IEC608705104远动规约应用中的常见工程问题

IEC60870-5-104远动规约应用中的常见工程问题摘要：根据当前国内IEC60870-5-104远动规约不良应用状况，再结合湖南500kV电网集控自动化系统中IEC60870-5-104远动规约一次通讯异常案例，剖析了出现该远动规约通讯异常的内在原因，并针对上述原因进行具体整改。经实际测试表明，规约通讯恢复正常。关键词：远动规约IEC60870-5-104数据传输电网集控Abstract:BasedonthecurrentdomesticIEC60870-5-104remoteStatutethebadapplicationstatus,combinedHunan500kVpowergridcentralizedcontrolautomationsystemsIEC60870-5-104remoteStatutetimecommunicationsabnormalcases,analyzedtheemergenceofthetelecontrolprotocolcommunicationerrorunderlyingreasons,andforthesereasonsspecificrectification.ActualtestsshowthattheStatuteofcommunicationbacktonormal.Keyworks:TelecontrolprotocolIEC60870-5-104DatatransmissionGridcentralizedcontrol中图分类号：N37文献标识码：A文章编号：前言随着电力通信网的发展，大容量、高质量的光纤通信环网己基本覆盖到变电站1，为数字网络通道在变电站自动化系统，以及在变电站到调度自动化系统应用提供了技术基础。IEC60870-5-104协议作为一种国际标准协议，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，非常适合500kV及以上电压等级变电站集控自动化系统。目前，虽然国内许多电力设备厂家支持IEC60870-5-104协议，但由于部分开发人员对IEC104规约中部分参数理解上存在偏差，造成没有正确使用APCI（应用规约控制信息）2。另外，一些参数在工程方面考虑(或经验)上仍有所欠缺，难免造成应用过程中出现一些异常，尤其在不同厂家设备间通信时，可能出现问题更明显。2IEC60870-5-104应用中存在的问题从各种IEC60870-5-104应用中存在的问题主要如下：总召期间的传输规则不妥，没有将遥信变位、遥控返校等优先上传，造成该期间遥信不能正常上传到主站；变化遥测未采用及时上传，而是采用定时全部（如5s）上送一次；网络正常，大量并发数据上传时，仍出现大量数据丢失；出现发送报文序号不一致（跳帧）时，程序没有自动中断链路，再重新链接；子站上传数据时，不管是否收到主站的确认帧，一有数据就不停地上传，主站侧根本有时无法完全接收到数据，造成数据丢失；主站侧未在接收到一定数量（如：8帧）I格式报文后，立即给子站发送S格式确认帧，而是定时（如：1s）给子站发生确认帧，这样子站即使有数据也不能及时上送，影响了数据的实时性；总召数据组织策略不妥，帧与帧之间的延时间过长，如延时180ms等等。IEC60870-5-104相关知识34IEC60870-5-104规约中的三种类型的控制域格式是用于编号的信息传输（I格式）、编号的监视功能(S格式)和未编号的控制功能（U格式）。控制域第一个八位位组的第一位比特二。定义了I格式，I格式的APDU（应用规约数据单元）常常包含一个ASDU（应用服务数据单元）。控制域第一个八位位组的第一位比特=1，且第二位比特=0定义了S格式，S格式的APDU只包括APCI（应用规约控制信息），S格式只包括接收序列号而无发送序列号。在主站端和子站RTU端进行通信时，接收方可以使用S格式报文（当有应用服务单元需要发送给对方时，可使用I格式报文）对已接收到的I格式报文进行确认，以免发送方超时收不到确认信息而重新建立TCP连接。这就存在一个接收方收到多少个I格式报文进行一次确认的问题，以及发送方应在多少个I格式报文未得到确认时停止发送数据。IEC60870-5-104规定了两个参数k和w，其中k表示发送方在有k个I格式报文未得到对方的确认时，将停止数据传送，w表示接收方最迟在接收了w个I格式报文后应发出认可；IEC60870-5-104规定k和w的默认值分别为12个APDU和8个APDU。4原因分析及其整改措施4.1报文序号出现不连续后，未重新建立链路（1）原因分析IEC104规约通讯双方出现I格式报文序号批量不连续（跳帧）时，主站和子站发现有跳帧的现象都应该有出错处理机制，双方没有立即主动中断链路，这样可能造成数据进一步丢失，尤其当通讯双方参数未匹配时，情况将更加严重。如：未被确认的I格式APDU的最大数目k（发送状态变量和接收序号的最大差值）和最迟确认APDU的最大数w（最迟接受到w个I格式的APDU后给出确认）值未设置时，在大量数据传输时，丢失数据现象将更严重。2008年8月，笔者单位曾出现过上述问题，导致变电站的异常信号未能及时发现，在主站集控系统定期执行总召命令后才发现。（2）整改措施IEC104规约中规定当报文序号发生不连续后（跳帧）时，通讯双方发现有跳帧的现象都应该有出错处理机制，立即主动中断链路，此时发送方或接收方应关闭现在的TCP连接，然后再重新建立新的TCP连接，并在新的TCP连接上重新开始会话过程，采用这种措施对于通道状况良好下的通讯，有助于提高传输数据的可靠性，但对于通道状况的环境，容易造成链接频繁中断与建立。4.2发送和接收之间不同步，双方缺乏传输协调机制（1）原因分析通讯双方未缺乏传输协调机制，发送方和接收方各自为政，没有严格参照IEC104中的相关规定，造成传输大量数据时，出现大量数据丢失现象。如：通讯双方均不符合规约规定，未被确认的I格式APDU的最大数目k=12（发送状态变量和接收序号的最大差值）和最迟确认APDU的最大数w=8（最迟接受到w个I格式的APDU后给出确认）值不匹配，子站一旦有上传数据就往主站上传，而主站侧不关注子站发送多少数据过来，均定期1s向子站发生S格式确认帧，通讯双方缺乏恰当的传输协调机制，没有实现发送和接收之间的同步，这样在在大量并发数据需上传时，可能造成主站接收缓冲区数据溢出，存在出现丢失数据的隐患。2008年8月，笔者单位曾出现过上述问题，造成大量二次保护动作信号丢失。（2）整改措施通讯双方根据工程实际情况，探索出适合本工程的最佳k、w值，或参照IEC104默认值进行设置。4.3平衡传输方式和非平衡方式混淆IEC60870-5-104规约是支持平衡传输的，即主站