连接；步骤三，测试通路通信正常，并进行功能验证保证OPC客户端和五防系统的通信功能正常后实现两者间基于OPC机制的CDT协议。所述一种基于OPC机制的CDT协议实现系统，包括依次连接交互的五防系统、OPC服务端、OPC客户端和IED设备；所述的OPC服务端包括数据配置模块、数据处理模块、数据库以、及包括显示界面的日志模块。

权利要求

1.一种基于OPC机制的CDT协议实现方法，其特征在于，包括如下步骤，

步骤一，建立OPC服务端；

1.1，建立服务端界面用于提供操作、配置和日志显示的界面；

1.2，建立一个由服务器、组和项三个对象组成的OPC服务端实现OPC服务；其中，服务器对象用来提供关于服务器对象自身的信息，并且作为组对象的容器；组对象用来提供关于组对象自身的信息，并提供组织和管理项的机制；项对象用于作为OPC服务器到数据源的一个物理连接；项对象中包括的数据项是读写数据的最小逻辑单位；

1.3，通过获取用户配置的开关量列表信息，重建的结构树分为OPC服务端名称、系统配置和五防配置和服务是否启动的三级结构树，实现CDT协议处理；

步骤二，分别建立OPC服务端与OPC客户端和五防系统的通信连接；

2.1，在OPC客户端中配置需要交互的开关量列表；开关量列表包括开关量的序号、设备编号和描述；利用实现的OPC服务通过OPC通信建立与OPC客户端的通信连接；

2.2，利用实现的CDT协议处理通过CDT通信建立与五防系统的通信连接；

2.3，在OPC服务端中创建专门线程实现CDT协议的组包和拆包；当OPC客户端给五防系统发送遥信值时进行组包处理，当五防系统给OPC客户端发送闭锁值时进行拆包处理；拆包后从闭锁值的码流中解析出具体开关的值，保存到OPC客户端中；

步骤三，测试通路通信正常，并进行功能验证保证OPC客户端和五防系统的通信功能正常后实现两者间基于OPC机制的CDT协议。

2.根据权利要求1所述的一种基于OPC机制的CDT协议实现方法，其特征在于，步骤一中，使用VS2003开发OPC服务端，提供操作、配置和日志显示界面。

3.根据权利要求1所述的一种基于OPC机制的CDT协议实现方法，其特征在于，步骤1.2中，每个数据项包括值、品质和时间戳三个变量。

4.根据权利要求1所述的一种基于OPC机制的CDT协议实现方法，其特征在于，步骤1.2中，使用Northern Dynamic的OPC工具开发OPC服务端。

5.根据权利要求1所述的一种基于OPC机制的CDT协议实现方法，其特征在于，步骤二中，OPC客户端通过配置能够本地或远程连接OPC服务端，能够启动和停止OPC服务端的CDT通信。

6.根据权利要求1所述的一种基于OPC机制的CDT协议实现方法，其特征在于，步骤三中，测试OPC服务端和OPC客户端的连接时，在OPC客户端的实时监控模式下，连接OPC服务端，并同时保证OPC客户端与IED设备、以及OPC客户端与OPC服务端的通信正常。

7.根据权利要求1所述的一种基于OPC机制的CDT协议实现方法，其特征在于，步骤三中，功能验证时，OPC客户端进行遥控，通过五防系统、OPC服务端、OPC客户端和IED设备之间的数据交互，OPC客户端能获取IED设备采集到开关状态是否闭锁；解析五防系统发送的闭锁值，如果闭锁，在OPC客户端远程操作时，会提示五防闭锁，远程开关操作失败，两者通信正常，功能验证成功。

说明书

一种基于OPC机制的CDT协议实现系统及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及智能变电站后台监控系统领域，具体为一种基于OPC机制的CDT协议实现系统及方法。

背景技术

[0002] 当前的智能变电站后台监控系统中，为了防止用户的误操作，一般都会配置五防系统。后台系统把采集过来的IED的开关状态通过CDT协议发给五防系统，五防系统经过复杂的防误算法，判断出系统中IED中开关是否允许动作。上述过程在智能变电站的遥控操作时，非常重要，为了实现判断的准确性，需要满足下面三个条件：(1)后台对IED开关状态采集的准确性；(2)后台和五防系统数据交互的准确性；(3)五防系统判断的准确性；

[0003] 目前(1)、(3)经过多年发展，已经很成熟，很少出问题。对于第(2)点，大部分后台系统都通过动态链接库(DLL库)的方式封装CDT协议的处理，这样做有几个弊端：后台系统一般很多协议，造成后台系统臃肿，出现异常难以定位；通信过程中，DLL很难通过第三方通用工具测试和跟踪；DLL和后台必须部署在同一机器上，影响性能；CDT通信很难进行模拟测试。

发明内容

[0004] 针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于OPC机制的CDT协议实现系统及方法，保证了系统数据处理简单化、数据交互透明化、以及安装部署灵活化。

