（电气工程专业论文）基于以太网的电网通信规约应用研究.pdf

浙江大学电气工程学院硕士学位论文摘要 摘要 新一代电网自动化系统依赖以太网络通信实现数据采集和控制功能。 通常变电站与远方调度控制中心之间采用i e c 6 0 8 7 0 5 1 0 4 规约的网络通 信；变电站内间隔层智能设备之间采用i e c 6 0 8 7 0 。5 1 0 3 规约通信；数字化 变电站采用i e c 6 1 8 5 0 标准的通信协议。目前，两络通信和控制已经成为电 网调度自动化的基本技术特征。 以太网通信在电网自动化数据传输中的应用也是一个逐步成熟、逐步 完善的过程。目前在实际应用中还存在一些问题，主要表现在： l 、初始连接阶段数据传输启动过程异常； 2 、数据流量控制机制失效导致通信异常； 3 、规约参数配置不合理导致数据同步失败； 4 、变电站间隔层基于以太网的“私有协议一应用差异显著； 5 、数字化变电站i e c 6 1 8 5 0 协议应用初始阶段的欠完善性。 本研究课题结合工程实践，以典型案例为切入点，涉及电网自动化系 统构架的关键环节，针对不同组网方式建立相应的数据通信监测分析模型， 采用网络报文监测分析工具捕捉电网自动化数据传输的异常过程，以获取 的“异常通信过程修为研究实例，开展具体分析和研究，排查闯题的根源， 寻求解决的办法。在一年多的研究实践活动中，坚持理论与实际紧密结合 的工作方法，获取了大量的基础资料，基本掌握了电网自动化领域以太网 通信规约的应用现状，并利用研究的成果解决了一些实际应用存在的问题， 成绩是可喜的。课题研究成果具有一定的实际指导意义和实用价值。 关键词：自动化，以太网，通信规约，应用分析 浙江大学电气工程学院硕士学位论文摘要 a b s t r a c t t h en e wg e n e r a t i o np o w e ra u t o m a t i o ns y s t e mb a s e dt h ee t h e r n e t c 0 m m u n i c a t i o n 陀a i i z e st h ed a t aa c q u i s i t i o na n dc 0 n 打0 1 u s u a l i y ，t h en e r k c o m m u n i 嘣i o nu s e dl e c 6 0 8 7 阻孓10 4p r o t 0 lb e 帆e e ns u b s t a t i o na n dr e m o t e d i s 删c hc o n t r o ln 缸 1 1 1 ei e c 6 0 8 7 0 辱10 3咖l啪su s e da m o n gb a y i e v e li n t e i l i g e n te q u i p m e n ti ns u b s t a t i o n c o m m u n i c a t i o np r i 刮k c ：o ib a s e di e c 6 18 5 0s t a n d a r d sw e 阳u s e d 幻s u b s t a t j o nd j g i t j z a t i o n a tp r e s e n t ln e t w o r k c o m m u n i c a t i o na n d陀m a t en t r dh a sb e c o m et h eb a s i ct e c h n o i o g y c h a 阳c t e r i s t i c so ft h ep m 钎d i s p 猷c h i n g 氰j t o m a t i o n t h ea p p “c a t j o no fp a w e ra u t o m a t i o nd a t at 陷n s m i s s i o nb a s e do ne t h e m e t m m u n i c a t i o nw a sa i s oag 陷d u a l l ym a t u 怕a n d 伴沂b c tp 嗽e s s 1 nt h ep 陷c t i c a l a p p l j t i o ns o m ep r o 纠e m s 歌i s t e d 弱f 0 o 、i l ，= 1 ， t h ed a t at r a n s m i s s i o ns 洲n gp r i c e s sa b n o r m a id u r i n gt h ei n i t i a i c 0 n n e c l s ： 2 t h ed a t af 1 0 、i v0 0 n t r o l sm e c h a n i s mf a | u 旧r e s u l t e di n m m u n i c a t i o n a b n o r m a i ： 3 ，t h e 邮) t o 酬p a 陷m e t e r s m g u 例o n 岬悖a n a b i e 陀s u l t 酣i nd a t a s y n c h r o n i z a t i