試論IEC104規(guī)約在配電自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用

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

【關(guān)鍵詞】IEC104規(guī)約;配電;自動化

1.前言

IEC104規(guī)約全稱為IEC60870-5-104，這一規(guī)約是為了適應(yīng)配電自動化管理新形勢而設(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)、配電自動化系統(tǒng)，并提供標(biāo)準化的數(shù)據(jù)接口，為自動配電系統(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)約在配電自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用過程

IEC104規(guī)約是在IEC60870-5-101的基礎(chǔ)上改進而來的，主要的改進是將IEC60870-5-101的應(yīng)用層過與TCP提供的網(wǎng)絡(luò)傳輸功能進行結(jié)合，讓配電自動化系統(tǒng)的信息傳遞，能夠在統(tǒng)一的高效響應(yīng)機制中運作，同時規(guī)定了沖突檢測和錯誤重傳機制，保證規(guī)約的標(biāo)準性和通信的可靠性[1]。

2.1 建立連接過程

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

2.2 啟動數(shù)據(jù)傳輸

在配電自動化系統(tǒng)中，配電數(shù)據(jù)的傳輸啟動是一個關(guān)鍵性的問題，因為各地的變電站轉(zhuǎn)變的電量都是一個天文數(shù)字，在電力配送的過程中，一旦配電數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)異常啟動的現(xiàn)象，就會對自動化的配電系統(tǒng)發(fā)出錯誤的指令，進而在自動配電系統(tǒng)、下級變電系統(tǒng)和電力生產(chǎn)企業(yè)之間產(chǎn)生電力傳輸問題，會對輸電線路和電氣設(shè)備造成巨大的影響，所以配電自動化系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸啟動機制，是一個必須嚴謹面對的問題，當(dāng)客戶端與服務(wù)器端建立連接后，客戶端主動發(fā)送一個STARTDT指令激活用戶數(shù)據(jù)傳輸，在這一過程中下級變電站要對配電自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸STARTDT指令進行確認，只有STARTDT指令被確認之后，服務(wù)器端才可以上傳數(shù)據(jù)。

在配電自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸啟動中，之所以要設(shè)置如此謹慎、繁復(fù)的指令確認程序，一個重要的原因就是要預(yù)防配電自動化系統(tǒng)的未知錯誤，因為配電自動化系統(tǒng)與服務(wù)器端的連接，客觀上就是自動控制系統(tǒng)與其行動部分的連接，配電自動化系統(tǒng)自身所能做的只是對電網(wǎng)形勢進行分析，對電力運行狀態(tài)進行衡量，進而發(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，配電自動化系統(tǒng)的配電活動只有通過服務(wù)器端才能實現(xiàn)，所以在配電自動化系統(tǒng)與下屬變電站的數(shù)據(jù)連接中，數(shù)據(jù)連接的啟動一定要慎重，保證系統(tǒng)邏輯上的錯誤不會通過服務(wù)器蔓延到電力調(diào)配活動中[3]。

3.IEC104規(guī)約在配電自動化系統(tǒng)中的獨特優(yōu)勢，錯誤重傳機制

在配電自動化系統(tǒng)中數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)臏蚀_性至關(guān)重要，IEC104規(guī)約對配電自動化系統(tǒng)與其他主體的數(shù)據(jù)信息聯(lián)系設(shè)置了錯誤重傳的機制，在正常的數(shù)據(jù)信息傳輸過程中如果主站連續(xù)發(fā)送12個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，對數(shù)據(jù)信息傳輸通道進行檢查。每收到8個APDU文件就應(yīng)該進行數(shù)據(jù)信息確認，所以IEC104規(guī)約在配電自動化系統(tǒng)的主站和各個運行主體的數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)中，都設(shè)置了計數(shù)器對數(shù)據(jù)文件進行計數(shù)管理，一旦數(shù)據(jù)傳輸工作出現(xiàn)違規(guī)的異?，F(xiàn)象，就要斷開連接進行重新傳輸，同時在數(shù)據(jù)傳輸過程中數(shù)據(jù)文件收發(fā)的序列號解析也很重要，通過對數(shù)據(jù)文件傳輸系統(tǒng)對報文的接收序列號進行對比，確認傳輸?shù)綄Ψ降恼_報文條數(shù)，查看有無報文丟失，一旦數(shù)據(jù)報文的序列號不正確，就可以認定有報文丟失，要斷開連接進行數(shù)據(jù)文件的重新傳輸[4]。

4.軟件程序設(shè)計與配置

4.1 軟件程序設(shè)計流程

基于IEC104規(guī)約的RTU通信軟件主線程數(shù)據(jù)流程，軟件設(shè)計涉及到基于TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)編程，為了實現(xiàn)電力系統(tǒng)的快速響應(yīng)性，我們采用了Linux 下多線程技術(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、任務(wù)管理等線程，每個線程獨立運行，互不影響，同時也提高了CPU的使用率，讓程序的運行速度加快。這里采用Microsoft Visual Studio 2010軟件實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)編程[5]。

4.2 用XML語言進行規(guī)約配置

在IEC104 規(guī)約的應(yīng)用過程中，由于各個地區(qū)對規(guī)約中信息上傳的類型、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IEC104 規(guī)約展示的信息進行靈活配置，所以用什么語言對IEC104 規(guī)約進行配置很關(guān)鍵，這里我們選擇擴展標(biāo)記語言XML對規(guī)約進行配置，XML是一種簡單的可擴展標(biāo)記語言，在其運用過程中，可以對IEC104 規(guī)約的源語言進行配置，在源語言配置完成后使用者可以借助任何數(shù)據(jù)平臺，使用任何編碼格式進行IEC104 規(guī)約內(nèi)容的讀取[6]。以下是一個 RTU 的配置實例

01<！-- 功能碼配

置，包括遙信、遙測等 -->

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

參考文獻

[1]閆飛飛.基于IEC60870-5-101規(guī)約和104規(guī)約的FTU的設(shè)計與實現(xiàn)[D].西安科技大學(xué)，2012.

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

[3]陳眾，周鴻艷.IEC60870-5-104規(guī)約在配電自動化系統(tǒng)的應(yīng)用與測試[J].電氣技術(shù)，2012，03：58-61.

[4]周鴻艷.基于IEC60870-5-104規(guī)約的智能配電網(wǎng)終端設(shè)備測試方案及軟件設(shè)計[D].長沙理工大學(xué)，2012.

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

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

作者簡介：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)度自動化系統(tǒng)運維方面工作。