[0005] 本发明是通过以下技术方案来实现：

[0006] 一种基于OPC机制的CDT协议实现方法，包括如下步骤，

[0007] 步骤一，建立OPC服务端；

[0008] 1.1，建立服务端界面用于提供操作、配置和日志显示的界面；

[0009] 1.2，建立一个由服务器、组和项三个对象组成的OPC服务端实现OPC服务；其中，服务器对象用来提供关于服务器对象自身的信息，并且作为组对象的容器；组对象用来提供关于组对象自身的信息，并提供组织和管理项的机制；项对象用于作为OPC服务器到数据源的一个物理连接；项对象中包括的数据项是读写数据的最小逻辑单位；

[0010] 1.3，通过获取用户配置的开关量列表信息，重建的结构树分为OPC服务端名称、系统配置和五防配置和服务是否启动的三级结构树，实现CDT协议处理；

[0011] 步骤二，分别建立OPC服务端与OPC客户端和五防系统的通信连接；

[0012] 2.1，在OPC客户端中配置需要交互的开关量列表；开关量列表包括开关量的序号、设备编号和描述；利用实现的OPC服务通过OPC通信建立与OPC客户端的通信连接；

[0013] 2.2，利用实现的CDT协议处理通过CDT通信建立与五防系统的通信连接；

[0014] 2.3，在OPC服务端中创建专门线程实现CDT协议的组包和拆包；当OPC客户端给五防系统发送遥信值时进行组包处理，当五防系统给OPC客户端发送闭锁值时进行拆包处理；拆包后从闭锁值的码流中解析出具体开关的值，保存到OPC客户端中；

[0015] 步骤三，测试通路通信正常，并进行功能验证保证OPC客户端和五防系统的通信功能正常后实现两者间基于OPC机制的CDT协议。

[0016] 优选的，步骤一中，使用VS2003开发OPC服务端，提供操作、配置和日志显示界面。

[0017] 优选的，步骤1.2中，每个数据项包括值、品质和时间戳三个变量。

[0018] 优选的，步骤1.2中，使用Northern Dynamic的OPC工具开发OPC服务端。

[0019] 优选的，步骤二中，OPC客户端通过配置能够本地或远程连接OPC服务端，能够启动和停止OPC服务端的CDT通信。

[0020] 优选的，步骤三中，测试OPC服务端和OPC客户端的连接时，在OPC客户端的实时监控模式下，连接OPC服务端，并同时保证OPC客户端与IED设备、以及OPC客户端与OPC服务端的通信正常。

[0021] 优选的，步骤三中，功能验证时，OPC客户端进行遥控，通过五防系统、OPC服务端、OPC客户端和IED设备之间的数据交互，OPC客户端能获取IED设备采集到开关状态是否闭锁；解析五防系统发送的闭锁值，如果闭锁，在OPC客户端远程操作时，会提示五防闭锁，远程开关操作失败，两者通信正常，功能验证成功。

[0022] 一种基于OPC机制的CDT协议实现系统，包括依次连接交互的五防系统、OPC服务端、OPC客户端和IED设备；

[0023] 所述的OPC服务端包括数据配置模块、数据处理模块、数据库以、及包括显示界面的日志模块；其中，

[0024] 数据配置模块用来配置需要和五防系统交互的开关量信息，配置完成，保存在数据库中；

[0025] 数据处理模块用于根据CDT协议规定的数据配置输出处理程序；

[0026] 数据库中保存设置的开关信息列表；

[0027] 日志模块用于显示、保存和五防通信的报文信息。

[0028] 优选的，数据处理通过线程实现，包括数据通信、CDT协议处理，将与五防系统交互的数据，按照CDT协议处理数据，并解析到OPC服务端的Item上，这样OPC客户端可以通过Item来访问数据。

[0029] 优选的，OPC客户端，采用本地和/或远程连接OPC服务端，能够启动和停止OPC服务端的CDT通信。

[0030] 与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

[0031] 本发明通过设置的建立的OPC服务端，能够进行协议的转换和对接，能够通过CDT通信与多个五防系统进行交互，同时能够通过OPC通信与多个OPC客户端进行交互，为OPC客户端接入五防系统提供了OPC的通道的接口，从而能够对系统异常进行定位，实现CDT通信的模拟测试，使得DLL和作为后台系统的OPC客户端分别部署在不同的机器上。本发明是针对智能变电站综合监控后台与五防系统的配置、通信的交互方法，也可用于任何支持CDT协议的IED设备。可用于电力、石化、地铁等领域，部署简单、适应性强、使用方便。

附图说明

[0032] 图1是本发明实例中所述实现系统的整体数据交互图。

[0033] 图2是本发明实例中所述OPC服务端数据结构图。

[0034] 图3是本发明实例中所述开关列表配置图。

[0035] 图4是本发明实例中所述开关量数据图。

具体实施方式

[0036] 下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

[0037] 本发明一种基于OPC机制的CDT协议实现系统，通过设置的OPC服务端将五防系统与作为OPC客户端的后台系统进行交互，后台系统上设置有采集开关信息的IED模块；