o nf a i l u r e ： 4 ，t h e “p r i v a t ep r o t o rdb a yl e v e ii nt h es u b s t a t i o nb a s e de t h e m e t a p p c a t i o nd i 胎r e n c ew a se v j d e n ： 5 ，t h ea p p l - c 舐o na fl e c 6 1 8 5 0a t 研g i 馅l 娴e 煅l a c ko fp e 哟di n s u b s t a t i o nd i g i t i z a t i o n t h i s 陀s r l ：hc o m b i n e dw i t hp r o j e c p r a c i j a n dg e td a s s i cc a s ea s b r e a k t h r o u g hp o i n t ，i n v o i v i n g 们ek e yi i n ko ft h ep a w e ra u t o m a t i o ns y s t e m n s t 刚c t i o n f o rt h ed i 胞悖n tn e 栅o 瞅w a y t h l sp a p 何e s t a b l i s hc o n e s p o n d l n g d a t ac o m m u n i c a t i o nm o n i t o ra n da n a l y z em o d e i 。a d o p t e dt h en e t o r i ( m e s s a g e m o n i t o ra n a i y z e 啪lt oc a p t u 他a b n o r m a lp r o s s0 f 眺rn e t v v o 水a u t o m a t i o n d a t at 馅_ n s m i s s i o n ，g a i n e dt h ea b n o r m a lo o m m u n i c a t i o n sc o u r s et ob et h e 阳s e a r c hc a s e ，哪l e do ms p e c 桶ca n a i y s i sa n d 传s 联l r c h ，c h e c k e dr o o to f q u e s t i o na n df i n dt h es o i u t i o n i nm o r et h a n0 n ey e a ro fr e s e a r c hp r a c “c e ，t h e 浙江大学电气工程学院硕士学位论文摘要 a u t h e ri n s i s t e do nf i i d e dm 鼬o do fm a k i n gm e o 吖c o 丌e s p o n d e dw t h 即酬， g a i n e dt h em a s s i v eb a s i cd a t a ，m a s t e 他di nt h ep ( m a u t o m a t i o nd o m a i n a p p e dt e c h n 0 1 0 9 yo fe t h e m e to d m m u n i c a t i o np r m 0 c o l ，a n ds o l v e ds o m ea d u a i e i s t e n c e p r o b l e mb yu s i n g t h e怕s e a p c h a c h i e v e m e n t ， t h e陀s u l tv 旧s e n c o u r a g i n g t h er e s u 腿o ft h i st o p i c 陀s e a n c hh a v es o m ea c t u a lg u i d i n g m e a n i n ga n dv a i u e k 哪7 0 r d s ：a u t o m a l t i o n e 恤伽e t c o m m m i i c a t i o 曩p m t o i a p p n 傀t i o n a n a i y s i s 浙江大学电气工程学院硕士学位论文 第一章绪论 1 1 引言 电网自动化技术的发展与电子技术、计算机技术和网络通信技术的 发展密切相关，尤其是以太网通信已经成为电网自动化系统的数据采集 和控制功能实现的主要途径。因此，网络通信技术是决定电网自动化系 统性能和可靠性的重要因素。 目前，电网自动化对以太网络通信技术的依赖程度越来越高。在数 字化变电站中，监控系统的联闭锁、继电保护及自动装置跳、合闸等功 能均采用网络通信方式实现。这样传统的二次回路由直观的电缆连线变 换成了看不见、摸不着的网络通信过程。以太网通信技术在电网自动化 数据传输的应用需要一个逐步成熟、逐步完善的过程，实际应用中尚存 在一些问题。数据通信诱发的缺陷占电网自动化系统缺陷的比例越来越 高，而且它的表现形式大多是偶发性的，如：信息丢失或误发，数据异 常跳变，通信中断或通信_ 伪在线 现象等。