一种电能质量监测系统数据采集方法
【专利摘要】本发明涉及一种电能质量监测系统数据采集方法，包括：步骤S1:构建电能质量监测的主站与终端相互通讯的通讯协议格式；步骤S2:主站向终端发送下行命令，终端解析通讯协议格式中的内容，向主站发送上行命令，主站判断是否在规定时间范围内收到终端返回的上行命令，若是，主站解析通讯协议格式中的内容，执行步骤S3,若否，主站重新发送下行命令；步骤S3:主站保存上行命令中的电能质量检测数据。与现有技术相比，本发明具有简单易用、功能全面、适用范围广、可靠性高且易于扩展等优点。
【专利说明】一种电能质量监测系统数据采集方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电能质量监测领域，尤其是涉及一种电能质量监测系统数据采集方 法。
【背景技术】
[0002] 随着新型电力电子设备的大量应用，新能源及分布式发电的快速发展，电网中非 线性负荷的比例不断提高，由此产生的电网电能质量问题越来越突出，并对电网的安全运 行产生了新的威胁。电能质量监测系统成为新的形势下的保证电网健康、稳定的运行的一 项重要措施。
[0003] 电能质量监测系统实现的是电能质量指标的全面监测和统一管理。系统通过安 装于电网各监测点的电能质量监测终端采集各类电能质量数据，并通企业网、Internet、 RS485等通讯网络与电能质量主站软件建立实时通讯，完成电能质量现象的原始信息收集 并做进一步应用分析评估。
[0004] 电能质量监测系统数据采集（以下简称数据采集）是指通过通讯网络将电能质量 监测终端（以下简称终端）已得到的测量数据提取到电能质量监测主站（以下简称主站） 的过程。
[0005] 电能质量监测系统对于数据采集有如下要求：
[0006] 1)数据类型
[0007] 主站需要从终端采集的数据类型包括：电网频率、电压和电流有效值、电压和电流 的序分量、电压和电流的基波及各次谐波的有效值和相角、总谐波畸变率、电压变动及变动 频率、闪变、暂态事件及其录波数据。
[0008] 如果按照数据的处理方式，数据又可以分为以下4类：
[0009] (1)实时数据，每个测量周期所得的值，一般不保存，3秒钟获取一次；
[0010] (2)历史记录，存储在终端的合成数据，推荐一天获取一次；
[0011] (3)准实时数据，最新存储的合成数据，每隔一个存储周期获取一次；
[0012] (4)事件数据，由暂态事件触发的数据记录及对应的录波数据。推荐一天获取一 次。
[0013] 2)采集方式
[0014] (1)手动采集，用户设定好采集数据的监测线路、数据类型、时间范围等参数后马 上开始获取。可以同时设定多个要采集的监测线路及数据类型；
[0015] (2)按计划自动采集，用户设定好开始时间，计划间隔时间、数据类型、触发条件、 重复次数等参数后，系统便会根据设定自动完成数据获取任务。能够自动补取获取失败的 任务；
[0016] (3)实时采集，将设备最近更新的数据采集上来。包括实时和准实时。实时数据不 需考虑数据完整性。准实时数据必须确保数据的完整性，对于因通讯中断等问题丢失的数 据，在问题排除后应具备断点补传功能。
[0017] 除了实时数据的采集，其它采集方式都应支持断点续传和通信任务自动恢复功 能，支持数据补取功能。
[0018] 由以上要求可见电能质量数据具有数据量大、结构复杂以及种类繁多等特点，因 此研发一种行之有效的数据采集方法是确保电能质量监测系统能够良好运行的重要前提。
【发明内容】
[0019] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种简单易用、功能 全面、适用范围广、可靠性高且易于扩展的电能质量监测系统数据采集方法。
[0020] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0021] 一种电能质量监测系统数据采集方法，该方法包括：
[0022] 步骤S1 :构建电能质量监测的主站与终端相互通讯的通讯协议格式；
[0023] 所述通讯协议格式包括帧头、数据头和数据体，所述帧头包括上行命令帧头和下 行命令帧头，用于区分命令的起始位置，所述数据头包括ADLER32校验码、设备通讯编号、 协议类型、协议版本、功能码、数据体长度、数据体是否压缩标记、数据体压缩算法、帧序号、 窗口大小和保留段，所述数据体的内容与功能码匹配；
