【摘要】隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和各種前沿科技在電力自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用，IEC104規(guī)約在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用備受關(guān)注，IEC104規(guī)約因其自身的高響應(yīng)速度和高容錯(cuò)率，在配電自動(dòng)化領(lǐng)域得到了廣泛的認(rèn)同，本文從IEC104規(guī)約的角度出發(fā)，結(jié)合配電自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際，對(duì)IEC104規(guī)約在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行深入的研究和探討。

【關(guān)鍵詞】IEC104規(guī)約;配電;自動(dòng)化

1.前言

IEC104規(guī)約全稱(chēng)為IEC60870-5-104，這一規(guī)約是為了適應(yīng)配電自動(dòng)化管理新形勢(shì)而設(shè)置的，在IEC104規(guī)約中包含了能源管理系統(tǒng)、安全監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、配電自動(dòng)化系統(tǒng)，并提供標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)接口，為自動(dòng)配電系統(tǒng)的其他子系統(tǒng)和特有系統(tǒng)的接入提供條件。為配電自動(dòng)化系統(tǒng)提供系統(tǒng)全面的數(shù)據(jù)通信服務(wù)。

2.IEC104規(guī)約在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用過(guò)程

IEC104規(guī)約是在IEC60870-5-101的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來(lái)的，主要的改進(jìn)是將IEC60870-5-101的應(yīng)用層過(guò)與TCP提供的網(wǎng)絡(luò)傳輸功能進(jìn)行結(jié)合，讓配電自動(dòng)化系統(tǒng)的信息傳遞，能夠在統(tǒng)一的高效響應(yīng)機(jī)制中運(yùn)作，同時(shí)規(guī)定了沖突檢測(cè)和錯(cuò)誤重傳機(jī)制，保證規(guī)約的標(biāo)準(zhǔn)性和通信的可靠性[1]。

2.1 建立連接過(guò)程

IEC104規(guī)約中與TCP的連接采用客戶(hù)端/服務(wù)器端的連接方式，變電主站作為客戶(hù)端主動(dòng)發(fā)起連接，服務(wù)器端被動(dòng)等待鏈接，在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中，一般情況下，每個(gè)RTU作為服務(wù)器端，都會(huì)不斷進(jìn)行刷新，以檢測(cè)是否有客戶(hù)端發(fā)出連接請(qǐng)求，一旦發(fā)現(xiàn)客戶(hù)端的連接請(qǐng)求，及時(shí)與客戶(hù)端進(jìn)行信息交互保證以正確的連接方式與客戶(hù)端進(jìn)行連接，這種連接機(jī)制將系統(tǒng)分為服務(wù)器端和客戶(hù)端，主站和RTU之間在不進(jìn)行連接的情況下，保持有效的隔斷。二者進(jìn)行由客戶(hù)端向服務(wù)器端的單向連接，連接請(qǐng)求只能由客戶(hù)端向服務(wù)器端發(fā)出，保證了在配電自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)電力的統(tǒng)一調(diào)配管理，讓配電自動(dòng)化系統(tǒng)始終處于管理系統(tǒng)的統(tǒng)一管理下，形成了配電自動(dòng)化系統(tǒng)的管理體制，即配電自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)下屬RTU的直接管理，保證了配電自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行的統(tǒng)一性和標(biāo)準(zhǔn)化[2]。

2.2 啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸

在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中，配電數(shù)據(jù)的傳輸啟動(dòng)是一個(gè)關(guān)鍵性的問(wèn)題，因?yàn)楦鞯氐淖冸娬巨D(zhuǎn)變的電量都是一個(gè)天文數(shù)字，在電力配送的過(guò)程中，一旦配電數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)異常啟動(dòng)的現(xiàn)象，就會(huì)對(duì)自動(dòng)化的配電系統(tǒng)發(fā)出錯(cuò)誤的指令，進(jìn)而在自動(dòng)配電系統(tǒng)、下級(jí)變電系統(tǒng)和電力生產(chǎn)企業(yè)之間產(chǎn)生電力傳輸問(wèn)題，會(huì)對(duì)輸電線(xiàn)路和電氣設(shè)備造成巨大的影響，所以配電自動(dòng)化系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸啟動(dòng)機(jī)制，是一個(gè)必須嚴(yán)謹(jǐn)面對(duì)的問(wèn)題，當(dāng)客戶(hù)端與服務(wù)器端建立連接后，客戶(hù)端主動(dòng)發(fā)送一個(gè)STARTDT指令激活用戶(hù)數(shù)據(jù)傳輸，在這一過(guò)程中下級(jí)變電站要對(duì)配電自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸STARTDT指令進(jìn)行確認(rèn)，只有STARTDT指令被確認(rèn)之后，服務(wù)器端才可以上傳數(shù)據(jù)。

在配電自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸啟動(dòng)中，之所以要設(shè)置如此謹(jǐn)慎、繁復(fù)的指令確認(rèn)程序，一個(gè)重要的原因就是要預(yù)防配電自動(dòng)化系統(tǒng)的未知錯(cuò)誤，因?yàn)榕潆娮詣?dòng)化系統(tǒng)與服務(wù)器端的連接，客觀(guān)上就是自動(dòng)控制系統(tǒng)與其行動(dòng)部分的連接，配電自動(dòng)化系統(tǒng)自身所能做的只是對(duì)電網(wǎng)形勢(shì)進(jìn)行分析，對(duì)電力運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行衡量，進(jìn)而發(fā)出電力調(diào)配的指令，而下屬變電站也就是服務(wù)器端是這些指令的執(zhí)行者，配電自動(dòng)化系統(tǒng)的配電活動(dòng)只有通過(guò)服務(wù)器端才能實(shí)現(xiàn)，所以在配電自動(dòng)化系統(tǒng)與下屬變電站的數(shù)據(jù)連接中，數(shù)據(jù)連接的啟動(dòng)一定要慎重，保證系統(tǒng)邏輯上的錯(cuò)誤不會(huì)通過(guò)服務(wù)器蔓延到電力調(diào)配活動(dòng)中[3]。