初级阶段设计上的先天不 足往往成为的数据通信技术应用缺陷的诱因，目前专业队伍的知识结构 以及对数据通信缺骼的监测分析手段还尚欠缺，不能满足技术发展的要 求，给自动化专业技术人员带来很大的压力。 为了解决目前数据通信技术应用中存在的问题，有必要开展相关的 研究。本课题选择最具有代表意义和应用前景的以太网数据通信技术作 为研究载体，就电网自动化系统中基于以太网通信规约的应用状况开展 研究，结合工程实践，针对不同组网方式建立相应的数据通信监测分析 模型，采用网络报文监测分析工具捕捉电网自动化数据传输的异常过 程，以获取的异常通信过程为研究案例，开展具体分析和研究，排查问 题的根源，寻求解决的办法。 在介绍具体的研究活动之前，我们有必要先了解电网自动化系统结 构以及通信规约相关的知识。 浙江大学电气工程学院硕士学位论文 1 2 电网自动化系统结构以及通信规约 电网自动化的系统的结构随着技术发展经历了几个阶段，到目前为 止已经历了四代【 j 。电网自动化的系统主要由变电站的计算机监控系统 和调度自动化控制中心组成。变电站计算机监控系统由过程层、间隔层、 站控层组成；主站系统由能量管理系统( e m s ) 、配电网管理系统( d m s ) 、 广域监测预警系统( w a m s ) 和公共信息平台等组成。系统结构如图1 1 所示： e 图l l 调度自动化系统结构示意图 变电站与远方调度控制中心之间的数据通信是调度自动化系统的 浙江大学电气工程学院硕士学位论文 主要部分，远距离的数据传输直是研究的主要课题。常用的通道有： 载波、微波、光纤数字通道等。常用的通信规约有：d l 4 5 卜9 l ( c d t 循 环式数据传输规约) 、i e c 6 0 8 7 0 一5 一l o l ( 基本远动任务配套标准) 、 i e c 6 0 8 7 0 5 一1 0 4 ( 采用标准传输协议集的i e c 6 0 8 7 0 5 一1 0l 网络访问) 。 除上述之外还有：d i s a ，x t 9 7 0 2 ，s c l 8 0 l ，u 4 f n 4 f ，d n p 等规约也都有 应用。 变电站内间隔层随着i e d ( i n t e l li g e n te l e c t r o n i cd e v i c e ) 设 备的增多，智能设备之间的数据通信越来越受到重视，逐渐成为自动化 信息采集和控制功能实现的主要手段。常用的通信介质有：光纤，双绞 线，同轴电缆等。常用的通信连接方式有：r s 2 3 2 、r s 4 8 5 、r s 4 2 2 串口 通信，c a n 、l 0 腑o r k 、p r o f i b 现场总线，目前以太网通信逐渐成为主流。 应用的规约有：i e c 6 0 8 7 0 5 一1 0 3 ( 继电保护接口配套标准) 和各个自动 化厂家独享的私有协议( i e c 6 0 8 7 0 5 一1 0 3 规约移植到以太网上的应用， 统称为“网络1 0 3 一通信规约) 。变电站过程层是i e c 6 1 8 5 0 变电站网络 与通信标准描述的层次，遵循i e c 6 1 8 5 0 通信标准，传输电子互感器和 智能开关的电气量数据与控制信息。随着数字化变电站和以太网通信技 术的发展，i e c 6 1 8 5 0 作为变电站i e d 设备通信的唯一标准，变电站数据 通信将统一在i e c 6 1 8 5 0 标准的旗帜下瞵l 。 多级控制中心之间采用d l4 7 6 9 2 电力系统实时数据通信应用层协 议和t a s e 2 通信协议。目前，网络通信和远程控制已经成为电网调度 自动化系统的基本技术特征。 1 3 电力通信规约的应用历程 电力通信规约的应用是随着电网自动化技术、通信技术的发展而不 断完善的。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 的阶段。以继电器为主的保护、测控设备几经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。在形成国际标准之前，各个设备制造厂家使用 自己定义的规约进行通信，这给不同厂家的设备互联互通带来了极大的 不便。根据这一需求，开始出现了通信规约方面的国际标准。自上世纪 浙江大学电气工程学院硕士学位论文 8 0 年代至今国内外在通信规约的制定和应用方面发生了很多的变化，下 面以i e c ( 国际电工委员会) 所制定的国际标准为例来说明规约的发展 历史。 