（电气工程专业论文）电力数据网传输模式研究.pdf

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4 4 4 5 4 6 第五章 5 1 5 3 利用共享内存进行数据传输的特点分析2 5 共享内存模式在工程应用中的改进2 6 共享内存模式传输数据的应用2 6 动态链接库传输模式改进及应用。2 9 动态链接库概述2 9 u n i x l i n u x 系统中的动态库技术2 9 w i n d o w s 系统中的动态库技术3 0 4 3 1 动态链接库定义3 0 4 3 2 动态链接库的工作原理。3 0 动态链接库的优、缺点分析31 工程中对动态链接库模式的改进3 2 动态链接库数据传输模式的应用3 3 w e b s e r v i c e 传输模式应用。3 7 w e b s e r v i e e 3 7 5 1 1w e b s e r v i c e 定义3 7 5 1 2w e b s e r v i c e 模式的特性分析3 7 5 1 3 w e b s e r v i c e 的技术特点分析3 8 s o a p 协议41 5 2 1 s o a p 的定义。4 1 5 2 2s o a p 协议的组成4 1 5 2 3s o a p = r p c + h t l l ) + x m l 4 2 w e b s e r v i e e 模式的编程实现4 2 5 3 1s o a pt o o l k i t 介绍4 4 5 3 2 g s o a p 简介。4 4 5 4w e b s e r v i c e 数据传输模式应用4 5 第六章研究结果在某电力系统中的综合应用。4 9 6 1 应用项目分析4 9 6 2 规约模式应用。5 0 6 3 共享内存、动态库模式应用5 3 6 4w e b s e r v i c e 模式应用5 6 第七章结论以及展望。5 9 参考文献6 l 发表论文和科研情况说明6 5 致谢6 7 证电网安全、经济、稳定、可靠的运行方面发挥着关键的作用。电力调度数据网传输 系统正是完成这一任务的专门系统，一套良好的传输系统将为上述目标的实现提供极 大的帮助。在电力系统的其他系统( 比如g i s 系统、m i s 系统、配网自动化系统、实 时报警短信系统) 或上一级调度系统中，需要用到调度自动化系统中这些实时的或历 史的数据，为了保证s c a d a 系统的安全，则需要由s c a d a 系统提供各种安全的接口( 数 据传输模式) ，向其他系统传输需要的数据。 从上面可以看出数据传输在电力系统的安全运行中的重要性，而数据传输的模式 又决定了数据传输系统的性能，只有选择了正确的数据传输模式，才能极大地提高数 据传输系统的性能( 数据传输的容量、实时性、安全性、方便快捷性等) 。 本文对四种数据传输模式一远动通讯规约、动态链接库、共享内存以及w e b s e r v i c e s ，进行了介绍，分析了各自的特点( 优点、缺陷等) ，提出了改进的措施， 并给出了在具体应用中的实例。 远动通讯规约规定了数据通信的帧格式和传输规则口，影响到远动通信的质量。 在实际的数据传输中，要根据要传输数据的容量、种类以及传输所用通道的通讯性质 等多种因素的综合考虑来选择不同的规约，可提高数据的实时性、准确性以及数据类 型的可扩展性。动态链接库在不同操作系统中的调用方式以及程序编制方式不尽相 同，这是其优点也是其缺点。动态库接口函数提供的数据一般不能放置在栈中，否则 使用接口的程序不能得到正确的数据；接口函数提供给接口调用程序的数据大小一般 是动态的，需要本着谁申请谁释放的原则来正确释放这些动态内存，以防造成内存的 泄露；动态库接口函数的编写也要注意其状态返回，以防造成在接口函数内部堵塞。 共享内存是系统中最快、最有用的i p c 方法。使用共享内存可以以较小的开销获取较 高的性能，是进行大数据量数据快速交换的最佳方案。有多个方向同时更新共享内存 中的数据时，则需要某种安全机制以及数据写入顺序的安排，确保数据的准确性、安 山东大学硕士学位论文 全性。w e bs e r v i c e s 是实现系统之间的集成和互操作性的最简单的机制，可以使数 据的传输跨越防火墙，并且把数据转换为x m l 格式，便于不同软件厂商利用不同编程 语言编写的软件进行相应处理。