一种电能表通信可靠性测试方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电能表通信可靠性测试方法及装置，方法包括解析从上位机获取的测试指令，生成初始数据；FPGA芯片对初始数据进行故障注入和协议打包处理，生成测试数据；FPGA芯片通过RS485通信接口仿真模块，将测试数据发送至电能表MCU，电能表MCU对测试数据进行处理，生成回应帧数据；FPGA芯片将回应帧数据反馈至上位机；上位机解析打包后的回应帧数据，生成评价数据；根据评价数据和初始数据匹配关系，判断电能表MCU工作是否正常。与相关技术相比，本申请通过FPGA模拟的RS485仿真通信接口模块，代替真实接口模块，实现了电能表通信可靠性测试过程中故障数据可注入、接口参数可调整、通信数据可监控的功能，提高电能表接口可靠性测试灵活性。

【技术实现步骤摘要】
一种电能表通信可靠性测试方法及装置
本专利技术涉及电力电网
，特别涉及一种电能表通信可靠性测试方法及装置。
技术介绍
随着智能电网的建设，电能表已经从单一计量设备发展成为集计量、计费、远程通信于一体的智能电网设备。同时，随着电网用电信息采集系统的快速建设，使得电能表能否正确、及时应答终端发出的回应帧以及在遭受通信数据恶意篡改、攻击时保持系统稳定可靠运行显得尤为重要。因此，通信可靠性已经成为评价电能表软件可靠性的重要指标，也是整个电力系统在实际使用中可靠运行的关键。当前电能表通信可靠性测试大都采用故意发送错误通信帧的方式测试电能表MCU(微控制单元，MicrocontrollerUnit)通信错误处理能力。这种方法只能按照通信规约测试终端通信数据发送错误时的一种情况。该测试方法采用封闭式的通信模块，在测试过程中灵活性差，不能够通过上位机软件对通讯接口进行信息配置以及故障注入等操作，不能够通过第三方工具实时监测通讯帧数据，不能仿真模拟电能表在真实运行环境下通讯速率不匹配，受到第三方恶意攻击，受到强磁场、雷击等外部干扰导致通讯数据异常、不完整以及不符合通信规约等情况。同时，当前电能表测试装置只针对单一型号的电能表进行设计，其接口特性、接口数量、错误数据注入方式固定且单一，缺乏良好的可扩展性、可升级性和通用性，当该型号电能表停产后会造成额外的浪费。
技术实现思路
本申请实施例提供了一种电能表通信可靠性测试方法及装置，以解决目前的测试方法采用封闭式的通信模块，导致测试过程中灵活性差，并且由于接口特性、接口数量、错误数据注入方式固定且单一导致缺乏良好的可扩张性、可升级性和通用性的问题。一方面，本申请实施例提供的电能表通信可靠性测试方法，包括：数据解析芯片从上位机获取测试指令，以及解析所述测试指令，生成初始数据；FPGA芯片从所述数据解析芯片获取所述初始数据，以及对所述初始数据进行故障注入和协议打包处理，生成测试数据；所述FPGA芯片通过RS485通信接口仿真模块，将所述测试数据发送至电能表MCU，所述电能表MCU对所述测试数据进行处理，生成回应帧数据；所述FPGA芯片从所述电能表MCU监听所述回应帧数据,以及将所述回应帧数据反馈至所述数据解析芯片；数据解析芯片将所述回应帧数据打包处理后反馈至所述上位机；所述上位机解析打包后的所述回应帧数据，生成评价数据；根据所述评价数据和所述初始数据匹配关系，判断所述电能表MCU工作是否正常；如果所述评价数据和所述初始数据匹配，则所述电能表MCU工作正常。结合一方面，在第一种可能的实现方式中，数据解析芯片从上位机获取测试指令，以及解析所述测试指令，生成初始数据，具体包括：所述数据解析芯片通过Modbus接口从所述上位机获取所述测试指令，以及根据Modbus协议解析所述测试指令，生成初始数据。结合一方面，在第二种可能的实现方式中，数据解析芯片从上位机获取测试指令，以及解析所述测试指令，生成初始数据，具体包括：所述数据解析芯片从所述上位机获取所述测试指令，以及解析所述测试指令，生成初始数据和控制指令。结合第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，生成初始数据和控制指令之后，还包括：所述数据解析芯片将所述初始数据存入数据缓存区，以及将所述控制指令存入指令缓存区。结合第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，FPGA芯片从所述数据解析芯片获取所述初始数据，以及对所述初始数据进行故障注入和协议打包处理，生成测试数据，具体包括：所述FPGA芯片解析所述指令缓存区中的所述控制指令，以及根据解析后的所述控制指令从所述数据缓存区中获取所述初始数据；对所述初始数据进行故障注入和协议打包处理，生成测试数据。结合第四种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，对所述初始数据进行故障注入和协议打包处理之前，还包括：清空所述指令缓存区。结合第四种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，所述FPGA芯片从所述电能表MCU监听回应帧数据,以及将所述回应帧数据反馈至所述数据解析芯片，具体包括：所述FPGA芯片从所述电能表MCU监听回应帧数据，以及将所述回应帧数据存入所述数据缓存区，同时设置指令缓存区中的回应帧控制指令；将所述回应帧数据和所述回应帧控制指令反馈至所述上位机。结合第六种可能的实现方式，在第七种可能的实现方式中，数据解析芯片将所述回应帧数据打包处理后反馈至所述上位机，具体包括：所述数据解析芯片根据所述回应帧控制指令将所述回应帧数据打包处理后反馈至所述上位机。结合第七种可能的实现方式，在第八种可能的实现方式中，所述数据解析芯片根据所述回应帧控制指令将所述回应帧数据打包处理后反馈至所述上位机之后，还包括：清空所述指令缓存区。第二方面，本申请提供的电能表通信可靠性测试装置，包括：上位机、FPGA开发板以及电能表MCU；所述上位机用于电能表测试方案的运行以及测试指令的生成和发送；所述FPGA开发板包括数据解析芯片、数据缓存区、指令缓存区以及FPGA芯片，所述数据解析芯片通过Modbus接口与所述上位机相互通信，所述数据解析芯片与所述数据缓存区和所述指令缓存区均相互通信，所述所述数据缓存区和所述指令缓存区均与所述FPGA芯片相互通信；其中，所述数据解析芯片用于Modbus协议的收发和解析通讯；所述数据缓存区用于在所述数据解析芯片与所述FPGA芯片通信时进行数据的缓存，所述指令缓存区用于在所述数据解析芯片与所述FPGA芯片通信时进行指令的缓存；所述电能表MCU为被测模块，通过RS485通信接口仿真模块与所述FPGA芯片相互通信。从上述实施例可以看出，方法包括数据解析芯片从上位机获取测试指令，以及解析测试指令，生成初始数据；FPGA芯片从数据解析芯片获取初始数据，以及对初始数据进行故障注入和协议打包处理，生成测试数据；FPGA芯片通过RS485通信接口仿真模块，将测试数据发送至电能表MCU，电能表MCU对测试数据进行处理，生成回应帧数据；FPGA芯片从电能表MCU监听回应帧数据,以及将回应帧数据反馈至数据解析芯片；数据解析芯片将回应帧数据打包处理后反馈至上位机；上位机解析打包后的回应帧数据，生成评价数据；根据评价数据和初始数据匹配关系，判断电能表MCU工作是否正常；如果评价数据和初始数据匹配，则电能表MCU工作正常。与相关技术相比，本申请实施例基于FPGA技术，通过FPGA模拟的RS485仿真通信接口模块，代替真实接口模块，实现了电能表通信可靠性测试过程中故障数据可注入、接口参数可调整、通信数据可监控的功能，提高电能表接口可靠性测试灵活性、可扩展性和可升级性。另外，基于FPGA模拟的RS485仿真通信接口模块，还可以实现电能表通信可靠性测试过程中第三方恶意攻击测试。利用基于FPGA模拟的RS485仿真通信接口模块配合上位机及测试方案，实现了电能表通信可靠性测试的自动化。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电能表通信可靠性测试方法，其特征在于，所述方法包括：/n数据解析芯片从上位机获取测试指令，以及解析所述测试指令，生成初始数据；/nFPGA芯片从所述数据解析芯片获取所述初始数据，以及对所述初始数据进行故障注入和协议打包处理，生成测试数据；/n所述FPGA芯片通过RS485通信接口仿真模块，将所述测试数据发送至电能表MCU，所述电能表MCU对所述测试数据进行处理，生成回应帧数据；/n所述FPGA芯片从所述电能表MCU监听所述回应帧数据,以及将所述回应帧数据反馈至所述数据解析芯片；/n数据解析芯片将所述回应帧数据打包处理后反馈至所述上位机；/n所述上位机解析打包后的所述回应帧数据，生成评价数据；/n根据所述评价数据和所述初始数据匹配关系，判断所述电能表MCU工作是否正常；/n如果所述评价数据和所述初始数据匹配，则所述电能表MCU工作正常。/n

