一种配电自动化5G差动保护的UDP差动报文提取方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种配电自动化5G差动保护的UDP差动报文提取方法及系统，包括FPGA芯片，所述FPGA芯片包括网口模块、UDP报文解析模块、UDP端口号对比逻辑区分模块；FPGA芯片的网口模块对收到的网络报文根据MAC地址进行过滤，仅接收广播报文、组播报文及目的地址为本机地址的单播报文；在FPGA芯片的网口模块中加入UDP报文解析模块，将接收到的UDP报文单独提取出来；再根据预设UDP端口号对比逻辑区分出站控层UDP报文和UDP差动报文。本发明专利技术能够有效的提升差动保护装置的运行效率、处理能力及差动保护的实时性。保护的实时性。保护的实时性。

【技术实现步骤摘要】
一种配电自动化5G差动保护的UDP差动报文提取方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种配电自动化5G差动保护的UDP差动报文提取方法及系统，属于差动保护


技术介绍

[0002]近些年，随着国家“双碳”战略的提出，电动汽车充电桩、分布式发电等新能源的大量应用，使得配电网络结构发生变化，潮流不稳定，系统容量小，给配电网故障处理带来了新的难点。新能源电源开发需求不断加大和配电网建设相对落后之间的矛盾，传统配网保护模式的原理、速度、灵敏度等都已不适用。
[0003]差动保护的原理是在20世纪初提出的，其原理是利用基尔霍夫电流定理，根据线路两端电流的相量和，判定两端内部是否发生故障。该技术原理简单，灵敏度高，但高度依赖于通信信道。随着通信技术的快速发展，微波、光纤等技术逐步应用于电力通信系统，推动了差动保护技术的应用。目前，电流差动保护广泛地用作电力系统的发电机、变压器和配电线路的主保护，但在配电网馈线保护中应用较少，同时，尚无基于5G通信的差动技术应用。同时，针对多电源并网运行或分布式电源接入情况下，差动保护的原理更加适用，因此对该技术的深入研究显得尤为紧迫。
[0004]5G通信具有超大带宽超高速率、高可靠超低时延、超多连接等特点，5G独特的网络切片技术，可以将运营商的物理网络划分为多个虚拟网络，根据不同的服务需求来灵活的应对不同的网络应用场景。5G网络切片不但能够为不同的业务提供网络架构的定制，还能够提供安全的网络隔离能力，适合用于配电自动化领域，基于5G通信技术可实现配电自动化设备之间信息安全可靠传输与协同交互，为差动保护装置互相传输有实时性要求的差动报文提供了通信能力的支撑。差动报文使用OSI七层网络协议的第四层(传输层)的UDP报文格式。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种配电自动化5G差动保护的 UDP差动报文提取方法及系统。
[0006]技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一种配电自动化5G差动保护的UDP差动报文提取方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1，使用FPGA芯片实现网络通信端口，用网线连接5G路由器，接入5G公共网络。
[0009]步骤2，FPGA芯片的网口模块对收到的网络报文根据MAC地址进行过滤，仅接收广播报文、组播报文及目的地址为本机地址的单播报文。
[0010]步骤3，在FPGA芯片的网口模块中加入UDP报文解析模块，根据广播报文、组播报文及目的地址将接收到的UDP报文单独提取出来。再根据预设UDP端口号对比逻辑区分出站控层UDP报文和UDP差动报文。
[0011]步骤3中提取UDP差动报文的方法，包括以下步骤：
[0012]步骤31，使用寄存器锁存报文的13
‑
14字节，即为帧类型；
[0013]步骤32，若帧类型为0x88B8，判断为GOOSE报文，将报文写入实时核报文缓存单元；否则，进入步骤33进行IP包判断逻辑；
[0014]步骤33，若帧类型为0x0800或0x86DD，则判断报文为IP包，进入步骤34进行UDP 差动报文判断逻辑；否则，判断报文为站控层通信报文，将报文写入非实时核报文缓存单元；
[0015]步骤34，使用寄存器锁存报文的第24字节，即为UDP报文标志字节；
[0016]步骤35，若UDP报文标志字节值为0x11，则判断报文为UDP报文，进入步骤36进行 UDP差动报文判断逻辑；否则，判断报文为站控层IP报文，将报文写入非实时核报文缓存单元；
[0017]步骤36，使用寄存器锁存报文的第35
‑
36字节，即为UDP报文源端口；使用寄存器锁存报文的第37
‑
38字节，即为UDP报文目的端口；然后进入步骤36进行UDP差动报文判断逻辑；
[0018]步骤37，UDP差动报文判断逻辑：若UDP报文源端口及目的端口与预设值一致，则判断报文为UDP差动报文，将报文写入实时核报文缓存单元；否则，判断报文为站控层UDP 报文，将报文写入非实时核报文缓存单元。
[0019]优选的：还包括将报文上送至CPU不同核。
[0020]优选的：将报文上送至CPU不同核的方法：通过2路独立的AXI总线，分别将报文上送至CPU不同核。2路独立的AXI总线分别为AXI总线零和AXI总线一，通过AXI总线零将GOOSE报文及UDP差动报文上送至实时核。通过AXI总线一将站控层通信报文上送至非实时核。
[0021]优选的：步骤2中FPGA芯片的网口模块对收到的网络报文根据MAC地址进行过滤的方法，包括以下步骤：
[0022]步骤21，使用寄存器锁存网络报文的第1
‑