首先是i e c 6 0 8 7 0 5 系列规约，它有下面几个里程碑f 4 j ： 1 9 9 0 年2 月完成第一份文件斑c 6 0 8 7 0 5 1 ( 传输帧格式) ； 1 9 9 5 年1 1 月完成第一个完整规约的文件l e c 6 0 8 7 0 5 1 0 l ( 基本远 动任务配套标准) ； 1 9 9 6 年6 月完成第二个完整规约的文件i e c 6 0 8 7 0 5 1 0 2 ( 电力系 统电能累计量传输配套标准) ； 1 9 9 7 年1 2 月完成第三个完整规约的文件i e c 6 0 8 7 0 5 1 0 3 ( 继电 保护设备信息接口配套标准) ； 2 0 0 0 年1 2 月完成第一个完整基于以太网规约的文件i e c 6 0 8 7 0 5 1 0 4 ( 采用标准传输协议集的i e c 6 0 8 7 0 5 1 0 l 网络访问) ； 2 0 0 2 年1 1 月完成正c 6 0 8 7 0 5 1 0 l ( 基本远动任务配套标准) 第二 版； 2 0 0 4 年完成i e c 6 0 8 7 0 5 6 ( i e c 6 0 8 7 0 5 系列规约的兼容测试步 骤) 。 i e c 6 0 8 7 0 5 系列规约的发展时间比较长，1 0 年后才基本形成自动 化系统数据通信的应用模型：串行通信以i e c 6 0 8 7 0 5 1 0 l 1 0 2 1 0 3 规约 为基本要求，以太网以i e c 6 0 8 7 0 5 一1 0 4 规约为基本要求。 i e c 6 1 8 5 0 是由i e ct c 5 7 ( 国际电工委员会，电力系统控制和通信 技术委员会) 小组制定的变电站通信网络和系统系列标准，1 9 9 5 年 成立i e c 6 1 8 5 0 工作组，1 9 9 7 年1 0 月正式与e p r j ( 美国电力科学研 究院) 的u c a ( u t i l i t yc o m m u n i c a t i o na r c h i t e c t u r e ) 工作组合作，经过多 个国家电力专家的努力，i e c 6 1 8 5 0 国际标准化进展很快，到2 0 0 4 年 1 2 月基本完成i e c 6 1 8 6 0 系列标准的制定工作1 7 l 。i e c 6 1 8 5 0 为变电站自 动化系统提供了唯一的国际标准，可以实现变电站间隔层智能设备之 间、间隔层与站控层、变电站与远方调度中心通信的无缝连接，为实现 “一个世界，一种技术，个标准( o n e - o r l do n et e c h n o l o g yo n e s t a n d a r d ) 创造了条件。 浙江大学电气工程学院硕士学位论文 i e c 6 1 8 5 0 共分十四个分册1 1 勖，它们是： i e c6 1 8 5 0 1 变电站内通信网络和系统第l 部分：基本原理； i e c6 1 8 5 0 2 变电站内通信网络和系统第2 部分：术语； i e c6 1 8 5 0 3 变电站内通信网络和系统第3 部分：一般要求； i e c6 1 8 5 0 4 变电站内通信网络和系统第4 部分：系统和工程管理； i e c6 1 8 5 0 5 变电站内通信网络和系统第5 部分：功能和装置模 型的通信要求： i e c6 1 8 5 0 6 变电站内通信网络和系统第6 部分：变电站自动化系 统结构语言； i e c6 1 8 5 0 7 1 变电站内通信网络和系统第7 一l 部分：变电站和馈 线设备的基本通信结构原理和模式； i e c6 1 8 5 0 7 2 变电站内通信网络和系统第7 2 部分： 变电站和 馈线设备的基本通信结构抽象通信服务接口( a s c i ) ； i e c6 1 8 5 0 7 3 变电站内通信网络和系统第7 3 部分：变电站和 馈线设备的基本通信结构公共数据级别和属性； i e c6 1 8 5 0 7 4 变电站内通信网络和系统第7 4 部分：变电站和 馈线设备的基本通信结构兼容的逻辑接点和数据体寻址； i e c6 1 8 5 0 8 变电站内通信网络和系统第8 部分：变电层和间隔 层之间通信； i e c6 18 5 0 9 变电站内通信网络和系统第9 部分：间隔层和过程 层之间通信； i e c6 1 8 5 0 1 0 变电站内通信网络和系统第l o 部分：一致性测试。 我国在通信规约的制定和应用方面也有过不平凡的经历，上世纪 8 0 一9 0 年代我国调度自动化系统主要完成远动功能，以c d t 循环传送 的远动规约为主，除了国家标准d l 4 5 1 9 1 外，还有一些企业私有协议 ( w y z ，s y z ，y d z ) ，区域性协议( 西南c d t ，东北c d t ) 等。通道 主要是载波、微波信道，远动信息经过调制解调后通过载波信道传输。 调制方式以调频f s k 、调相p s k 为主，波特率有l o o 、2 0 0 、3 0 0 、6 0 0 b i t s 。 随着调度自动化系统四大网引进工程的实施，国外p o l l i n g 方式的通信 规约进入国内应用领域。国外引进工程使用的p o l l i n g 规约有：d 3 0 ， 浙江大学电气工程学院硕士学位论文 1 8 0 1 ，u 4 f ，i e c 6 0 8 7 0 s 1 0 l 等。p o l l i n g 方式在数据传输中的技术优势 明显，加上电网的发展，原有的c d t 规约的缺陷日益凸现，需要引用 新的、先进的规约，走国际标准化道路。 为了使我国尽快采用国际标准传输远动信号，1 9 9 7 年原电力部颁 布了非等效采用匝c 6 0 8 7 0 5 1 0 1 规约的国内版本d l t6 3 4 1 9 9 7 ，并在 1 9 9 8 年的桂林会议上进行了宣贯l 引。