对每一种模式的改进，都在许多实际的工程当中进行 了验证。 本文中的四种数据传输模式已成功应用到某地区电力系统数据传输系统中，并且 取得了较好的效果：在综合自动化系统内部，采用了i e c l 0 3 规约，保证了基本电力 数据的传输，也保证了保护信息的传输；不同变电站综合自动化系统向控制中心传 输数据，选择了不同的规约，保证了数据的传输。在各个控制中心之间，建有数据平 台，向各个控制中心传输需要的数据，采用了共享内存和动态链接库的数据传输模式： 各个s c a d a d m s e m s 系统的软件厂商根据统一的动态链接库接口函数，访问各自系统 的共享内存，保证了数据格式的一致性和提高了数据的传输效率。在某几个控制中心 e m s 系统中，利用w e b s e r v i c e 模式在电力系统发生故障时( 包括开关变位、保护动作 信息等) 把这些信息通过短信网站发送到指定工作人员的手机；也定时把电力系统中 的某些重要数据( 如系统的负荷总加、各个变电站的负荷等) 通过短信网站发送到指 定工作人员的手机中。这样不管相关的工作人员身在何方，都能及时掌握系统的运行 山东大学硕士学位论文 1 1 概述 第一章引言 二十一世纪信息革命的风起云涌，为中国电力行业带来了前所未有的机遇和挑 战。电力工业是国家的基础设施产业，在信息技术的驱动下，正由传统工业向高度集 约化、知识化、技术化工业转变i l j 。 电力二次系统总体结构呈现为典型的横、纵式网状结构： 从横向的角度，电力二次系统可划分为生产控制大区和管理信息大区 。生产控制大区可分为控制区( 安全区i ) 和非控制区( 安全区i i ) 安全区i 是电力生产的核心环节，直接实现对电力一次系统的实时监控，典型业 务包括电力数据采集和监控系统等，纵向上利用电力调度数据网的实时子网进行通 信，是二次系统中最重要、安全等级最高的信息系统； 安全区i i 包括了电力生产的重要业务系统，其特点是在线运行但不具备控制功 能，典型业务包括调度员培训模拟系统( d t s ) 等。纵向上利用电力调度数据网的非 实时子网进行通信，其重要性仅次子安全区i ； o 管理信息大区可分为管理服务器区( 安全区i i i ) 和办公区( 安全区i v ) 安全区i i i 主要包括电力生产所需的调度管理系统等，纵向上利用电力企业数据 网进行通信，形式上主要采用b s 结构的方式，实现对相应业务的处理； 安全区i v 则包括办公及o a 系统； 从纵向的角度，电力二次系统又可分为 省网级调度中心( 省调) ： 地级调度中心( 地调，包括市级供电公司) ； 县级调度中心( 县调) ； 变电站、发电厂和集控站等 纵向上根据横向的四个安全区，分别通过电力调度数据网以及电力企业数据网实 现了各级电力二次系统的业务访问和处理。 另外，一个地区的电网在纵向上一般按电压等级进行分级管理，不同电压等级的 设备由不同的部门管理，各个部门都建立了自己的实时数据管理系统，这些系统型号、 山东大学硕士学位论文 厂家不同，运行维护人员也不同，且一般相互之间不进行数据交换。 电力调度自动化s c a d a 系统是集变电所端设备r t u 与调度主站端设备于一体的数 据采集处理系统，系统数据的采集和监控是实时性的，并且在s c a d a 系统中进行了存 储。这个系统主要是为监视电网的运行、指挥变电所的倒闸操作及事故处理、保障电 网的安全服务的。 1 2 项目背景 在电力二次系统中，各种软件系统已经在企业网络上运行，但，企业的信息系统 大都以特定的部门为服务对象，系统之间还存在着一定的“信息孤岛”一一系统之间 集成程度低，部门之间信息共享性差，导致花费大量人力物力所采集的负荷数据没有 得到充分利用( 系统和资源的利用率不高) 。另外，由于缺乏统一的数据规范，系统 建设缺乏整体规划，给电力企业信息一体化建设带来了很大困难，并制约了负荷平衡、 负荷分析和预测、电网规划等后续工作的开展。 电网运行的大量数据不仅成为科学调度的依据，在辅助公司决策方面也发挥着越 来越重要的作用。比如： 方式人员在安排电网运行方式时，需要每月各站有功、电压等大量统计信息； 计划部门需要历年的电网运行数据作为制定计划的依据； 用电处需要市区电网的遥测信息作为开展工作的参考； 配网自动化系统需要获取l o k v 变电站的电网信息； e m s 系统为了解电网更多的实时信息，希望能接人3 5 k v 变电站的实时信息，而 这些信息原先是送往各个控制中心的； d m s 为了能进行配电网的故障分析和隔离，往往希望能了解与配电网相联的 l l o k v 、3 5 k v 变电站的实时信息。 