6字节，即为目的MAC地址，进入步骤22进行MAC地址过滤逻辑。
[0023]步骤22，若目的地址为FF
‑
FF
‑
FF
‑
FF
‑
FF
‑
FF，则判断报文为广播报文，接收该报文。否则，进入步骤23。
[0024]步骤23，若目的地址bit40为1，则判断报文为组播报文，接收该报文。否则，判断报文为单播报文。若目的地址与本机预设MAC地址一致，则接收该报文。否则，丢弃该报文。
[0025]优选的：步骤23中本机预设MAC地址由CPU通过总线接口逻辑写入FPGA寄存器。
[0026]优选的：步骤36中UDP报文端口预设值由CPU通过总线接口逻辑写入FPGA寄存器。
[0027]一种配电自动化5G差动保护的UDP差动报文提取系统，包括FPGA芯片，所述FPGA芯片包括网口模块、UDP报文解析模块、UDP端口号对比逻辑区分模块，其中，
[0028]所述网口模块用于对收到的网络报文根据MAC地址进行过滤，仅接收广播报文、组播报文及目的地址为本机地址的单播报文；
[0029]所述UDP报文解析模块用于根据报文帧类型及UDP标志字将接收到的UDP报文单独提取出来；使用寄存器锁存报文的13
‑
14字节，即为帧类型；若帧类型为0x88B8，判断为GOOSE 报文，将报文写入实时核报文缓存单元；否则，进行UDP差动报文判断逻辑；若帧类型为 0x0800或0x86DD，则判断报文为IP包，进行UDP差动报文判断逻辑；否则，判断报文为站控层通信报文，将报文写入非实时核报文缓存单元；使用寄存器锁存报文的第24字节，即为UDP报文标志字节；若UDP报文标志字节值为0x11，则判断报文为UDP报文，进行UDP 差动报
文判断逻辑；否则，判断报文为站控层IP报文，将报文写入非实时核报文缓存单元； UDP端口号对比逻辑区分模块用于根据预设UDP端口号对比逻辑区分出站控层UDP报文和 UDP差动报文；
[0030]所述UDP端口号对比逻辑区分模块使用寄存器锁存报文的第35
‑
36字节，即为UD本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种配电自动化5G差动保护的UDP差动报文提取方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，使用FPGA芯片实现网络通信端口，用网线连接5G路由器，接入5G公共网络；步骤2，FPGA芯片的网口模块对收到的网络报文根据MAC地址进行过滤，仅接收广播报文、组播报文及目的地址为本机地址的单播报文；步骤3，在FPGA芯片的网口模块中加入UDP报文解析模块，根据广播报文、组播报文及目的地址将接收到的UDP报文单独提取出来；再根据预设UDP端口号对比逻辑区分出站控层UDP报文和UDP差动报文；步骤3中提取UDP差动报文的方法，包括以下步骤：步骤31，使用寄存器锁存报文的13
‑
14字节，即为帧类型；步骤32，若帧类型为0x88B8，判断为GOOSE报文，将报文写入实时核报文缓存单元；否则，进入步骤33进行IP包判断逻辑；步骤33，若帧类型为0x0800或0x86DD，则判断报文为IP包，进入步骤34进行UDP差动报文判断逻辑；否则，判断报文为站控层通信报文，将报文写入非实时核报文缓存单元；步骤34，使用寄存器锁存报文的第24字节，即为UDP报文标志字节；步骤35，若UDP报文标志字节值为0x11，则判断报文为UDP报文，进入步骤36进行UDP差动报文判断逻辑；否则，判断报文为站控层IP报文，将报文写入非实时核报文缓存单元；步骤36，使用寄存器锁存报文的第35
‑
36字节，即为UDP报文源端口；使用寄存器锁存报文的第37
‑
38字节，即为UDP报文目的端口；然后进入步骤36进行UDP差动报文判断逻辑；步骤37，UDP差动报文判断逻辑：若UDP报文源端口及目的端口与预设值一致，则判断报文为UDP差动报文，将报文写入实时核报文缓存单元；否则，判断报文为站控层UDP报文，将报文写入非实时核报文缓存单元。2.根据权利要求1所述配电自动化5G差动保护的UDP差动报文提取方法，其特征在于：还包括将不同报文上送至CPU不同核。3.根据权利要求2所述配电自动化5G差动保护的UDP差动报文提取方法，其特征在于：将报文上送至CPU不同核的方法：通过2路独立的AXI总线，分别将不同报文上送至CPU不同核；2路独立的AXI总线分别为AXI总线零和AXI总线一，通过AXI总线零将GOOSE报文及UDP差动报文上送至实时核；通过AXI总线一将站控层通信报文上送至非实时核。4.根据权利要求3所述配电自动化5G差动保护的UDP差动报文提取方法，其特征在于：步骤2中FPGA芯片的网口模块对收到的网络报文根据MAC地址进行过滤的方法，包括以下步骤：步骤21，使用寄存器锁存网络报文的第1
‑
6字节，即为目的MAC地址，进入步骤22进行MAC地址过滤逻辑；步骤22，若目的地址为FF
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FF
‑
FF
‑
FF
‑
FF
‑
FF，则判断报文为广播报文，接收该报文；否则，进入步骤23；步骤23，若目的地址bit40为1，则判断报文为组播报文，接收该报文；否则，判断报文为单播报文；若目的地址与本机预设MAC地址一致...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘升鹏，仲伟，王仲，陶保震，
申请(专利权)人：江苏金智科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：