3.IEC104規(guī)約在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，錯(cuò)誤重傳機(jī)制

在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)臏?zhǔn)確性至關(guān)重要，IEC104規(guī)約對(duì)配電自動(dòng)化系統(tǒng)與其他主體的數(shù)據(jù)信息聯(lián)系設(shè)置了錯(cuò)誤重傳的機(jī)制，在正常的數(shù)據(jù)信息傳輸過(guò)程中如果主站連續(xù)發(fā)送12個(gè)APUD文件，還有得到相應(yīng)系統(tǒng)的回應(yīng)就應(yīng)該終止系統(tǒng)傳輸，對(duì)數(shù)據(jù)信息傳輸通道進(jìn)行檢查。每收到8個(gè)APDU文件就應(yīng)該進(jìn)行數(shù)據(jù)信息確認(rèn)，所以IEC104規(guī)約在配電自動(dòng)化系統(tǒng)的主站和各個(gè)運(yùn)行主體的數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)中，都設(shè)置了計(jì)數(shù)器對(duì)數(shù)據(jù)文件進(jìn)行計(jì)數(shù)管理，一旦數(shù)據(jù)傳輸工作出現(xiàn)違規(guī)的異常現(xiàn)象，就要斷開(kāi)連接進(jìn)行重新傳輸，同時(shí)在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中數(shù)據(jù)文件收發(fā)的序列號(hào)解析也很重要，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)文件傳輸系統(tǒng)對(duì)報(bào)文的接收序列號(hào)進(jìn)行對(duì)比，確認(rèn)傳輸?shù)綄?duì)方的正確報(bào)文條數(shù)，查看有無(wú)報(bào)文丟失，一旦數(shù)據(jù)報(bào)文的序列號(hào)不正確，就可以認(rèn)定有報(bào)文丟失，要斷開(kāi)連接進(jìn)行數(shù)據(jù)文件的重新傳輸[4]。

4.軟件程序設(shè)計(jì)與配置

4.1 軟件程序設(shè)計(jì)流程

基于IEC104規(guī)約的RTU通信軟件主線(xiàn)程數(shù)據(jù)流程，軟件設(shè)計(jì)涉及到基于TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)編程，為了實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的快速響應(yīng)性，我們采用了Linux 下多線(xiàn)程技術(shù)，如數(shù)據(jù)采集、通信規(guī)約、液晶顯示、告警處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、任務(wù)管理等線(xiàn)程，每個(gè)線(xiàn)程獨(dú)立運(yùn)行，互不影響，同時(shí)也提高了CPU的使用率，讓程序的運(yùn)行速度加快。這里采用Microsoft Visual Studio 2010軟件實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)編程[5]。

4.2 用XML語(yǔ)言進(jìn)行規(guī)約配置

在IEC104 規(guī)約的應(yīng)用過(guò)程中，由于各個(gè)地區(qū)對(duì)規(guī)約中信息上傳的類(lèi)型、信息地址、傳送原因等信息的格式要求并不一致，這就要求對(duì)IEC104 規(guī)約展示的信息進(jìn)行靈活配置，所以用什么語(yǔ)言對(duì)IEC104 規(guī)約進(jìn)行配置很關(guān)鍵，這里我們選擇擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言XML對(duì)規(guī)約進(jìn)行配置，XML是一種簡(jiǎn)單的可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言，在其運(yùn)用過(guò)程中，可以對(duì)IEC104 規(guī)約的源語(yǔ)言進(jìn)行配置，在源語(yǔ)言配置完成后使用者可以借助任何數(shù)據(jù)平臺(tái)，使用任何編碼格式進(jìn)行IEC104 規(guī)約內(nèi)容的讀取[6]。以下是一個(gè) RTU 的配置實(shí)例

01<！-- 功能碼配

置，包括遙信、遙測(cè)等 -->

09

……

0x0001<！-- 信息

體地址配置 -->

0x6001

……

< YX_TransReaon> 03

TransReason><！-- 傳送原因配置 -->

03

……

5.結(jié)論

電力系統(tǒng)的配電自動(dòng)化管理，是電力系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展的方向，在未來(lái)的電力系統(tǒng)運(yùn)行和建設(shè)過(guò)程中，配電自動(dòng)化系統(tǒng)是必不可少的，IEC104規(guī)約以其優(yōu)秀的自動(dòng)適應(yīng)性和運(yùn)行穩(wěn)定性，提高了配電自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行效率，最大限度的保證了配電自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行安全，是配電自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用必不可少的一個(gè)關(guān)鍵規(guī)約。

參考文獻(xiàn)

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[2]魯晶.基于DES理論的IEC60870-5-104通訊異常的自動(dòng)探測(cè)方法[D].長(zhǎng)沙理工大學(xué)，2013.

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[5]趙海英，章堅(jiān)民.IEC 60870-5-101在配電自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信中的應(yīng)用[J].電網(wǎng)技術(shù)，2006，11：87-90.

[6]湛開(kāi)云，單榮榮，張鵬，陳松精.IEC60870-5-101規(guī)約在海南配電自動(dòng)化無(wú)線(xiàn)通信中的應(yīng)用[J].通信電源技術(shù)，2014，03：94-96.

作者簡(jiǎn)介：劉嬌嬌（1988— ），女，江蘇鹽城人，現(xiàn)供職于鹽城供電公司，從事調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)維方面工作。