总之，为了更好地进行调度运行，电力系统各部门以及电力系统上下级之间对数 据的需求量不断增长，则需要各个d m s e m s 系统相互之间、d m s e m s 系统( 或集控站) 与变电站系统之间以及变电站综合自动化系统内能够准确、安全地单向双向传输数 据，从而更好地保证系统的安全运行。而在各个系统之间的数据传输，需要一种多 2 山东大学硕士学位论文 种数据传输模式来支持。由于各种数据传输模式都有自身的的优、缺点，因而需要在 不同的应用中选择一种最适合的模式，来保证数据传输的准确性、安全性。 1 3 主要工作 在本论文中，主要涉及以下四种数据传输模式： 规约模式 共享内存模式 动态链接库模式 w e b s e r v i c e 模式 在第二章到第五章中，先分别对这四种模式的原理、优缺点进行了系统的介绍， 然后对每种模式在现实系统中的应用进行了实例介绍。 在第六章中，对上面介绍的规约模式、共享内存模式、动态库模式在某电力系统 中的综合运用行了实例介绍。在这个实例中，根据这四种数据传输模式的原理以及优 缺点，对其缺点进行了部分改进，并且不同的模式应用在不同的位置，以便确保数据 传输的灵活性、准确性、安全性。 3 山东大学硕士学位论文 山东大学硕士学位论文 第二章规约传输模式简介 随着数字化时代的到来，电力系统自动化也进入到一个崭新的时代，从以继电器 为主的保护、测控设备过渡到以计算机为主的数字化的保护、测控等自动化设备，设 备之间开始了信息的交换，也就产生了对通信规约的需求。 在本章，首先对通讯规约进行了定义，并总结了通讯规约的作用。 其次，根据评价规约性能的四个要素( 即：实时性、信息有效率、准确性和信道 占用率) ，对这些规约的特点进行了概括、评价。 最后，讨论了远动规约需要进行标准化的意义，并对远动规约的发展方向作出了 展望。 2 1 通讯规约的定义与作用 通讯规约，或称为通讯协议，是数据通信双方为实现信息交换而做的一组约定， 它规定了数据通信的帧格式和传输规则口。通讯规约一般都规定了以下内容：同步方 式、帧格式、数据结构和传输规则( 或称为通信工作方式) 。其中，传输规则是规约 的核心内容，它确定了一个规约的特征和远动通信的工作方式。远动规约影响到远动 通信的质量。随着通信技术的发展，通信规约越来越标准，格式也越来越复杂。 通信规约在自动化系统中起着越来越重要的作用： 1 ) 监视：通过遥测、遥信等信号监视变电站或者其他装置、子系统的工作情况。 2 ) 控制：通过遥控、遥调等操作控制远方或者装置、子系统的工作。 3 ) 系统配置：通过参数配置报文或者定值下装报文来修改远方子系统或者装置 的参数。 4 ) 分布功能：在6 1 8 5 0 系统中，有些保护、自动化功能需要通过通信提供数据 和信息，如过程层通过数字p 1 i 、c t 提供数字化的电压、电流等数据给保护、测控等 装置，有些自动化功能通过装置间通信交换信号和数据完成。 2 2 远动通讯规约的现状 从2 0 世纪9 0 年代开始，i e ct c 5 7 致力于i e c6 0 8 7 0 系列标准的制定，随着一系 列基本标准与配套标准的发布，原本处于混乱局面的变电站自动化系统通信协议逐步 5 山东大学硕士学位论文 趋于统一。但由于i e c6 0 8 7 0 系列标准的制定周期较长，标准的应用经历了先配套标 准、后基本标准的过程，各方面对该系列标准的理解与应用情况很不平衡。 目前的电力系统中，远动大量地使用c d t 规约；在有些中调系统中采用d n p 3 0 规约；1 0 1 、1 0 4 规约也越来越多地出现在远动s c a d a 系统中为调度主站提供通信服务； 在保护装置中大量使用1 0 3 规约与变电站自动化系统进行通信；在低压领域，m o d b u s 以其简单、有效的特点成为比较常用的一种通信规约；在新出现的继电保护故障信息 系统中，一般都采用中国南方电网继电保护故障信息系统通信与接口规范，这个 规范采用了1 0 4 规约的a p c i 机制和1 0 3 规约的应用层报文结构，并进行了一定的扩 充定义【2 l 。 