d l t6 3 4 1 9 9 7 在编写过程中，强 调要结合我国国情，因此在广泛征求意见的基础上对i e c 6 0 8 7 0 。5 1 0 1 进行了有选择性的修改。但是国产化了的新规约在实际应用中效果并不 好【5 6 1 ，这也暴露出我们对规约理解和应用经验的不足。之后，我们在引 用国际标准时都采取“等同采用胗的策略，明确指出等同采用i e c 的基 本标准和配套标准有利于更好地贯彻标准，实现自动化系统设备的互操 作性1 4 7 1 。 1 9 9 9 年国家经贸委以等同采用匝c 6 0 8 7 0 5 1 0 3 规约的方式颁布了 国内版本d l t6 6 7 1 9 9 9 ，并在2 0 0 0 年的南昌会议上进行了宣贯，该规 约为继电保护( 间隔层i e d ) 设备与变电站层设备间的数据传输通信规 定了标准。2 0 0 0 年以等同采用i e c 6 0 8 7 0 5 1 0 2 规约的方式颁布了我国 电力行业标准d l ，t7 1 9 2 0 0 0 ，该标准为电力系统的电能计量传输规约。 近年来，我国制定了一系列配套标准，它们是： d l t 6 3 4 1 9 9 7 基本远动任务配套标准( n e qi e c 6 0 8 7 0 5 1 0 1 ：1 9 9 5 ) d l t 7 1 9 2 0 0 0 电力系统电能累计量传输配套标准( i d t i e c 6 0 8 7 0 - 5 一1 0 2 ：1 9 9 6 ) ： d l t 6 6 7 1 9 9 9 继电保护设备信息接口配套标准( i d t i e c 6 0 8 7 0 5 - 1 0 3 ：1 9 9 7 ) ； d l t 6 3 4 5 1 0 1 2 0 0 2 i e c 6 0 8 7 0 5 1 0 l ：2 0 0 2 基本远动任务配套标准 ( 替代d l t 6 3 4 一1 9 9 7 ) ， d l t 6 3 4 5 1 0 4 2 0 0 2 ；远动设备与系统第5 部分：传输规约第 1 0 4 篇：采用标准传输协议集的姬c 6 0 8 7 0 5 1 0 l 网络访问( i d t i e c 6 0 8 7 0 5 1 0 4 ：2 0 0 0 ) 。 在通信规约实际应用进程中，由于不同厂家对规约的理解上差异和 执行标准严谨程度的差别，造成不同厂家自动化设备互联互操作困难， 浙江大学电气工程学院硕士学位论文 给自动化系统联调带来沉重的负担。为了缓解这种矛盾，一时间纷纷推 出区域性的规约执行细节，典型的有华东1 0 l 规约执行细则，广州1 0 l 规约执行细则等。这种有针对性地对规约执行进行具体的规定，虽然有 违“一个世界，种技术，一个标准一的愿意，但在工程的实施方面还 是发挥了积极作用。 变电站间隔层i e d 设备的数据通信规约的应用情况走过一段相对 特殊的历程。匝c6 0 8 7 0 5 1 0 3 继电保护设备信息接口配套标准在国内 颁布以前，变电站i e d 设备通信尚无统一标准，但微机技术已经在保护 测控装置中大量应用，出现通信标准的规划滞后于自动化系统开发的状 况。各个厂家在缺少约束的情况下，各显神通，形成自己独享的通信机 制。也许考虑市场占有的的因素，不同厂家的通信机制几乎没有互联互 操作能力，形成了各厂家的私有协议占主要比例的格局。1 9 9 9 年我国等 同采用砸c 6 0 8 7 0 5 1 0 3 规约，是为了在变电站实现不同继电保护设备 ( 或间隔单元) 和控制系统之间通信标准的一致，达到互操作的目的。 在2 0 0 1 年自动化年会上大力宣贯，要求统一应用i e c 6 0 8 7 0 5 1 0 3 规约， 试图改变搿群雄割据，各自为政的混乱局面。但i e c 6 0 8 7 0 5 系列标 准适用于采用比特编码串行数据传输、监视和控制广域分布过程的远动 设备及系统f 3 钉，具有局限性。当以太网推行时，i e c 未象颁布i e c 6 0 8 7 0 5 1 0 4 一样及时推出匝c 6 0 8 7 0 5 1 0 3 规约的网络应用，也许i e c 已经考 虑在变电站要执行i e c 6 1 8 5 0 标准。这种情况下，变电站i e d 以太网通 信应用又出现了一次“通信规约 的真空，失去约束的各自动化设备厂 家又纷纷“揭竿而起一，推出监控系统的私有协议，再一次掀起自成一 体的浪潮，催生出诸多的“网络1 0 3 规约一。