２０１０年６月 太原大学学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｔａｉｙｕａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｖｏ１．１ｌＮｏ．２ ＳｕｍＮｏ．４２ 第１１卷第２期总第４２期 文章编号：１６７１—５９７７（２０１０）０２—０１３１—０３ ＩＥＣ６Ｏ８７０—５—１ ０４传输规约 如何实现远动技术网络化 葛江波 （山西省临汾供电分公司，山西摘临汾０４１０００） 要：在调度自动化系统中，远动子系统可以采用ＩＥＣ６０８７０—５—１０４传输规约通过Ｉｎｔｅｍｅｔ网络访问 进行数据传输。这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，充分利用了 Ｉｎｔｅｍｅｔ技术进行调度，与以前的远动技术相比，更加可靠、简单，经济。 关键词：电网调度；远动通讯；调度自动化；１０４规约 中图分类号：ＴＭ９３０ 文献标识码：Ａ １电网调度自动化系统的发展 的主站配置与另一个非冗余的主站配置如图１ 所示。 １０１应用层 传输接口 ＴＣＰ／ＩＰ 电网调度自动化系统的发展已经历了三代， 其结构可以归纳为主机终端结构、客户一服务器 结构和功能分布式结构。第三代采用了先进的 开放分布式ＥＭＳ ＩＭＳ系统已经发展了１０年。 终竭 ｔ 统 ｔ １０１应用层 传输接口 主站 ＴＣＰ／ＩＰ 局域网接口 路由器（Ｘ．２５。ＦＲ，ＩＳＤＮ．．） 目前发展趋势集中在将计算机高可用性技术应 用于调度自动化系统、基于ＩＥＣ６１９７０系列标准 的数据结构和数据交换以及电力专用Ｉｎｔｅｒｎｅｔ网 络的广泛使用。电网调度远动技术的网络化在 电网调度自动化领域将成为一种新的趋势。 ＩＥＣ６０８７０—５—１０４传输规约是在ＩＥＣ１０１ 规约基础上，采用专用Ｉｎｔｅｒｎｅｔ网络进行调度通 ！！＝＼、 ： ：！ 路由器（ｘ＿２５，ＦＲ，ＩＳＤＮ．．） 路由器（ｘ．２５，ＦＲ，ＩＳＤＮ．．） 局域网接口 １局域网接口 ＴＣＰ／ＩＰ ‘ ＴＣＰ／ＩＰ 讯的协议标准，它替代了传统的串口通讯机制。 目前网络传输采用ＩＥＣ６０８７０—５—１０４、ＴＡＳＥ．２ 和ＤＬ／Ｔ４７６传输规约，而ＩＥＣ６０８７０—５～１０４当 传输接口 １０１应用层 终 §统 传输接口 １０１应用层 子站 无冗余 冗余 图１总体架构 属最佳选择。本文所要讨论的就是如何在电网 调度自动化系统中采用ＩＥＣ６０８７０—５—１０４传输 规约来实现远动技术网络化。 ２采用ＩＥＣ６０８７０—５—１０４规约系统体系 结构的组成 使用单独的路由器有如下优点： １．在终端系统中不需要网络特定软件；２．在 终端系统中不需要路由功能；３．在终端系统中不 需要网络管理；４．从远动专业制造厂获得的终端 系统的手段；５．在非专业特定领域的制造厂处获 ＩＥＣ６０８７Ｏ一５—１０４规约标准定义了开放的 得单独的路由器手段，以适应不同的网络；６．网 ＴＣＰ／ＩＰ网络接口的使用，其中，网络类型包含传 络类型改变仅仅需要改变路由器类型，不会影响 输ＤＬ／Ｔ ６３４．５１０１—２００２ ＡＳＤＵ的远动设备的 终端系统；７．特别适合于和ＩＥＣ６０８７０—５—１０１ 局域网。包含不同广域网类型如ｘ．２５、帧中继 致的已有的终端系统的转换。 一（ＦＲ）、综合范围数据网络（ＩＳＤＮ）的路由器可通 ３用ＩＥＣ６０８７０—５—１０４传输规约实施网 过公共的ＴＣＰ／ＩＰ一局域网接口互联，一个冗余 络访问的主要功能的介绍 收稿日期：２０１０—０４—２３ 作者简介：葛江波（１９７３一），男，山西省临汾供电分公司，工程师，从事调度自动化专业工作。 ・ １３１ ・ 用ＩＥＣ６０８７０—５—１０４传输规约实施的网络 式）和不计数的控制功能（Ｕ格式）。控制域的信 访问有以下主要功能： 息暂不处理。 （１）安全传输功能。利用Ｉ格式，Ｕ格式报文 （４）端口号：每一个ＴＣＰ地址由ＩＰ地址和端 实现防止报文丢失和报文重复传输； 口号组成，用于本标准的端号口为２４０４。主站 （２）实时传输功能。与ＩＥＣ１０１规约所实现 和子站均可作为客户端或服务端。的类似，不过在ＩＥ（）６０８７０—５—１０４中不召唤１ 级、２级数据，子站主要通过定时发送全数据； ４．３ 用协议控制信息的定义（ＡＰＣＩ） 传输层（ＴＣＰ层的用户）是一个定向流接口， （３）Ｎ试功能。利用Ｕ格式报文建立主站和 它没有为ＩＥＣ ６０８７０—５—１０１中的ＡＳＤＵ定义 子站的测试握手信号； （４）启停功能。利用Ｕ格式报文建立启／停 传输控制机制； （５）故障续传功能。链路故障后采用的新的 链路实现断点续传，搜寻链路故障时段内发电生 产的历史信息； （６）校时功能。由于网络传输的时间不确定 性，子站段采用ＧＰＳ校时。 （７）多线程功能。多线程技术实现对每个子 站端口并行实时采访。 ４规约软件实现方案的分析 ４．１ ＴＣＰ／ＩＰ层软件方案分析 图２示出了利用ＵＮＩＸ网络套接字编程，在 系统ＴＣＰ／，ＩＰ协议栈的基础上，通过网络路径传 输ＩＥ ０８７０—５—１０４规约格式的数据。 ４．２ ＩＥＣ１０４—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 ３４．５． 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ＡＰＤＵ— ＭＡＸ＝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 ・１３２・ 任何启动或者停止机制。为了检测到ＡＳＤＵ的 启动和结束，每个ＡＰＣＩ包括下列的定界元素：一 个启动字符；ＡＳＤＵ的规定长度；控制域（见图 ２）。一个完整的ＡＰＤＵ（或者，出于控制目的，仅 仅是ＡＰＣＩ域）也是可以被传送的（见图３）。 起始字６８Ｈ Ｊ｝ ＡＰＤＵ长度（最大，２５３） Ｌ 控制域八位位组１ 控制域八位位组２ ＡＰ ＣＩ 控制域八位位组３ 度 控制域八位位组４ ， ＡＰ ＤＩＪ Ｉ ＩＥＣ ６０８７０—５—１０１和ＩＥＣ ６０８７０－５—１０４定义的ＡＳＤＵ ＡＳ ＤＵ Ｉ 图２远动配套标准的ＡＰＤＵ定义 起始字６８Ｈ ＡＳＤＰ长度 控制域八位位组１ ＳＴＡＲＴ ６８Ｈ定义了数据流中的起点。 ＡＰＤＵ的长度定义了ＡＰＤＵ体的长度，它包 括ＡＰＣＩ的四个控制域八位位组和ＡＳＤＵ。第一 个计数八位位组是控制域的第一个八位位组，最 后一个计数八位位组是ＡＳＤＵ的最后一个八位 位组。ＡＳＤＵ的最大长度在２４９以内，因为 ＡＰＤＵ的域长最大值是２５３（ＡＰＤｕ最大值＝２５５ 减去启动和长度八位位组），控制域的长度是４ 个八位位组。三种类型的控制域格式用于执行 编过号的信息传输（Ｉ格式），编过号的监管功能 （Ｓ格式）和未编号的控制功能（ｕ格式）。 ４．４应用规约数据单元报文基本结构 应用服务数据单元由数据单元标识符和一 个或多个信息对象所组成。数据单元标识符在 所有应用服务数据单元中常有相同的结构，一个 应用服务数据单元中的信息对象常有相同的结 构和类型，它们由类型标识域所定义。 数据单元标识符的结构如下： 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 （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； 规约数据单元以后确认。 控制域的第一个８位位组的第１位为零，定 （４）两个８位位组表示应用服务数据单元公 义了Ｉ格式。Ｉ格式应用规约数据单元常常包含 （３）两个８位位组表示传送原因； 共地址； （５）三个８位位组表示信息体地址。 报文类型标识如表１和表２所示。 表１在监视方向的过程信息 报文类型 描述 标识符 １ 单点信息 Ｍ—ｓＰ～ＮＡ—ｌ ９ 测量值，归一化值 Ｍ—Ｍ —ＮＡ １ １５ 累积量 Ｍ ＩＴ ＮＡ １ 表２在控制方向的系统命令 报文类型 描述 标识符 １００ 总召唤命令 Ｃ—ＩＣ～ＮＡ～１ １０１ 计数量召唤命令 Ｃ—ＣＩ—ＮＡ～１ １０３ 时钟同步命令 Ｃ—Ｃｓ～ＮＡ一１ 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，如图 ４所示。 Ｂｉｔ ８ ７ ６ ５ ４ ３ ２ １ 图４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。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。 ４．５ ＩＥＣ６０８７０—５—１０４规约的过程描述 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，下行控制命令有总 召唤、计数量召唤和时钟同步命令。 ４．６关键技术和解决方案 （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 应用服务数据单元。Ｉ格式的控制信息见图５。 发送序号Ｎ（Ｓ）ＬＳＢ１ ０ ＭＳＢ 发送序号Ⅳ（ｓ） 接受序号＾『（ ＬＳＢ１ ０ ＭＳＢ 接受序号Ⅳ（廊 图５ Ｉ格式 ２）报文 若报文为６８ ４ ０１ ００ ００ ０２，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，直到收到和它自己的发送序 号一样的接收序号，该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，此 时方可删除缓冲区里已正确传送过的ＡＰＤＵ。 （２）链路故障后采用续传方式搜寻历史数据 解决方案是利用ＴＣＰ／，ＩＰ协议实现故障后续 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。 （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结束语 本文介绍的ＩＥＣ６０８７０—５—１０４传输规约是 在ＩＥＣ１０１规约基础上，采用专用Ｉｎｔｅｒｎｅｔ网络进 行调度通讯的协议标准，它替代了传统的串口通 讯机制，实现了多个端口线程并发接收数据。 参考文献： ［１］ＤＬ／Ｔ ６３４—１９９７／ＩＥＣ８７０—５～１０１：１９９５．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］． （下转第１４２页） ・１３３・ 收集整理理论线损计算资料，经常分析线损变化 进行调整，将同一等级用户的用电情况均衡的分 情况及原因，为制定降损方案和年、季度线损计 配到三相中，力求做到线路上平衡、线段上平衡、 划指标提供依据。 ４．４提高农村电网售电的准确性 小区域就地平衡。 ５结束语 严格抄、核、收电费制度，加强对抄表员、检 估抄等现象的发生，对用电量大的用户要在每月 农村电网的降损节能是较为复杂的系统工 降损节能，既要从微观上抓好各个环节具体的降 定员、用电监查员的管理，防止错抄、漏抄、少抄、 程，其中既有技术因素，又有管理因素，为了搞好 最后一天的２４点、变电所与用户端同时抄录用 损措施，又要从宏观上加强。因此，农网降 电量，对其它一般用户分别在逐月的固定日期进 损节能既要抓硬件投入即电网建设、改造线路、 行抄录。 增加无功补偿等，又要抓软件即管理投人，只有 ４．５加强三相负荷平衡管理 二者密切配合整体联动，才能取得最佳成效。 要求供电所作好三相负荷平衡检查，不定期 进行负荷测试，并作好记录，同时对不平衡负荷 ［责任编辑：王琨］ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｒｅｄｕｃｉｎｇ Ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｎｓｅｒｖｉｎｇ Ｅｎｅｒｇｙ ｏｆ Ｒｕｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ Ｎｅｔ ＣＨＡＮＧ Ａｎ・ｍｉｎ，ＨＵ Ｘｉｎｇ－ｗａｎｇ （Ｒｕｉｅｈｅｎｇ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｂｒａｎｃｈ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｒｕｉｅｈｅｎｇ，Ｓｈａｎｘｉ，０４４６００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｏｆ ｒｕｒａ１ ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ ｎｅｔ ｉｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｗａｙ ｆｏｒ ｔｈｅ ｒｕｒａｌ ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅｉｒ ｂｅｎｅｆｉｃｉａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ．Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ａｎａｌｙｓｅｓ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｉｎ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｌｉｎｅ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｏｆ ｒｕｒａｌ ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ ｎｅｔ ａｎｄ ｅｘｐｏｕｎｄ ｔｈｅ ｋｅｙ ｐｏｉｎｔｓ ｏｆ ｔｅｃｈｎｉｃａｌｌｙ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｕｒａｌ ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ ｎｅｔ，ｉｔ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｓｏｍｅ ｍｅａ— ｓｕｒｅｓ ｏｆ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ．Ｉｔ ｍａｋｅｓ ｓｏｍｅ ｔｅｎｔａｔｉｖｅ ｉｄｅａｓ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｕｒａｌ ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ ｎｅｔ ａｎｄ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ ｐｏｗｅｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｕｒａｌ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｎｅｔｗｏｒｋ；ｌｉｎｅ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ；ｔｅｃｈｎｉａｃｌｌｙ ｒｅｄｕｃｅ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ；ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ （上接第１３３页） ［２］ＤＬ／１ｒ ６３４．５１０４—２００２／ＩＥＣ ６０８７０—５—１０４：２０００．远 协议子集ＩＥＣ６０８７０—５—１０１网络访问． 动设备及系统第５—１０４部分：传输规约采用标准传输 ［责任编辑：王琨］ Ｈｏｗ ＩＥＣ６０８７０．５．１０４ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｔｉｐｕｌａｔｉｏｎｓ Ｒｅａｌｉｚｅ Ｌｏｎｇ・－ｒａｎｇｅ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ ＧＥ Ｊｉａｎｇ－ｂｏ （Ｌｉｎｆｅｎ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｂｒａｎｃｈ Ｃｏｍｐａｎｙ ｏｆ Ｓｈａｎｘｉ，Ｌｉｎｆｅｎ，０４１０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｅｘｐｏｕｎｄｅｄ ｈｏｗ ｔｈｅ ｌｏｎｇ：ｒａｎｇｅ ｂｒａｎｃｈ ｓｙｓｔｅｍ，ｉｎ ｔｈｅ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ，ａｄｏｐｔｓ ＩＥＣ６０８７０—５— １０４ ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ ｓｔｉｐｕｌａｔｉｏｎｓ ｔｏ ｃａｒｒｙ ｏｕｔ ｄｉｇｉｔａｌ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ．Ｉｔ ｃｈａｎｇｅｄ ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｆａｃｔ ｔｈａｔ ｉｎ ｔｈｅ ｅｌｃｅｔｒｉｃｉｔｙ ｎｅｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓ— ｔｅｒｎ，ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｃｏｍｍｕｎｉａｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｃａｒｒｙ ｏｕｔ ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ｄａｔａ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ａｎｄ ｉｔ ｆｕｌｌｙ ａｄｏｐｔｄｅ Ｉｎｔｅｍｅｔ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｔｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ．Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｆｏｒｍｅｒ，ｉｔ ｉｓ ｍｏｒｅ ｒｅｌｉａｂｌｅ，ｍｏｒｅ ｓｉｍｐｌｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ ｅｃｏｎｏｍｉ— ｃａ１ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｅｌｃｅｔｒｉｃ ｎｅｔｗｏｒｋ ｄｉｓｐａｔｃｈ；ｌｏｎｇ－ｒａｎｇｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ；ｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ；１０４ ｓｔｉｐｕｌａｔｉｏｎ ・１４２・