2 2 1c d t 规约 c d t 规约是我国电力部颁布的特有的电网调度规约。它具有通讯稳定可靠的优点， 在电网调度中发挥着重要的作用。 循环式远动规约d l 4 5 1 - 9 1 1 4 1 也称为c d t 规约( 或称为c d t 9 2 规约，以区别与c d t 8 5 规约) ，是至今仍应用范围较广的远动通信规约( 协议) 之一。 2 2 2d l 4 7 6 9 2 规约 电力系统实时数据通信应用层协议d l 4 7 6 - 9 2 5 1 由中华人民共和国能源部提出，由 全国电力远动通信标准化技术委员会归口，d l 4 7 6 9 2 标准定义了电力系统实时数据通 信应用层协议，适用于电力系统控制中心之间的实时数据通信。 2 2 3i e c 6 0 8 7 0 5 系列规约 1 9 9 5 年，i e c 为了在兼容的设备之间达到互换的目的，颁布了i e c 6 0 8 7 0 - 5 - 1 0 1 传 输规约，被认为是升级版的c d t 规约。为了使我国尽快采用远动传输的国际标准， 1 9 9 7 年原电力部颁布了国际i 0 1 规约的国内版本d l t 6 3 4 51 0 1 1 6 i ，之后推出的d l t 6 3 4 5 1 0 1 2 0 0 2 等同采用该标准。该规约为调度端和站端之间的信息传输制定了标 准，是在i e c 6 0 8 7 0 - 5 - 1 0 1 规约上严格按照其规定选取的一个子集。 1 9 9 7 年，i e c 颁布了i e c 6 0 8 7 0 - 5 - 1 0 3 规约，为继电保护设备信息接口配套标准。 国家经贸委在1 9 9 9 年颁布了1 0 3 规约的国内版本d l t 6 6 7 1 9 9 9 。1 0 3 规约为继电保 6 山东大学硕士学位论文 护和间隔层( i e d ) 设备与变电站层设备间的数据通信传输规定了标准，今后变电站自 动化站内协议要求采用1 0 3 规约。 随着网络技术的迅猛发展，为满足网络技术在电力系统中的应用，通过网络传输 远动信息，i e c 在i e c 6 0 8 7 0 - 5 - 1 0 1 基本远动任务配套标准的基础上制定了 i e c 6 0 8 7 0 - 5 - 1 0 4 传输规约，被认为是网络版的i 0 1 规约：采用i e c 6 0 8 7 0 - 5 - 1 0 1 的平衡传输模式，通过t c p i p 协议实现网络传输远动信息。国家经贸委在2 0 0 2 年颁 布了1 0 4 规约的国内版本d l t6 3 4 51 0 4 2 0 0 2 t 7 1 。它适用于p a d ( 分组装和拆卸) 的 数据网络。具有实时性好、可靠性高、数据流量大、便于信息量扩充、支持网络传输 等优点，不仅可以应用在调度与变电站端，而且完全适用于变电站内的通信网。 2 2 4t a s e 2 规约 美国电科院( e p r i ) 开发的控制中心间通信协议i c c p ( i n t e rc o n t r o l - - c e n t e r c o m m u n i c a t i o np r o t o c 0 1 ) 于1 9 9 6 年被纳入i e c 体系，称为远动应用服务元素 t a s e 2 ( t e l e - c o n t r o la p p l i c a t i o ns e r v i c ee l e m e n t ) 协议。 在t a s e 2 国际标准颁布后，我国已于2 0 0 2 年等同采用该标准作为我国电网控制 中心之间的计算机通信标准( g b t1 8 7 0 0 ) ，取代1 9 9 2 年颁布的电力系统实时数据 通信应用层协议d l 4 7 6 - - 9 2 1 8 1 。 i e c 6 0 8 7 0 - - 6t a s e 2 适用于调度自动化系统之间计算机的网络通讯。 2 2 5i e c 6 1 8 5 0 标准 随着技术的发展，再过几年，光电c t 、p t 逐步取代电磁c t 、p t ，过程层开始出现， 网络结构分成3 层，即变电站层、间隔层和过程层。变电站自动化和国际标准接轨，系 统结构更趋合理。