典型的有：南瑞继保公司 的 南瑞继保变电站以太网传输层规范和 南瑞继保变电站通信应用 层规范；南瑞科技公司的电力系统实时数据通信应用层网络规约； 许继电气公司的 0 0 0 3 ，突发的变化遥测； 2 1 浙江大学电气工程学院硕士学位论文 厂站地址= 2 60 0 ( 2 个字节) = 0 0 2 6 ( 厂站地址3 8 ) 3 个遥测量： 稃l 信息对象地址( y c 序号) 4 91 f0 0 ( 3 个字节) = 0 0 1 f 4 9 ( h ) = 8 0 0 9 ，值( 5 字节) = f 32 d9 f4 2o o = 4 2 9 f 2 d f 3 = 7 9 5 8 9 ； # 2 信息对象地址( y c 序号) 4 ai f0 0 ( 3 个字节) = 0 0 1 f 4 a ( h ) = 8 0 1 0 ，值( 5 字节) = 0 20 ff o3 eo o = 3 e f o o f 0 2 = o 4 6 8 8 6 ； # 3 信息对象地址( y c 序号) 5 6l f0 0 ( 3 个字节) = 0 0 l f 5 6 ( h ) = 8 0 2 2 ，值( 5 字节) = 8 0f 84 74 20 0 = 4 2 4 7 f 8 8 0 = 4 9 9 9 2 6 。 i e c 6 0 8 7 0 5 1 0 4 规约遥测量表示格式有三种：规一化值，浮点数， 标度化值。实际应用中推荐使用i e e e 5 7 4r 3 2 。2 3 短浮点数格式，遥测 数据由3 个字节的信息元素地址+ 4 个字节的浮点数+ 1 个字节的品质 位组成。r 3 2 2 3 短浮点数格式如图2 一1 2 所示： 3 23 1 2 42 3 l s指数位e 小数位 ol o o o o l o lo o l l l l l l o l 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 图2 一1 2 i e e e 5 7 4l b 2 2 3 短浮点数格式 数值计算：值= ( 1 ) 符号位x 【1 + ( 有效位胪) 】2 ( 撇位- 1 2 乃 ( 2 一1 ) 计算举例： 4 2 9 f 筋f b = ( 0 ) 符号位【l + ( o d 川lll o l o o l o ll 川l o ll 2 嘲x2 1 3 2 1 2 乃 = ( 1 + l f a 5 f b ，8 0 0 0 0 0 ) 2 6 = ( 1 + 2 0 7 4 1 0 7 愿3 8 8 6 0 8 ) 6 4 = 1 2 4 7 2 5x 6 4 = 7 9 8 2 4 2 5 3 遥信信息传输 主站与厂站端双方建立t c p 连接后，首先进行初始化工作，完成 数据同步更新。之后。遥信信息按“先送不带时标的信息，后送带时标 的信息 的规则主动上送新发生的遥信事件。报文举例如下： 不带时标单点信息：6 81 20 8o o1 80 80 l0 20 30 0l c0 0b 80 20 00 0 b 90 20 00 1 2 2 浙江大学电气工程学院硕士学位论文 报文解析： a p c i = 6 81 2d 80 0180 8 发送序号：0 8o o = 4 ，接收序号：1 80 8 = 1 0 3 6 ； a s d u = o l0 20 30 0l c0 0b 80 2o oo ob 90 20 00 1 类型标识= 0 1不带时标单点信息； 可变结构限定词= 0 2 ，s q = o ，后面有2 个单个的遥信事件( 不是 依序排列的) ； 传输原因= 0 3o o ( 2 个字节) = 0 0 0 3 ，突发的遥信事件； 厂站地址= 1 co o ( 2 个字节) = 0 0 l c ( 厂站地址2 8 ) 2 个遥信事件： 第一个遥信：遥信序号= 0 0 0 2 8 8 ( h ) = 6 9 6 ；状态：分；品质；无异 常。 第二个遥信：遥信序号= 0 0 0 2 8 9 ( h ) = 6 9 7 ；状态：合；品质：无异 常。 不带时标单点遥信信息由3 字节的信息元素标识+ l 字节的带品质 描述词的遥信状态组成。 带品质描述词的单点信息格式： 8765432l n ts bb lr e si 也sr e ss p i s p i ：0 2 开；i = 合 带品质描述词的双点信息格式： 87654321 i vn ts bb ll 疆sr e sd p i - 2d p i 1 d p i ：0 1 = 开；1 0 = 合；0 0 = 不确定或中间状态，1 1 = 不确定 带7 字节时标的单点信息：6 8l50 a0 0180 8l e0 10 30 0l c0 0b 8 0 20 00 07 0a 22 20 b0 a0 40 8 报文解析： a p c i = 6 81 50 a0 01 80 8 2 3 浙江大学电气工程学院硕士学位论文 发送序号：o o o a = 5 ，接收序号：1 80 8= 1 0 3 6 ； a s d u = l eo l0 30 0l c0 0b 80 2o oo o7 0a 22 2o bo a0 40 8 类型标识= i e带7 字节时标的单点信息； 可变结构限定词= o l ，s q = o ，后面有1 个单个的遥信事件； 传输原因= 0 3o o ( 2 个字节) = 0 0 0 3 ，突发的遥信事件； 厂站地址= l c0 0 ( 2 个字节) = 0 0 l c ( 厂站地址2 8 ) 第一个遥信：遥信序号= 0 0 0 2 8 8 ( h ) = 6 9 6 ；状态：分；品质：无异 常。 时标：2 0 0 8 年4 月l o 日1 1 时3 4 分4 1 秒5 8 4 毫秒 带7 字节时标的单点信息由3 字节的信息元素标识+ l 字节的带品 质描述词的遥信状态+ 7 字节时标组成。 