[0024] 步骤S2 :主站向终端发送下行命令，终端解析通讯协议格式中的内容，向主站发 送上行命令，主站判断是否在规定时间范围内收到终端返回的上行命令，若是，主站解析通 讯协议格式中的内容，执行步骤S3,若否，主站重新发送下行命令；
[0025] 步骤S3 :主站保存上行命令中的电能质量检测数据。
[0026] 所述主站与终端互相通讯基于TCP/IP或RS232/485运行。
[0027] 所述步骤S2具体为：
[0028] 201 :主站向终端发送第一个下行命令，第一个下行命令中功能码对应需采集的电 能质量的参数范围；
[0029] 202:终端根据第一个下行命令的功能码获取终端上相应的电能质量检测记录，其 记录数为M，将记录数作为第一个上行命令返回主站；
[0030] 203:主站等待响应，主站判断是否接收到第一个上行命令，若是，主站向终端发送 第二个下行命令，其中数据头的窗口大小为N，N < M，即请求一次获取N帧数据包，执行步 骤204 ;若否，重新发送第一个下行命令；
[0031] 204 :终端接收第二个下行命令后，依次向主站发送N个连续的上行命令，每个连 续的上行命令中数据体各包括电能质量检测记录的一帧数据包，其数据头的帧序号区分不 同帧数据包；
[0032] 205 :主站等待响应，判断是否连续接收终端返回的N个连续的上行命令，若是，则 执行步骤206 ;若否，则重新发送第二个下行命令，跳转步骤204 ;
[0033] 206 :主站再发送下一个下行命令，终端继续将剩余的数据包用N个连续的上行命 令发送，直到主站接收的数据包达到第一个上行命令获得的记录数。
[0034] 所述解析通讯协议格式中的内容具体步骤为：
[0035] a :根据通讯协议格式的帧头，接收相应的上行命令或下行命令；
[0036] b:提取通讯协议格式的设备通讯编号，判断其是否和接收的主站或终端的设备通 讯编号相匹配，若是，则执行步骤c，若否，则跳转步骤a ;
[0037] c :判断通讯协议格式的校验码是否正确，若是，则执行步骤d，若否，则跳转步骤 a ；
[0038] d :根据通讯协议格式的协议类型调用相应的协议处理模块，根据通讯协议格式的 功能码进行相应处理，获得新的上行命令或下行命令。
[0039] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0040] 1)本发明采用特定的通讯协议格式进行数据的传输，包括帧头、数据头和数据体， 利用帧头区分命令的界限可以使通讯具有良好的适用性，例如同一时间可以发送多个命 令，在全双工总线通讯的情况下，命令不易混淆，而数据头中的功能码与数据体匹配，可用 于采集不同类型的电能质量监测数据，功能全面；
[0041] 2)本发明数据采集过程中，主站实时检测是否得到终端的响应，防止数据的丢失， 可靠性高；
[0042] 3)本发明只需设定相应的数据通讯协议格式和传输方式，简单易用，就可以实现 电能质量监测终端与电能质量监测主站之间的通讯，适用范围广，易于扩展；
[0043] 4)本发明方法发送一次下行（请求）命令，就可以获取多帧数据包，消除了每次请 求响应的延迟，从而会显著提高数据传输的效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0044] 图1为本发明方法流程图；
[0045] 图2为本发明解析通讯协议格式步骤流程图；
[0046] 图3为本发明实施例中主站和终端之间传输示意图。
【具体实施方式】
[0047] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案 为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于 下述的实施例。
[0048] 电能质量监测系统数据采集（以下简称数据采集）是指通过通讯网络将电能质量 监测终端（以下简称终端）已得到的测量数据提取到电能质量监测主站（以下简称主站） 的过程。