【技术特征摘要】
1.一种电能表通信可靠性测试方法，其特征在于，所述方法包括：
数据解析芯片从上位机获取测试指令，以及解析所述测试指令，生成初始数据；
FPGA芯片从所述数据解析芯片获取所述初始数据，以及对所述初始数据进行故障注入和协议打包处理，生成测试数据；
所述FPGA芯片通过RS485通信接口仿真模块，将所述测试数据发送至电能表MCU，所述电能表MCU对所述测试数据进行处理，生成回应帧数据；
所述FPGA芯片从所述电能表MCU监听所述回应帧数据,以及将所述回应帧数据反馈至所述数据解析芯片；
数据解析芯片将所述回应帧数据打包处理后反馈至所述上位机；
所述上位机解析打包后的所述回应帧数据，生成评价数据；
根据所述评价数据和所述初始数据匹配关系，判断所述电能表MCU工作是否正常；
如果所述评价数据和所述初始数据匹配，则所述电能表MCU工作正常。


2.根据权利要求1所述的电能表通信可靠性测试方法，其特征在于，数据解析芯片从上位机获取测试指令，以及解析所述测试指令，生成初始数据，具体包括：
所述数据解析芯片通过Modbus接口从所述上位机获取所述测试指令，以及根据Modbus协议解析所述测试指令，生成初始数据。


3.根据权利要求1所述的电能表通信可靠性测试方法，其特征在于，数据解析芯片从上位机获取测试指令，以及解析所述测试指令，生成初始数据，具体包括：
所述数据解析芯片从所述上位机获取所述测试指令，以及解析所述测试指令，生成初始数据和控制指令。


4.根据权利要求3所述的电能表通信可靠性测试方法，其特征在于，生成初始数据和控制指令之后，还包括：
所述数据解析芯片将所述初始数据存入数据缓存区，以及将所述控制指令存入指令缓存区。


5.根据权利要求4所述的电能表通信可靠性测试方法，其特征在于，FPGA芯片从所述数据解析芯片获取所述初始数据，以及对所述初始数据进行故障注入和协议打包处理，生成测试数据，具体包括：
所述FPGA芯片解析所述指令缓存区中的所述控制指令，以及根据解析后的所述控制指令从所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈叶，韩彤，曹敏，廖耀华，刘光界，程富勇，朱梦梦，宋淑敏，代谱捷，熊金，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：云南;53