七字节时标f 5 8 i 组成及其含义如图2 一1 3 所示： 87654321 范围 毫秒 磐 o 一5 9 9 9 9 2 1 5 毫秒 2 8 i vr e s l2 5 分 2 0o 一5 9 s ur e s 2 时 2 0 o 一2 3 2 2 星期的天 2 02 日 2 01 7 3 l r e s 32 3 月 2 0 1 1 2 r e s 42 6 年 2 do 一9 9 ! o 一有效、l 一无效。s u ：夏时制o 一标准时间；l 一夏时制。r e s 备用 图2 一1 3 七字节时标组成及各标志位含义 2 5 4 遥控过程的信息交换与功畿实现 i e c 6 0 8 7 0 5 1 0 4 规约的遥控过程遵循。遥控选择，返校，执行 的 步骤。返校方式为遥控信息的“镜像一传输，利用传送原因的肯定或否 定来标注返校的结果。遥控过程报文举例如下： 遥控选择( 单点遥控命令) ： 6 80 e0 c0 8c 4f f2 d0 10 60 0l c0 0 c d3 6o o8 5 报文解析： 浙江大学电气工程学院硕士学位论文 a p c i = 6 8o e o c0 8c 4f f 发送序号：0 8 0 c = 1 0 3 0 ，接收序号：f f c 42 3 2 7 3 8 ； a s d u = 2 do l0 60 0l c0 0c d3 6o o8 5 类型标识= 2 d单点遥控命令； 可变结构限定词= 0 1 ，s q = 0 ，后面有1 个遥控命令； 传输原因= 0 60 0 ( 2 个字节) = o 0 0 6 ，激活； 厂站地址= l c0 0 ( 2 个字节) = 0 0 1 c ( 厂站地址2 8 ) 第一个遥控：遥信序号= 0 0 3 6 c d ( h ) = 1 4 0 2 9 ；遥控控制字= 8 5 ：短 脉冲输出，遥控合闸选择命令。 遥控返校( 单点遥控命令) ： 6 80 ec 4f f 0 e0 82 d0 l0 70 0l c0 0 c d3 60 08 5 报文解析： a _ p c i = 6 80 ec 4f fo e0 8 发送序号：f f c 4 = 3 2 7 3 8 ，接收序号：0 8 0 e = 1 0 3 l ； a s d u = 2 d0 10 70 0l c0 0c d3 6o o8 5 类型标识= 2 d单点遥控命令； 可变结构限定词= 0 l ，s q = 0 ，后面有1 个遥控命令； 传输原因= 0 7 0 0 ( 2 个字节) = 0 0 0 7 ，激活肯定确认； 厂站地址= l c0 0 ( 2 个字节) = o o l c ( 厂站地址2 8 ) 第一个遥控：遥信序号。0 0 3 6 c d ( h ) = 1 4 0 2 9 ；遥控控制字= 8 5 ：短 脉冲输出，遥控合闸选择命令( 镜像信息返送) 。 遥控执行( 单点遥控命令) ： 6 8o eo e0 8c 8f f2 do l0 60 01 c0 0 c d3 6o o0 5 报文解析： a p c i = 6 80 e0 e0 8c 8f f 发送序号：0 8 0 e = 1 0 3 l ，接收序号：f f c 8 = 3 2 7 4 0 ( 中间传送 过其它信息) ： a s d u = 2 do l0 60 0l c0 0c d3 60 00 5 类型标识= 2 d单点遥控命令； 可变结构限定词= 0 l ，s q = 0 ，后面有1 个遥控命令； - 2 5 浙江大学电气工程学院硕士学位论文 传输原因= 0 6 0 0 ( 2 个字节) = 0 0 0 6 ，激活； 厂站地址= l co o ( 2 个字节) = o o l c ( 厂站地址2 8 ) 第一个遥控：遥信序号= 0 0 3 6 c d ( h ) = 1 4 0 2 9 ；遥控控制字= 0 5 ：短 脉冲输出，遥控合闸执行命令。 遥控执行确认( 单点遥控命令) ：6 80 ec 8 f fl o0 82 do l0 70 0l c 0 0c d3 60 00 5 报文解析： a p c i = 6 8o ec 8 f fl o0 8 发送序号：f f c 8 = 3 2 7 4 0 ，接收序号：0 8 1 0 = 1 0 3 2 ； a s d u = 2 d0 l0 7o ol c0 0c d3 60 00 5 类型标识= 2 d单点遥控命令： 可变结构限定词= o l ，s q = 0 ，后面有1 个遥控命令； 传输原因= 0 7 0 0 ( 2 个字节) = 0 0 0 7 ，激活肯定确认； 厂站地址= l co o ( 2 个字节) = o o l c ( 厂站地址2 8 ) 第一个遥控：遥信序号= 0 0 3 6 c d ( h ) = 1 4 0 2 9 ；遥控控制字= 0 5 ：短 脉冲输出，遥控合闸执行命令( 镜像信息确认) 。 传送原因字节格式： tp n65432l 1 6 8每个系统任选( 源发站地址) t ：测试；o 一未试验，l 一试验；p n ：o 一肯定确认，l 一否定确认。 