过程层完成i o 、模拟量采集和控制命令的发送等，并完成与一次设 备有关的功能，间隔层是利用本间隔数据对本间隔的一次设备产生作用，越来越多的 间隔层功能下放到过程层：替代模拟传统保护原理的自适应保护将出现：变电站功能 将扩展到设备在线监测、电能计费系统、部分配电自动化、无功自动补偿和遥视等， 符合i e c 6 1 8 5 0 标准的变电站自动化体系结构将逐步建立。 i e c 6 1 8 5 0 将变电站通信体系分为3 层：变电站层( 第2 层) 、间隔层( 第1 层) 、 过程层( 第o 层) 。在变电站层和间隔层之间的网络采用抽象通信服务接口映射到制 7 山东大学硕士学位论文 造报文规范( 删s ) 、传输控制协议网际协议( t c p i p ) 以太网或光纤网。在间隔层 和过程层之间的网络采用单点向多点的单向传输以太网。i e c 6 1 8 5 0 标准中没有继电保 护管理机，变电站内的智能电子设备( i e d ) 、测控单元和继电保护均采用统一的协议， 通过网络进行信息交换l 如1 们。 2 3 远动通讯规约的分类 按照通信接口分类，可以分为两大类：基于串口通信的远动规约和基于网络通信 的远动规约。 基于串口通信的远动规约包括：c d t 规约、s c l 8 0 1 规约、s e r i e s v ( s 5 ) 规约、 m o d b u s 规约、u 4 f 规约、1 0 1 规约等。 基于网络通信的远动规约包括：d l 4 7 6 9 2 规约、t a s e 2 规约、1 0 4 规约等。 按照传输规则，可以分为循环式远动规约、问答式远动规约 循环式( c d t 方式) 规约：子站主动上送信息 问答式( p o l l i n g 方式) 规约：大部分信息由主站召唤子站上送 2 4 循环式规约的特点分析 这种规约采用可变帧长度、多种帧类别循环传送，信息分为快变化量和慢变化量， 不同信息类别采用不同的传送方式。c d t 规约的最大特点在于循环传送。 该规约适用于点对点的远动通道结构及以循环字节同步方式传送远动信息的远 动设备与系统，也适用于调度所间以循环式远动规约转发实时远动信息的系统。 其主要特点是： 1 ) 以厂站端为主动方，循环不断地向调度端发送遥信、遥测等数据。 2 ) 它所使用的差错控制方式是循环传送检错：发送端对信息进行抗干扰编码， 发出能够检出错误的码字，即检错码，接收端收到后进行检错译码，如无错码，则进 行接收处理；如有错码，则将该组数码丢弃，待下次循环中再接收该信息。 其典型代表是部颁循环式远动规约d 1 4 5 1 9 1 、d i s a 规约( 也称为c d t 规约的扩展) 。 2 4 1 循环式远动规约d l 4 5 1 9 1 d l 4 5 1 9 11 1 1 1 规约也称为c d t 9 2 规约，是现今应用范围最广的远动通信规约之一。 8 传输规则： 1 ) 采用可变帧长度 2 ) 遥测帧、遥信帧和电能脉冲帧循环传送，重要遥测量( a 帧) 的更新循环时间较 短，电能脉冲量( d 2 帧) 更新循环时间较长 3 ) 区分循环量、随机量和插入量采用不同形式传送信息。变位遥信、子站工作 状态变化信息插入传送，遥控、升降命令的返送校核信息插入传送 4 ) 事件顺序记录( e 帧) 以帧插入方式传送。 特点： 1 ) 循环传输数据：采用全双工通信方式，传输规则灵活，由于采用循环传送 方式，所以对远动通道的要求不高。 2 ) 信息容量限制：由于信息字中功能码只占一个字节，因此用此规约通信，其 远动信息表的容量有限： 遥测2 5 6 点 遥信5 1 2 点 电能脉冲计数值6 4 点 遥控、升降、设定各2 5 6 点。 这样的容量适用于远动信息表容量不大的中、小水电厂远动通信。可以通过规约 扩展的方式进行容量的扩充，但降低了规约的通用性。 3 ) 有用信息的传输效率很低( 有效数据字节占信息帧总字节数的比率低) ：因 为每个信息字中都有功能码和校验字节，有效数据字节的比率小于6 7 。 4 ) 数据的实时性较低：cdt 规约由于采用循环式上送，当一个循环过去后，必 须等到下一个循环到来才能将数据传送上主站，影响数据的实时性。 2 5 问答式规约n 2 1 8 3 的特点分析 1 9 8 6 年水利电力部制定了我国问答式远动规约( 试行) 。问答式规约标准从此 问世。 传输规则：由主站向下发送询问信息，r t u 或综合自动化系统收到后将主站询问 的信息的结果发回到主站。