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一种数字化变电站中基于特征向量的报文解码方法及装置

阅读：1058发布：2020-07-02

IPRDB可以提供一种数字化变电站中基于特征向量的报文解码方法及装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种数字化变电站中基于特征向量的报文解码方法，该方法包括步骤：步骤S1，为不同的报文设置对应的特征向量；步骤S2，根据所述特征向量对接收到的报文进行过滤；步骤S3，对过滤后的报文进行解码，获取报文中的有效信息；其中，所述特征向量包括：类型，说明报文的类型；特征，用于描述报文的特征；目的地址，用于说明报文的目的地址，本发明能够减轻DSP和局部总线的负担，提高了效率和安全性。，下面是一种数字化变电站中基于特征向量的报文解码方法及装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种数字化变电站中基于特征向量的报文解码方法，其特征在于，包括步骤：步骤S1，为不同的报文设置对应的特征向量；

步骤S2，根据所述特征向量对接收到的报文进行过滤；

步骤S3，对过滤后的报文进行解码，获取报文中的有效信息；

其中，所述特征向量包括：

类型，说明报文的类型；

特征，用于描述报文的特征；

目的地址，用于说明报文的目的地址。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述类型包括：TCP报文，UDP报文，IP报文和裸报文中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述特征包括：GOOSE,IEC61850_9_2，IEEE1588中的至少一种。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的方法，其特征在于，步骤S2中，所述根据所述特征向量对接收到的报文进行过滤包括：将接收到的报文和特征向量进行对比，如果报文与特征向量不符则将该报文丢弃。

5.根据权利要求1至3任意一项所述的方法，其特征在于，步骤S3中，所述对过滤后的报文进行解码包括：根据预存的解码规则对报文进行解码。

6.一种数字化变电站中基于特征向量的报文解码装置，其特征在于，所述装置包括：设置单元，用于对特征向量进行设置；

解码单元，用于对接收到的报文进行解码；

其中，所述特征向量包括：

类型，说明报文的类型；

特征，用于描述报文的特征；

目的地址，用于说明报文的目的地址；

所述类型包括：TCP报文，UDP报文，IP报文和裸报文中的至少一种；

所述特征包括：GOOSE,IEC61850_9_2，IEEE1588中的至少一种；所述装置为使用FPGA实现功能。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，DSP使用所述FPGA提供的第一接口对特征向量的类型进行设置；DSP使用所述FPGA提供的第二接口对特征向量的特征进行设置；

DSP使用所述FPGA提供的第三接口对特征向量的目的地址进行设置；

网络DSP实现网络报文的接收，对IEC61850_9_2和GOOSE报文进行解码、运算，通过内部千兆交换机和保护DSP进行实时数据交换；网络DSP接收保护DSP的跳闸命令，形成GOOSE网络报文后，发送给智能控制单元实现对智能断路器的控制，同时完成事件记录、录波功能；

网络DSP和保护DSP之间通信基于内部千兆交换机，实时交换数据。保护DSP获取网络DSP采样和开关位置信息后，进行对应保护逻辑判断，形成控制指令，再实时传输给网络DSP，实现对智能断路器的控制；

当FPGA的接收单元接收到来自MII接口的网络报文后，根据特征向量表中的特征向量判断该网络报文是否符合特征向量，如果不符合则丢弃该网络报文，如果符合，则将该网络报文发送至RxRAM，解码单元从RxRAM中读取网络报文并根据解码协议对该网络报文进行解码，获取其中的有效信息发送至RxFIFO，并通过DSP接口发送给DSP。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，DSP通过本地总线连接FPGA，FPGA向外提供8个MII接口，每个MII接口连接到一个PHY，同时FPGA提供8个引脚中断给DSP，每个PHY独立连接到一个光纤收发器，光纤收发器连接板卡外部的以太网光纤。

说明书全文

一种数字化变电站中基于特征向量的报文解码方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及数字化变电站智能保护设备领域，尤其涉及一种数字化变电站中基于特征向量的报文解码方法及装置。