[0049] 如图1所示，主站与终端互相通讯基于TCP/IP或RS232/485运行，以采集报警谐 波记录为例，采用电能质量监测系统数据采集方法实现上述的数据采集，具体步骤包括：
[0050] 步骤S1 :构建电能质量监测的主站与终端相互通讯的通讯协议格式，通讯协议格 式包括帧头、数据头和数据体。
[0051] ⑴帧头
[0052] 包括上行命令帧头和下行命令帧头，用于区分命令的起始位置，其中，下行命令帧 头为5Ch 7Ch 3Bh CFh，上行命令帧头为55h AAh 3Ch C3h。利用帧头区分命令的界限可以 使通讯具有良好的适用性，例如同一时间可以发送多个命令，在全双工总线通讯的情况下， 命令不易混淆。
[0053] (2)数据头
[0054] 包括ADLER32校验码、设备通讯编号、协议类型、协议版本、功能码、数据体长度、 数据体是否压缩标记、数据体压缩算法、帧序号、窗口大小和保留段，如下表1所示：
[0055] 表1数据头格式
[0056]
【权利要求】
1. 一种电能质量监测系统数据采集方法，其特征在于，该方法包括： 步骤S1 :构建电能质量监测的主站与终端相互通讯的通讯协议格式； 步骤S2 :主站向终端发送下行命令，终端解析通讯协议格式中的内容，向主站发送上 行命令，主站判断是否在规定时间范围内收到终端返回的上行命令，若是，主站解析通讯协 议格式中的内容，执行步骤S3,若否，主站重新发送下行命令； 步骤S3 :主站保存上行命令中的电能质量检测数据。
2. 根据权利要求1所述的一种电能质量监测系统数据采集方法，其特征在于，所述主 站与终端互相通讯基于TCP/IP或RS232/485运行。
3. 根据权利要求1所述的一种电能质量监测系统数据采集方法，其特征在于，所述通 讯协议格式包括帧头、数据头和数据体，所述帧头包括上行命令帧头和下行命令帧头，用于 区分命令的起始位置，所述数据头包括ADLER32校验码、设备通讯编号、协议类型、协议版 本、功能码、数据体长度、数据体是否压缩标记、数据体压缩算法、帧序号、窗口大小和保留 段，所述数据体的内容与功能码匹配。
4. 根据权利要求3所述的一种电能质量监测系统数据采集方法，其特征在于，所述步 骤S2具体为： 201 :主站向终端发送第一个下行命令，第一个下行命令中功能码对应需采集的电能质 量的参数范围； 202 :终端根据第一个下行命令的功能码获取终端上相应的电能质量检测记录，其记录 数为M,将记录数作为第一个上行命令返回主站； 203 :主站等待响应，主站判断是否接收到第一个上行命令，若是，主站向终端发送第 二个下行命令，其中数据头的窗口大小为N，N < M，即请求一次获取N帧数据包，执行步骤 204 ;若否，重新发送第一个下行命令； 204 :终端接收第二个下行命令后，依次向主站发送N个连续的上行命令，每个连续的 上行命令中数据体各包括电能质量检测记录的一帧数据包，其数据头的帧序号区分不同帧 数据包； 205 :主站等待响应，判断是否连续接收终端返回的N个连续的上行命令，若是，则执行 步骤206 ;若否，则重新发送第二个下行命令，跳转步骤204 ; 206 :主站再发送下一个下行命令，终端继续将剩余的数据包用N个连续的上行命令发 送，直到主站接收的数据包达到第一个上行命令获得的记录数。
5. 根据权利要求1所述的一种电能质量监测系统数据采集方法，其特征在于，所述解 析通讯协议格式中的内容具体步骤为： a :根据通讯协议格式的帧头，接收相应的上行命令或下行命令； b :提取通讯协议格式的设备通讯编号，判断其是否和接收的主站或终端的设备通讯编 号相匹配，若是，则执行步骤c，若否，则跳转步骤a ; c :判断通讯协议格式的校验码是否正确，若是，则执行步骤d，若否，则跳转步骤a ; d :根据通讯协议格式的协议类型调用相应的协议处理模块，根据通讯协议格式的功能 码进行相应处理，获得新的上行命令或下行命令。
【文档编号】H04L29/06GK104215853SQ201410446736
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月3日 优先权日:2014年9月3日
【发明者】时珊珊, 柳劲松, 刘舒, 董瑞安, 奚永巍, 王庆 申请人:国网上海市电力公司, 华东电力试验研究院有限公司