可以概括为：一问一答，有问再答( 有时，重要信息需主 9 山东大学硕士学位论文 动上送) ，无问不答。实现遥信、遥测，遥控都成功执行响应。 特点： 问答式规约采用变位传送遥信、死区变化传送遥测量等压缩传送信息的方法，减 少了传输的信息量，效率很高，数据量大( 遥信量、遥测量均达到4 0 9 6 个，遥控、电 能量达到5 1 2 ) 。问答式规约同样也存在着一些不尽人意的地方，表现在2 个方面：首 先，实际运用的标准存在差异，规约中可选项选择范围较大，且选择子集的不同、主 分站双方对规约的传输过程的不同理解都将使协议之间出现差异而直接影响正常通 信，因此，应该加强统一规范；其次，问答式规约对通道的依赖性较高，原因是大多 版本采用了非平衡式传播。 问答规约包括平衡式和非平衡式2 种：在点对点和多个点对点的全双工通道结构 中采用平衡式传输方式，在其他通道结构中只采用了非平衡式传输方式。 平衡式是一种“问答+ 循环 模式，即主站端和子站端都可以作为启动站，它有2 个独立的逻辑过程。 非平衡式只有一个独立的逻辑过程，且只有主站才可以作为启动站，一旦链路中 任何一点出现故障，整个传输的链路就完全停止。其优势：一个通信链路上可以连接 好几个分站，这样可以减少通道投资，达到节约资金的目的。 其典型代表是m o d b u s 规约、s c l l 8 0 1 规约、1 0 1 规约、1 0 3 规约、1 0 4 规约等。 2 5 1s c l l 8 0 1 规约的特点分析 规约定义了遥信、遥测、遥控、遥调、对时、广播、传送电能脉冲计数值和事件 顺序记录等基本的远动传输功能。 适用于点对点和多点共线的远动通道结构。 s c l l 8 0 1 规约数据校验( 保护) 码过于简单，当通道通信质量不好时，造成接收 方将误码的数据当作正常数据处理。 2 5 21 0 1 规约的特点分析 该规约涵盖了遥测、遥信、遥控、遥调、对时、参数下装、文件传输等基本远动 任务，而且i e c 6 0 8 7 0 - 5 一i 0 1 的传输控制机制完善，使得它的应用范围非常广泛，规 约提供给用户的可选项也较多。 l o 山东大学硕士学位论文 1 0 1 规约n 们提供了在主站和远动r t u 之间发送基本远动信息的通信文件集，涵盖 了各种网络配置( 点对点、多个点对点、多点共线、多点环型、多点星形) ，各种传输 模式( 平衡式、非平衡式) ，网络的主从方式和网络的平衡传输模式，既可以用于变电 站与控制中心之间交换信息、不同控制中心之间交换信息，也可以用于集控站与控制 中心之间交换信息，涵盖了电力系统所需要的功能和应用信息，是一个完整的集。 国内非标准1 0 1 规约 在国内，部分厂家、电网系统根据自身需要，制定了一些非标准的1 0 1 规约，如： 中德1 0 1 规约、华东电网1 0 1 规约、广东电网1 0 1 规约等，这些非标准的1 0 1 规约都 是在i e c 6 0 8 7 0 - 5 - 1 0 1 ( 2 0 0 2 ) 规约上严格按照其规定选取的一个子集，并( 或) 对其进 行了扩展。 在这里，介绍一下广东电网1 0 1 规约 2 0 。2 1 1 。广东1 0 1 规约实施细则相对于原规约 明确规定了规约报文选用格式、传输模式、传输两端设备地位、传输流程等内容，使 得规约更简洁、明确，更便于调试和规范、更易于阅读和理解。它能够正确、严谨地 选择参数，有效提高自动化系统运行的稳定性，保障电力系统可靠、安全地运行。其 主要特点： 1 ) 主站和子站的传输模式设置为非平衡传输，主站为发起的控制端，子站为被 控端：子站不能主动发送信息，也不能在主站的“一问”中回答多条报文。主站拥 有信息传输的控制权，有利于主站端对信息流量的控制。 2 ) 严格遵循f c b 位翻转传输，成为广东1 0 1 规约保证信息报文不出现错漏的核 心工具。 3 ) 采用数据分级别的原则。 山东大学硕士学位论文 规约采用非平衡传输，控制系统组成主站，继电保护设备( 或间隔单元) 为从站( 子 站) 。配套标准描述了两种信息交换方法：一种方法是基于严格规定的应用服务数据 单元( a s d u s ) 和“标准化”提出报文的传输应用过程、方法；另一种方法是使用通 用分类服务可以传输几乎所有可能信息的方法。 特点： 1 ) 采用增强性能结构( e p a ) ，这种模型仅用三层，从i e c 6 0 8 7 0 - - 5 系列选用了 部分标准定义。 