背景技术

[0002] 目前数字化变电站中的数据采集和数据传输普遍采用的以太网传输方式，其实现方式多为使用现成的ASIC MAC芯片，例如：DP83640,BCM5241等。这种ASIC并非专门用于智能化变电站保护装置，并不符合智能化变电站保护装置对于数据传输的要求，主要缺陷在于对于接收到的各种网络报文不能根据智能化变电站保护装置的需要把冗长报文中的有效信息提取出来，导致以太网传输的DSP(网络DSP)在运行过程中因为需要网络报文的解码计算而负载过重。在某些应用场合下，甚至不能够完成中断中的任务，不仅影响了整个保护装置运行速度，而且增加了因为负载原因而使得保护装置失效的风险。

发明内容

[0003] 本发明鉴于上述情况而作出，其目的是提供一种数字化变电站中基于特征向量的报文解码方法及装置，能够减轻DSP和局部总线的负担，提高了效率和安全性。

[0004] 根据本发明的一方面，提供一种数字化变电站中基于特征向量的报文解码方法，包括步骤：

[0005] 步骤S1，为不同的报文设置对应的特征向量。

[0006] 步骤S2，根据所述特征向量对接收到的报文进行过滤。

[0007] 步骤S3，对过滤后的报文进行解码，获取报文中的有效信息。

[0008] 其中，所述特征向量包括：

[0009] 类型，说明报文的类型，包括：TCP报文，UDP报文，IP报文和裸报文中的至少一种。

[0010] 特征，用于描述报文的特征，包括：GOOSE,IEC61850_9_2，IEEE1588 中的至少一种。

[0011] 目的地址，用于说明报文的目的地址。

[0012] 进一步地，步骤S2中，所述根据所述特征向量对接收到的报文进行过滤包括：

[0013] 将接收到的报文和特征向量进行对比，如果报文与特征向量不符则将该报文丢弃。

[0014] 进一步地，步骤S3中，所述对过滤后的报文进行解码包括：根据预存的解码规则对报文进行解码。

[0015] 根据本发明的另一面，提供一种数字化变电站中基于特征向量的报文解码装置，包括：

[0016] 设置单元，用于对特征向量进行设置.

[0017] 解码单元，用于对接收到的报文进行解码.

[0018] 其中，所述特征向量包括：

[0019] 类型，说明报文的类型，包括：TCP报文，UDP报文，IP报文和裸报文中的至少一种。

[0020] 特征，用于描述报文的特征，包括：GOOSE,IEC61850_9_2，IEEE1588中的至少一种。

[0021] 目的地址，用于说明报文的目的地址。

[0022] 优选的，所述装置为使用FPGA实现功能。

[0023] 优选的，DSP使用所述FPGA提供的第一接口对特征向量的类型进行设置；DSP使用所述FPGA提供的第二接口对特征向量的特征进行设置；DSP使用所述FPGA提供的第三接口对特征向量的目的地址进行设置。

[0024] 本发明能够减轻DSP和局部总线的负担，提高了效率和安全性。

附图说明

[0025] 图1是本发明的一种数字化变电站中基于特征向量的报文解码方法的处理流程示意图；

[0026] 图2是本发明的一种数字化变电站中基于特征向量的报文解码装置的结构示意图。

[0027] 图3用于数字化变电站智能保护的主CPU板卡图；

[0028] 图4数字化变电站智能保护的主CPU板卡,包括DSP、FPGA、PHY、网络光纤收发器(光模块)图。

具体实施方式

[0029] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

[0030] 如图1所示，一种数字化变电站中基于特征向量的报文解码方法，包括步骤：

[0031] 步骤S1，为不同的报文设置对应的特征向量。

[0032] 步骤S2，根据所述特征向量对接收到的报文进行过滤。

[0033] 步骤S3，对过滤后的报文进行解码，获取报文中的有效信息。

[0034] 其中，所述特征向量包括：

[0035] 类型，说明报文的类型，包括：TCP报文，UDP报文，IP报文和裸报文中的至少一种。

[0036] 特征，用于描述报文的特征，包括：GOOSE,IEC61850_9_2，IEEE1588中的至少一种。

[0037] 目的地址，用于说明报文的目的地址。

[0038] 进一步地，步骤S2中，所述根据所述特征向量对接收到的报文进行过滤包括：

[0039] 将接收到的报文和特征向量进行对比，如果报文与特征向量不符则将该报文丢弃。

[0040] 进一步地，步骤S3中，所述对过滤后的报文进行解码包括：根据预存的解码规则对报文进行解码。例如:根据IEC61850_9_2报文规则将软件需要的采样值有效信息从报文中解出来，减少CPU读取报文的Byte数