单点遥控命令控制字格式： 8765432l s e q u r e ss c s s c s ：单命令，0 = 开，1 = 合。 q u ：0 = 无另外的定义； 1 = 短脉冲持续时问( 断路器) ，持续时间由被控站内的系统参 数所确定； 2 = 长脉冲持续时间，持续时间由被控站内的系统参数所确定； 新文学电气工程学院硬士学位论文 3 = 持续输出。 4 3 1 ：保留 s 厄：o = 执行，1 = 选择 取点遥控命令控制字格式 s7654321 【s 厄o ud c s 2d c s - l d c s ：双命令，0 1 = 开，1 0 = 台，0 0 = 不允许，1 l = 不允许。 2 6 案例分析 2 61 应用屡控制信息异常 衢州电力局2 2 0 k v 仙霞变电所与远方主站的i e c 6 0 8 7 0 5 一1 0 4 规约 通信存在偶发性的“假在线”现象，通信连接正常但不传送实时数据。 通过现场对异常通信过程的琢踪捕捉获取了“假在线”通信过程的报 文如图2 一1 4 所示： 3 h * 芦瑚一联生翻d 耻3 _ 用h 矗地薯卦舢甑n 一 # 0 b 粕目矬捌自* t 喇月 封i0 h 川u * * * t 6 t 眦t0 洲d t l踟”1 占们 斑#”目1 0 * 1 u * 哪踟s p 口t as t r m te1 5 雌 1 c 1 口州13u * 戤* t e s t m ls t o p 。t0s m t o t 02 。) w 7 删5 i 瞄”n 1 n * ”3u 蛐* w 嘲s t 钟 as 胪t 。t 0批w 7 1 1 0 ：z * i 触1 n ”* 1 131 0 ”* ”u * t * s t m 2s m 。0 t 0s t 嵋_ _ d t _ 。柳* 1 9 1 e 2 3 麟t1 口h o ”* ”u * r h t h t m l t o5 0 tom 1 5 m 1 2 5 1 n i l ，5 ”3m n u * 蚴t e 5 t m 0s p o t ns 忡t d d挪* ”蚴” 街；1 n1 3 u b n t e 5 t m ls t o p o t0 j t 矾t d t m ：i m ”j r1 n * ”川，3u 氆e s t m 0s m p o t a 删乃r 踟 ”女1 7 1 龅”3 3 搴。 i c3 3 * u * 龌从t 5 t m ls t 0 9 0 t01 t a r 叶c 拱7 * 1 ，nt ，嗽1 口”1 ”1 0 nu * t e s t m ls t 。p d t 0 ”h t 刖9 1 j 强1 0 nt c 删u 懈m e s t m ls t o p d t 口s c删”t m ” 搬 1 。 1 0 * 1 t 3u 蛳t e 5 t m l 涮t 0s 啪t 口姗 1 5 口3 洲 i 嫩m n * ”1 0 7 3 u k * t 5 t 吼2s t 0 帕r n ” r t 矿c j 盯0 ”0 3 日* 5 图2 一1 4 仙爱娈监控系统前置机“假在线。通信过程报文记录界面 分析通信过程的报文，可以清晰地对“骰在线”原因作出判断：数 浙江大学电气工程学院硕士学位论文 据传输启动控制的差错是“假在线竹的症结所在。i e c 6 0 8 7 0 5 一1 0 4 标准 明确规定：控制站( 例如，a 站) 利用s t a r t d t ( 启动数据传输) 和 s t o p d t ( 停止数据传输) 来控制被控站( b 站) 的数据传输。当连接 建立后，连接上的用户数据传输不会从被控制站自动激活，即当一个连 接建立时，s t o p d t 是缺省状态。在这种状态下，被控站并不通过这个 连接发送任何数据，除了未编号的控制功能和对这些功能的确认。控制 站必须通过这个连接发送s t a r t d t 激活指令来激活这个连接中的用户 数据传输。被控站用s 嘲d t 确认响应这个命令。如果s t j 6 舢d t 没 有被确认，这个连接将被控制站关闭。这意味着站初始化后，s t a r t d t 必须总是在来自被控站的任何用户数据传输( 例如：总召唤信息) 开始 前发送。任何被控站只有在发送s 吖浓t d t 确认后才能发送待发用户数 据f 5 射。 正是由于控制站( 调度主站) 未能正确的应用u 帧的s t a r t d t 命 令，导致被控站( 仙霞变监控系统) 未能启动数据传输。调度主站在发 现网络通信异常的情况下，要自动进行断开、再重薪连接的操作。在重 新连接的初始工作完成后，发送s t a r t d t 命令的方式存在问题，其中 多余的t e s t 帧干扰了数据启动传输的命令交换，陷入了“假在线修的 循环。针对这个情况，我们采取了相应的措施，积极防御“假在线修情 况的发生，取得了良好的效果。 2 6 2 数据流控制失效 衢州电力局新建l l o k v 金畈变电站，在系统调试期闻发现与远方主站的 i e c 6 0 8 7 0 5 一1 0 4 规约通信存在异常现象，主要表现形式是通信连接不可靠， 频繁中断。该缺陷给自动化系统的信息联调工作带来障碍，直接