关于用电信息采集系统的通信协议研究

石磊

（阜新市北控水务有限公司，辽宁阜新，123099）

0 引言

《电力用户用电信息采集系统通信协议》中提到的一致性测试是指Implementationg Under Test（以下简称IUT），IUT由信息采集终端和信息采集系统主站两部分构成，对其进行测试，是为了保证采集终端产品与主站之间通信协议具备一致性，保证不同厂商、不同批次生产的采集终端供货在使用后都能与主站正常通信。

1 多源异构通信协议总体设计

1.1 多源异构通信协议基本概念

多源异构通信协议按照属性划分可以归类到应用层，设计该通信协议的初衷也是为了提升用电信息采集系统的业务能力。该通信协议在开发过程中应用的是面向对象的方法，并遵守互操作性数据交换原则，对已有的面向对象协议进行增容，在保障业务需求被满足的前提下，对业务执行效率进行提升。

1.2 多源异构通信协议适用范围

该通信协议可用于模组化终端中的功能模块中，可确保各模块能够正常通信，模组化终端中包含信息交互采集、RS 485和通信模块等。信息交互采集模块为系统提供原始数据，包括电压、电流和功率等。RS 485和载波模块则是通过连接接口、介质抄取并记录电表数据[1]。通信模块则是作为连接端口，确保主站和集中器可以正常通信。

1.3 多源异构通信协议的对象扩展

多元易购通心协议在进行功能扩展时，扩展属性和方法如表1所示。

表1 对象扩展

属性2开关量单元：状态ST、变位CD属性4开关量接入标志、开关量属性标志F203开关量输入

拿遥信脉冲模块举例，从表1中我们可以得知，该模块包含2路遥信输入接口和电能表脉冲输入接口，所有接口均处于0-1状态。遥信脉冲模块需要从F222和F20A两方面进行扩容，再借助F20A当中的属性3为用电量计算提供参考数据。通信模块则涉及远程和本地通信，其中远程通信模块通过GSM、GPRS、CDMA等通信形式完成主站和终端之间的相互通信，需要对F221对象进行扩展，才能确保相互通信。本地通信模块在通信方式的选择上更具广泛性，分比为民用无线电专用频段和电力线载波，再应用时需要对F209进行扩展。控制模块则是用来控制用电用户跳闸、合闸的功能模块，需要进行扩展的对象较多，分别为F220，F205和F203。

2 测试用例设计

2.1 静态一致性测试

对于用电信息采集系统主站来说，受多源异构通信协议功能需求的不同，协议集合也相应的存在差异，各功能模块可以根据多源异构通信协议划分成不同的子集。多源异构通信协议的扩展信息是创建静态一致性测试用例的基础。用电信息采集系统主站的扩展信息由用电用户提供，系统终端的数据则是通过用电信息直接提取出来的，但是需要更具客户的实际需求进行适当调整。其测试方法时通过读取多源异构通信协议的扩展配置信息，记录其响应速度，若响应速度在合理范围值，响应报文结果为正确[2]。1)终端版本信息。包含终端版本的发布日期和版本型号。2)硬件配置。包含用电信息采集系统终端支持的脉冲量输入路径、MAC地址、端口数量和最大值波特率等多项参数。3）远程通信模块版本信息。涉及生产通信模块的厂商代号、模块型号和批次、软件型号和发布日期，SIM卡和IDDID。4）本地通信模块版本信息。

2.2 动态一致性测试

动态一致性测试，具体来讲就是对多源异构通信协议进行激励和响应测试，被测对象囊括了用电信息采集终端和主站。在进行测试用例设计时分为肯定、否定测试两种。进行肯定测试时，测试设备会向多源异构通信协议发送契合协议的正确数据帧，得到的反馈结果应该是肯定的；否定测试则是由测试设备箱多源异构通信协议发送不符合标准的错误数据帧，得到的反馈结果应该是否定的。具体测试流程为。①确认链路接口状态，确保报文格式正确。②复位、中继命令。无论是终端或主站，报文格式都应正确。③控制命令及以下的报文应用和数据结构的测试结果也是按照测试数据值来判断，与上述判断方法相同，当参数数据值为一般或上下限参数时，数据格式正确，若参数数据值为非法参数，则代表数据格式不正确。④被级联终端主动上报。⑤终端配置及信息。需要注意的是该功能模块只能用于用电信息采集系统主站。⑥请求1类、2类数据。在进行请求之前，需要对激励方式进行确定，一般分为无激励、一般激励、上下限激励和清空激励四种。当数值不符合要求时，无激励，当数值在Q/GDW 1376.1-2013之间时进行一般激励，当数值在Q/GDW 1376.1-2013上下浮动时，则进行上下限激励，需要注意的是，进行清空激励时，数据区的数据会随之清空[3]。

3 测试软件设计

多源异构通信协议一致性测试软件系统功能包括：被检测对象管理、测试数据管理、测试配置管理、测试过程管理和使用权限管理等方面。

3.1 测试过程

测试过程如图1所示。

图1 协议一致性测试流程

3.2 采集终端测试模块

该测试模块的主要工作内容是对采集终端进行测试，并根据测试数值判断其是否具备协议一致性。该测试软件充当的是采集主站系统的作用，借助远程通信的方式将采集主站和被测终端连接起来，其拓扑图如图2所示。

图2 采集终端协议一致性测试拓扑

3.3 主站测试模块

该测试模块的主要工作内容是对用电信息采集系统运营主站进行测试，判断其在应用多源异构通信协议的情况下是否具备协议一致性。在测试过程中，测试模块充当着多个标准采集终端的角色，利用远程通信的方式将二者联系起来，其拓扑图如图3所示。

图3 采集系统主站协议一致性测试拓扑

4 多源异构通信协议仿真测试

本文提到的多源异构通信协议已经应用于用电信息采集系统当中，在功能性上，该通信协议不仅具备原有的面向对象协议拥有的数据收集和面向对象功能以外，还具备支持模组化功能，在功能性上更加全面。多源异构通信协议在设计时也是以原有的对象协议为基础，在其原有功能上进行扩展，而模组化功能也是多源异构通信协议的核心功能模块。与用电信息采集系供统一的数据处理平台，对数据进行统一处理时更便利，既避免工作人员进行重复工作，又降低了出错率[4-5]。

以下会以两个已经使用多源异构通信协议的台区为例，台区1中电表数量为132，台区2中电表数量为138.，在2020年8月1日到7日的一周时间内对其进行测试，测试的内容时使用不同通信协议的采集终端与台区进行用电信息采集和交互时耗费的时间。结果表明无论是台区1或是台区2，应用面向对象协议的终端所用的数据采集耗时要远高于使用多源异构协议的终端。另一方面应用多源异构通信协议的用电信息采集系统终端在不同台区之间的采集时间波动要远远小于使用面向对象协议的终端。以此我们可以得知于用电信息采集系统中应用多源异构通信协议技能确保数据采集的稳定性还能缩短数据采集时间。

5 结束语

用电信息采集系统在进行数据传输时，不同子模块中所需要处理的数据存在较大的属性差异，原有的面向对象协议难以满足使用需求。因此提出了多源异构通信协议的研发构想，在面向对象通信DLT698.45协议的基础上进行功能扩展，通过增设属性的方式使完善后的通信协议具备处理多源异构数据的能力。并于实验测试中证明了其在功能和性能等方面都比原有的面向对象通信协议优秀，可以进行进一步研发，并用于今后的用电信息采集系统当中。