[0038] 其中，OPC服务端，包括数据配置模块、数据处理模块、数据库以、及包括显示界面的日志模块。其中数据配置模块用来配置需要和五防系统交互的开关量信息，配置完成，保存在数据库中。数据处理模块用于根据CDT协议规定的数据配置输出处理程序，数据库中保存设置的开关信息列表。数据处理通过线程实现，包括数据通信、CDT协议处理，将与五防系统交互的数据，按照CDT协议处理数据，并解析到OPC服务端的Item上，这样OPC客户端可以通过Item来访问数据。日志模块用于显示、保存和五防通信的报文信息。

[0039] OPC客户端，采用本地和/或远程连接OPC服务端，也能够启动和停止OPC服务器的CDT通信。同时在OPC客户端也可进行交互数据配置。在OPC客户端在进行遥控操作时，可以读取OPC服务端的Item项，来判断五防系统是否允许操作。

[0040] 本发明具体实现步骤如下：

[0041] 对于OPC服务端的实现。

[0042] 第一步，使用VS2003开发OPC服务端，提供操作、配置和日志显示界面；

[0043] 第二步，在系统中实现OPC服务。

[0044] 一个OPC服务端由三个对象组成：服务器(Server)，组(Group)和项(Item)。OPC服务器对象用来提供关于服务器对象自身的相关信息，并且作为OPC组对象的容器。OPC组对象用来提供关于组对象自身的相关信息，并提供组织和管理项的机制。OPC项代表了OPC服务器到数据源的一个物理连接。数据项是读写数据的最小逻辑单位。每个数据项包括3个变量：值(Value)、品质(Quality)和时间戳(Time Stamp)。

[0045] 在具体实现时，使用Northern Dynamic的OPC工具开发。

[0046] 第三步，实现CDT协议处理。

[0047] 数据库中存储了五防系统的通信参数，系统启动时自动拉起通信服务。系统自动从数据库中获取用户配置的开关量列表信息，然后重建结构树，树分为三级，如下图2：

[0048] 1)AJVCDT.OPCServer.1为OPC服务端名称；

[0049] 2)System和WF分别表示系统配置和五防配置；

[0050] 3)例如System.SERVER_STATUS表示服务是否启动，WF.1109表示编号为1109的开关的闭锁状态(0：闭锁1：非闭锁)，WF.1109_Status表示编号为1109的开关的当前状态(0：分1：合)

[0051] 第四步，多线程实现CDT协议的组包和拆包。

[0052] 创建专门线程实现CDT协议的组包和拆包，具体如下：

[0053] 1)组包：后台发给五防系统的遥信值；

[0054] a)同步字：EB 90 EB 90 EB 90，

[0055] b)控制字及帧类别：71F4，

[0056] c)信息字个数：系统根据用户配置的开关的编号，取最大的，然后除去32，再加1，[0057] d)源地址和目的地址：在配置五防时通过界面配置，

[0058] e)循环填写信息字功能码和设备状态，读取OPC树节点的值，填写设备状态，[0059] f)填写CRC校验值；

[0060] 2)拆包：五防系统发给后台系统的闭锁值；

[0061] a)判断同步字：EB 90 EB 90 EB 90，

[0062] b)判断控制字及帧类别：71F4，

[0063] c)获取信息字个数，然后按照此值循环，

[0064] d)源地址和目的地址：在配置五防时通过界面配置，

[0065] e)CRC校验判断，

[0066] f)开关闭锁状态，

[0067] 从码流中解析出具体开关的值，填写保存到OPC客户端对应的数结构中。

[0068] 对于OPC客户端实现：

[0069] OPC客户端即后台系统，通过配置能够本地或远程连接OPC服务端，也能够启动和停止OPC服务器的CDT通信。同时在客户端也可进行交互数据配置。在客户端在进行遥控操作时，可以读取OPC服务端的Item项，来判断五防系统是否允许操作。

[0070] 第一步：配置需要交互的开关量列表

[0071] 如图3：可以配置开关量的序号、设备编号和描述。图中的闭锁是五防发送过来的开关闭锁标识(0：闭锁1：非闭锁)，遥信表示开关当前的状态(0：分1：合)；

[0072] 第二步：在后台系统实时监控模式下，连接CDT的OPC服务端，并同时保证后台与IED、以及后台与CDT的OPC通信正常。

[0073] 第三步：后台遥控，通过五防系统、OPC服务端、后台(OPC客户端)、IED设备之间的数据交互，后台能获取IED的开关是否闭锁，如果闭锁，在远程操作时，会提示五防闭锁，远程开关操作失败，避免了误操作。

[0074] 具体进行实际使用时，如图4所示，本发明的数据流框图；本发明所述的系统包括五防系统、OPC服务端、后台系统(OPC客户端)和IED设备。

[0075] 其中，IED是现场实际使用的装置，后台系统可以通过Modbus协议获取IED的开关量、模拟量等，同时后台系统作为OPC客户端把IED开关量当前状态写到OPC服务端数据项上，同时OPC服务端通过CDT协议把开关状态发给五防系统，通过五防防误算法后，五防系统又把开关的闭锁信息发给OPC服务器。这样当用户遥控操作时，后台会从OPC服务端获取该编号的开关是否被五防闭锁，如果闭锁，则提示五防闭锁，不能遥控。否则，用户可做遥控操作。