2 ) 详细地描述了遥测、遥信、遥脉、遥控、保护事件信息、保护定值、录波等 数据传输格式和传输规则，可以满足变电站传输保护和监控的信息。 3 ) 与其它规约的比较，1 0 3 规约具有层次清晰、结构严谨、格式简洁的特点。 1 0 3 规约技术成熟，成本低，是目前流行的保护通讯规约。 2 5 41 0 4 规约的特点分析 i e c 6 0 8 7 0 5 1 0 4 ：2 0 0 0 远动设备与系统第5 - 1 0 4 部分传输规约( 也称为1 0 4 规约) ，是采用标准传输协议子集的i e c 6 0 8 7 0 5 - 1 0 1 的网络访问 ( n e t w o r ka c c e s sf o r i e c 6 0 8 7 0 5 1 0 1u s i n gs t a n d a r dt r a n s p o r tp r o f il e s ) 。此协议是将i e c 6 0 8 7 0 5 1 0 1 标准用于t c p i p 网络。该协议被我国等同采用成为d l t6 3 4 51 0 4 2 0 0 2 规约口幻。 除个别服务( 如对时等没有定义) 外，a s d u 完全采用i e c 6 0 8 7 0 - 5 - 1 0 1 的a s d u 。 i e c 6 0 8 7 0 一5 1 0 4 规定对i e c 6 0 8 7 0 一5 1 0 1 的应用协议数据单元的结构稍加变 动如下： 1 ) 保留1 个启动字符，1 个帧长l ；删除第2 个启动字符，第2 个帧长l ，校验和 结束字符；增加传输层所需要的4 个控制字节，可以实现启动( 建立关联) 、停止( 结 束关联) 、测试等控制功能( u 格式) ，可计数的监视功能( s 格式) 和可计数的信息传输 功能( i 格式) 。 2 ) 由于网络传输无法对时，因此只能将表示从毫秒到分钟的3 个字节时标扩充为 能够表示从毫秒到年的7 个字节时标( 我国d l t6 3 4 5 1 0 1 1 9 9 7 被d l t6 3 4 5 1 0 1 - - 2 0 0 2 替代后，也对此进行了描述) 。 3 ) 在应用功能方面，除t i e c 6 0 8 7 0 一5 1 0 1 的召唤l 级用户数据，召唤2 级用户 1 2 山东大学硕士学位论文 数据功能不能使用外，其他应用功能全部保留。 信息容量： i e c 6 0 8 7 0 一5 1 0 1 规约中，由于各类量的信息体地址范围已被划定，所以1 个远 动设备的容量是有限的，具体而言遥信为1 0 2 4 点( 信息体地址为1 - - , 1 0 2 4 ) 、遥测为 5 1 2 点馆息体地址为1 7 9 3 - 2 3 0 4 ) 、电度为1 2 8 点( 信息体地址为3 0 7 3 , - , 3 2 0 0 ) 、遥控 为1 2 8 点( 信息体地址为2 8 1 7 - - - 2 9 4 4 ) ，当要传送的信息量较大时，需要使用多个虚 拟远动设备。而i e c 6 0 8 7 0 一5 1 0 4 规约中由于采用了3 个字节的信息体地址且没有 划定各类量的信息体地址范围，所以1 个远动设备的容量就很大。 规约报文结构见表2 1 ： 表2 1i e c l 0 4 规约报文结构 r f c 7 9 3 ( 传输控制协议) 传输层( 第4 层) r f c 7 9 1 ( 互联网协议)网络层( 第3 层) i u c1 6 6 l ( p p p ) r f c8 9 4 数据链路层 i 强c1 6 6 2( 在以太网上传输母数据报) ( 第2 层) ( 玎) l c 帧式p p p ) x 2 1正e e 8 0 2 3物理层( 第1 层) 1 0 4 规约适用于具有串行比特编码的数据传输的远动设备和系统，用以对地理广 域过程的监视和控制。制定远动配套标准的目的是使兼容的远动设备之间达到互操作 性。本标准利用了国际标准i e c 6 0 8 7 0 - 5 系列文件，规定了i e c 6 0 8 7 0 - 5 - 1 0 1 的应用层 与t c p i p 提供的传输功能的结合。在t c p i p 框架内，可以运用不同的网络类型， 包括x 2 5 、f r ( 帧中继) 、a t m ( 异步传输模式) 和i s d n ( 综合服务数据网络) 。 