[0041] 如图2所示，一种数字化变电站中基于特征向量的报文解码装置，包括：

[0042] 设置单元201，用于对特征向量进行设置.

[0043] 解码单元202，用于对接收到的报文进行解码.

[0044] 其中，所述特征向量包括：

[0045] 类型，说明报文的类型，包括：TCP报文，UDP报文，IP报文和裸报文中的至少一种。

[0046] 特征，用于描述报文的特征，包括：GOOSE,IEC61850_9_2，IEEE1588中的至少一种。

[0047] 目的地址，用于说明报文的目的地址。

[0048] 优选的，所述装置为使用FPGA实现功能。

[0049] 优选的，DSP使用所述FPGA提供的第一接口对特征向量的类型进行设置；DSP使用所述FPGA提供的第二接口对特征向量的特征进行设置；DSP使用所述FPGA提供的第三接口对特征向量的目的地址进行设置(用于过滤丢掉不符合预设目的地址的报文，减少CPU处理的负担)。

[0050] 实施例

[0051] 如图3，图4所示，一种用于数字化变电站智能保护的主CPU板卡,包括DSP、FPGA、PHY、网络光纤收发器(光模块)，其中DSP包括网络处理器模块(网络DSP)和保护处理模块(保护DSP)。

[0052] 其中，DSP芯片采用ADI公司专用的DSP处理芯片BlackﬁnBF544，功能实现模块FPGA是Altera公司的CycloneIII系列FPGA芯片，例如：EP3C40F484I8，网络PHY芯片采用National Semiconductor公司的DP83640，光纤收发器模块采用AVAGO公司的AFBR-5803。它们之间的连接关系是：DSP(BF544)通过本地总线连接FPGA(EP3C40F484I8)，FPGA向外提供8个MII接口，每个MII接口连接到一个PHY(DP83640)，同时FPGA提供8个引脚中断给DSP，每个PHY独立连接到一个光纤收发器(AFBR-5803)，光纤收发器连接板卡外部的以太网光纤。

[0053] 网络DSP实现网络报文的接收，对IEC61850_9_2和GOOSE报文进行解码、运算(Communication Networks and Systems in Substations

[0054] Part 9-2:Speciﬁc Communication Service Mapping(SCSM)–Sampled values over ISO/IEC 8802-3，Communication networks and systems in substations[0055] Part 8-1:Specific communication service mapping(SCSM)–Mappings to MMS(ISO/IEC 9506Part 1and Part 2)and to ISO/IEC 8802-3)，通过内部千兆交换机和保护DSP进行实时数据交换；网络DSP接收保护DSP的跳闸命令，形成GOOSE网络报文后，发送给智能控制单元实现对智能断路器的控制，同时完成事件记录、录波等功能。

[0056] 网络DSP和保护DSP之间通信基于内部千兆交换机，实时交换数据。保护DSP获取网络DSP采样和开关位置信息后，进行对应保护逻辑判断，形成控制指令，再实时传输给网络DSP，实现对智能断路器的控制。

[0057] 当FPGA的接收单元接收到来自MII接口的网络报文后，根据特征向量表(现有技术和规范)中的特征向量判断该网络报文是否符合特征向量，如果不符合则丢弃该网络报文，如果符合，则将该网络报文发送至RxRAM，解码单元从RxRAM中读取网络报文并根据解码协议对该网络报文进行解码，获取其中的有效信息发送至RxFIFO，并通过DSP接口发送给DSP。

[0058] 应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

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