探讨电网调度自动化远动技术的网络化设计

探讨电网调度自动化远动技术的网络化设计

汤旻

（呼和浩特供电局调度管理处内蒙古呼和浩特010010）

摘要：调度自动化系统可以全面对电网进行监控，通过该系统可控制网络的安全和稳定运行，提高电网运行的经济效率，是一种有效的现代电网调度方法，对电力系统安全、稳定、经济效益起着不可或缺的作用。本文介绍了IEC60870-5-104传输规约在电网远动传输中的应用。

关键词：调度自动化；远动技术；传输规约；TCP/IP协议

1电力调度数据网设计原则

1)网络设计应具有较高的传输带宽和更高的负载时具有较高的吞吐量和效率；2)网络设计中应根据业务需求，提供不同的服务水平，为客户提供分流控制、数据包分类、流量整形等功能；3)网络应该设计，以确保整个系统的安全，防止人为破坏的能力；4)网络设计应方便地添加新的设备，可实现与相关的网络连接，应用程序的不断成熟系统可以不断地延伸和扩展，以达到最大限度地利用现有资源；5)通信协议和网络接口的设计应与国际标准相一致；6)网络设计应该很经济，和骨干网络结构和技术的信息集中和信息量大的特点流动。

2采用IEC60870-5-104规约系统体系结构的组成

IEC60870-5-104规约标准定义了开放的TCP/IP网络接口的使用，其中，网络类型包含传输DL/T634.5101-2002ASDU的远动设备的局域网。

3系统硬件设备的选择和软件环境

采用IEC60870-5-104规约进行远动通信的调度自动化系统硬件的选择，可采用惠普公司的ALPHA系列产品作为服务器和工作站，网络产品作为则采用CISCO公司的网络交换机、路由器和防火墙或者电力系统专用的安全隔离备。操作系统可采用当前最为流行的UNIX系统，根据硬件的选型，选用Tru64UNIX真正64位操作系统，它具有成熟、稳定、可靠和实时性能好的特点。程序开发工具采用C、C++、JAVA、PowerBuilder和各种应用库（包括实时应用库RTDB）以及Oracle。支撑平台遵循开放式系统标准，采用分布式体系结构，能给用户提供优良的使用界面和再开发手段。

4规约软件实现方案的分析

4.1TCP/IP层软件方案分析

利用UNIX网络套接字编程，在系统的TCP/IP协议栈的基础上，通过网络路径传输IEC60870-5-104规约格式的数据。

4.2IEC104-5-104规约基本报文格式

根据全国电力系统控制及其通信标准委员会三届五次会议和最近出版的国标DL/T634.5.104：2002对IEC60870-5-104规约的参数选择作了如下说明：不采用101规约中的链路地址和短报文（指单字节报文和链路确认报文）；不采用召唤一级数据二级用户数据。两个8位位组表示公共地址；两个8位位组表示传送原因；三个8位位组表示信息体地址；选用7个字节时标。定义了启动字符、应用服务数据单元的长度规范、可传输一个完整的应用规约数据单元或者为了控制的目的仅仅传输应用规约控制信息域。1）启动字符：68H（1个字节）2）长度规范：应用服务数据单元的最大帧长为249，而控制域的长度是4个八位位组，应用规约数据单元的最大长度为253，（即从APDUMAX=255中减去启动和长度8位位组）。3）控制域：控制域定义抗报文丢失和重复传送的控制信息、报文传输的启动和停止、传输连接的监视。控制域的这些类型被用于完成计数的信息传输的（I格式）、计数的监视功能（S格式）和不计数的控制功能（U格式）。控制域的信息暂不处理。4）端口号：每一个TCP地址由IP地址和端口号组成，用于本标准的端号口为2404。主站和子站均可作为客户端或服务端。

4.3应用规约数据单元报文基本结构

数据单元标识符的结构如下：1）一个8位位组：表示类型标识；2）一个8位位组：表示可变结构限定词；3）两个8位位组：表示传送原因；4）两个8位位组：表示应用服务数据单元公共地址；5）三个8位位组：表示信息体地址。

在应用服务数据单元中，其数据单元标识符的第二个8位位组定义为可变结构限定词。

在可变结构限定词中，SQ＝0表示由信息对象地址寻址的单个信息元素或综合信息元素。应用服务数据单元可以由一个或者多个同类的信息对象所组成；SQ=1表示同类的信息元素序列（即同一种格式测量值），由信息对象地址寻址（见IEC60870-5-3中的5.1.5节）。信息对象地址是顺序信息元素的第一个信息元素的地址，后续信息元素的地址是从这个地址起顺序加1。N是一个二进制数，它定义了信息对象的数目。在顺序信息元素的情况下每个应用服务数据单元仅安排一种信息对象。

4.4IEC60870-5-104规约的过程描

当主站软件重新启动或链路故障时，主站将向子站发出建立链路请求报文。当链路建立后，进行应用数据传送。目前传送的上行过程数据有遥测、遥信和电度量报文。目前传送的下行控制命令有总召唤、计数量召唤和时钟同步命令。

4.5关键技术和解决方案

4.5.1防止报文丢失和重复传输的技术难点

1）I格式说明。未被确认的I格式应用规约数据单元的最大数目为K：当未确认I格式的APDU达到K个时，发送端停止发送。接收端在接收了W个应用规约数据单元以后确认。控制域的笫一个8位位组的第1位为零，定义了I格式。I格式应用规约数据单元常常包含应用服务数据单元。2）报文。若报文为68401000002，则表示发送1个报文接收2个报文，且W=100，K=100。3）抗报文丢失和重复传送的保护。

对于每个方向和每个应用规约数据单元，发送站将发送序号（N（S））加1，接收站将接收序号（N（R））也加1。接收站确认每一个应用规约数据单元或者应用规约数据单元的序号，哪个应用规约数据单元被可靠接收，就返回这个被正确接收的顺序号。发送站在缓冲区内保存所发送的应用规约数据单元，直到它收到和它自己的发送序号一样的接收序号，这个接收序列号是对所有发送序列号小于或等于该号的APDU的有效确认，这时就可以删除缓冲区里已正确传送过的APDU。

4.5.2链路故障后采用续传方式，搜寻历史数据

解决方案就是利用TCP/IP协议，实现故障续传的功能，双方重新建立一条链路，这条链路占用5001端口，它们之间实现历史数据传输，调度方通过发送故障时间标志给RTU，子站端通过得到的信息，从其历史数据库中提取断路时的历史数据传送给主站端。

4.5.3实现对每个子站端口并行实时采访

解决方案就是采用UNIX多线程技术来建立多个端口线程，并与各个子站建立链接，并发接收数据。

5结语

本文研究了调度自动化系统中，远动子系统采用IEC60870-5-104传输规约通过Internet网络访问进行数据传输的问题。这种方式改变了电网调度系统中仅利用传统的串口通讯机制进行实时数据传输的现状，而是充分利用了Internet技术进行调度。与以前的远动技术相比，更加可靠、简单，经济。

参考文献

[1]电力系统自动化控制技术探讨[J].梁海葵,覃夏.黑龙江科技信息.2012(04)

[2]DL/T634-1997/IEC870-5-101:远动设备及系统第5部分传输规约第101篇基本远动任务配套标准[S].1995

作者简介

汤旻，（1977.4）男，太原理工大学自动化专业本科。单位：呼和浩特供电局调度管理处，研究方向：电力调度自动化。邮编：010010。