2 5 5t a s e 2 协议的特点分析 t a s e 2 ( 远动应用服务元素2 号，亦称控制中心间通信协议( i c c p ) ) 协议为应 用层网络协议，定义了一组对象模型及方法，为不同的d m s e m s 系统互联( 信息共享) 1 3 山东大学硕士学位论文 提供了一个标准的模式及解决方案乜羽。遵循该方案，不同的d m s e m s 系统在互联时不 再需要关心彼此的数据格式及具体的实现细节。一个d m s e m s 系统在具备t a s e 2 通 讯功能以后，可以与任意具备该功能的d m s e m s 系统进行通讯。 t a s e 2 协议可使电网控制中心与其它电网控制中心、区域控制中心、独立发电厂 等通过广域网( w a n ) 进行数据交换。可用于变电站自动化、发电厂、工厂自动化或具 有类似要求的场所，为高级的信息通信技术提供了通用的解决方案。 交换的信息由电力系统监视和控制用的实时数据的和历史数据组成，包括测量数 据、计划数据、电能量结算数据以及操作消息。该交换在控制中心的d m s e m s 主机与 其它控制中心主机之间进行。 t a s e 2 协议的主要概念是关联、双边协议、数据值对象、数据集对象和控制中心 等。t a s e 2 采用面向对象( 对象在本质上是抽象的，故可用于各种应用) 的方法，根 据外部可观测的数据和行为，对实际的控制中心进行描述。它为应用i s o i e c9 5 0 6 制 造报文规范( m m s ) 服务规定了一套标准化的方法，以便实现数据交换，为高级的信息 和通信技术提供了通用的解决方案。 i c c p 是基于m m s 标准子集瞳们的协议。i c c p 与i s o 、m m s 的关系如表2 2 所示。 i c c p 服务器与执行数据值操作的m m s 服务之间的关系如图2 2 。 1 4 山东大学硕士学位论文 控制中心应用 c p a t a s e 2 7删s a c s e 6表示层 5 会话层 4 传输层 3 网络层 2链路层 1 物理层 表2 2i c c p 与i s o 、m m s 的关系 一 一一 一 一 一 一 一 一 一一 一一一 控制中心应用 c p a t a s e 2 m m s + 7 a c s e 表示层 6 会话层5 传输层 4 网络层 3 链路层 2 物理层 l 一卜 一 获取设置获取获取 数据属性，i ；数据属性秀 数据属性名称j：数据属性类型。 锄“斑。气，谚彩磁貔厶。m # 呶缓旋二搋赢“* ，。备矗瓣缫缀。m j 。蠡囊赫麓 jij i 7 鞠舞糍* x矗啊嬲寡秽”4 曹目魁日2 ，辫一 图2 1i c c p 服务器与m m s 服务之间的关系 1 5 山东大学硕士学位论文 采用t a s e 2 协议作为调度自动化与其它系统之间传输数据的模式，有以下特点： 1 ) 规范、标准化，可以跨平台运行，易于互联和调试：采用该协议，系统互联 时通信的调试更加方便，软件调试较简单，即使不同厂家的系统互联，也比较容易连 接。 2 ) 传输信息数量不受限制，支持更大容量的数据通讯：电网的规模不断扩大， 需要传输的信息也必然增加，d l 4 7 6 - - 9 2 和1 0 4 规约对信息的传输数量方面存在不足， 而t a s e 2 协议对传输量不作任何限制。 3 ) 是双方获取个性化信息的手段：通信的双方可以根据自身系统的需要，按照 t a s e 2 协议要求获取所需信息。 4 ) 维护量小：使用t a s e 2 协议，可以方便获取信息，其维护小于其他协议。 5 ) 支持更广泛的传输数据类型；数据定义方式更加灵活 与其它传统协议、标准的应用比较 目前使用的自定义应用层协议通常是基于网络层或传输层，实现时不仅需要考虑 网络联接的维护，也必须处理具体的报文格式和高低字节等问题乜朝。 t a s e 2 规约比较全面地采用了i s o 的7 层体系，1 0 4 规约和d l 4 7 6 - - 9 2 规约一般 不采用第5 、6 层，实现比较简单。但在规约的维护性方面，t a s e 2 要简单，容易维 护。 t a s e 2 协议相比传统远动规约，具有如下优点： 规范、标准化： 支持更广泛的传输数据类型； 数据定义方式更加灵活，支持更大容量的数据通讯。 t a s e 2 使用的m m s 和面向对象建模技术，符合国际标