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自動化系統(tǒng)中的幾種常見規(guī)約分析
摘要：文章闡述調(diào)度自動化系統(tǒng)幾種常見遠(yuǎn)動傳輸規(guī)約，并對這些規(guī)約的特點(diǎn)和具體格式進(jìn)行分析，提高對規(guī)約的認(rèn)識了解，為通信過程中規(guī)約的準(zhǔn)確應(yīng)用提供基礎(chǔ)，為電網(wǎng)調(diào)度需要的數(shù)據(jù)和信息的正確性、實(shí)時性、可靠性提供保障。
關(guān)鍵詞“CDT 101 104 報(bào)文
遠(yuǎn)動規(guī)約，也叫協(xié)議，是指在電力系統(tǒng)中，為準(zhǔn)確及時的在變電站和調(diào)度中心進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，而制定的一套關(guān)于信息傳輸順序、格式和內(nèi)容的約定。隨著電網(wǎng)規(guī)模的日益擴(kuò)大和規(guī)模化，各地調(diào)度對變電站內(nèi)數(shù)據(jù)的數(shù)量和質(zhì)量有了越來越高的要求，從而使遠(yuǎn)動規(guī)約在數(shù)據(jù)傳輸過程中的地位也越來越重要。同時選擇適當(dāng)?shù)囊?guī)約則變成了一項(xiàng)很重要的內(nèi)容。
目前系統(tǒng)中常用的規(guī)約主要分為三類：CDT規(guī)約;IEC60870-5-101規(guī)約;IEC60870-5-104規(guī)約。本文將分別對其進(jìn)行介紹。
一、CDT規(guī)約
(1)CDT規(guī)約是一種典型的循環(huán)式傳送規(guī)約，全稱Cyclic Data Transmission，也稱為循環(huán)式數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約。特點(diǎn)是無論主站是否要求，子站都按一定順序不停地循環(huán)往主站發(fā)送數(shù)據(jù)。它不僅適用于點(diǎn)對點(diǎn)的遠(yuǎn)動通道結(jié)構(gòu)及以循環(huán)字節(jié)同步方式傳送遠(yuǎn)動信息的遠(yuǎn)動設(shè)備與系統(tǒng)，還適用于調(diào)度所間以循環(huán)式遠(yuǎn)動規(guī)約轉(zhuǎn)發(fā)實(shí)時遠(yuǎn)動信息的系統(tǒng)。
(2)報(bào)文組成
由同步字+控制字+信息字組成
同步字：由6個字節(jié)組成EB90EB90EB90或者為D709D709D709
控制字：由6個字節(jié)組成
控制字節(jié)+幀類別+信息字?jǐn)?shù)+原站址+目的站址+校驗(yàn)碼
信息字：由6個字節(jié)組成 功能碼+信息字+校驗(yàn)碼
功能碼和校驗(yàn)碼各占一個字節(jié)，信息字占四個字節(jié)
CDT規(guī)約傳輸?shù)倪b信量、遙測量、遙控量個數(shù)分別為512、256、256，對于一個普通的35kV變電站，容量足夠，因此CDT規(guī)約在35kV及以下的變電站和用戶站應(yīng)用非常廣泛.同時由于大部分廠家的通信設(shè)備及系統(tǒng)都已支持CDT方式的遠(yuǎn)動轉(zhuǎn)發(fā)，且在電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)中CDT規(guī)約與各廠站進(jìn)行通信，切實(shí)可靠，由此，對CDT規(guī)約進(jìn)行必要的熟悉和了解，清楚其中的通信過程，以及固定或約定的工作模式.是很有必要的。
二、IEC60870-5-101規(guī)約
(1)101規(guī)約是面向電力自動化系統(tǒng)應(yīng)用的規(guī)約它是一種傳輸機(jī)制成熟的問答式異步串行規(guī)約，內(nèi)容包括上行信息和下行信息，其具體內(nèi)容分別為：上行信息：遙測，遙信，遙脈，終端設(shè)備狀態(tài);下行信息：遙控，設(shè)點(diǎn)，對時。
(2)IEC101的報(bào)文格式
101共包括三種報(bào)文格式：單個字符;固定幀長報(bào)文;可變幀長報(bào)文。
●單個字符 E5
簡單;明了;效率高。用于一般確認(rèn);僅用于對應(yīng)用報(bào)文的回答文的回答;
●固定幀長報(bào)文
10H+控制域+鏈路地址+幀校驗(yàn)和+16H
控制域：由八個字節(jié)組成
表1：控制域報(bào)文內(nèi)容
D7 D6 D5 D4 D3-D0
啟動標(biāo)志 幀計(jì)數(shù)位 幀計(jì)數(shù)有效 功能碼
●可變幀長報(bào)文
表2：可變幀報(bào)文報(bào)文內(nèi)容
68H 固定報(bào)文頭
Length
Length
68H
控制域 Length Byte
鏈路地址
應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)單元
幀校驗(yàn)和 固定報(bào)文尾
16H
(3)101規(guī)約和CDT規(guī)約的對比分析
CDT規(guī)約是循環(huán)上送規(guī)約，無論主站要不要，或者數(shù)據(jù)有沒有變化，數(shù)據(jù)都按照固定的幀格式向上傳送。101規(guī)約是問答數(shù)據(jù)傳送方式，由主站開始發(fā)出詢問報(bào)文，而后廠站回答主站需要的數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)沒有變化，則不傳送，數(shù)據(jù)更新的速率得到了很大的提高。然而在遙信變位傳送時，CDT規(guī)約中遙信變位的傳送是采用連插3個遙信變位字的機(jī)制，其級別最高;101規(guī)約中，廠站要告知主站，主站再通過下發(fā)詢問一級數(shù)據(jù)的報(bào)文，接受遙信變位的報(bào)文，實(shí)時性要略差一下。
從信息量容量來看，101規(guī)約能傳送的信息量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于CDT規(guī)約。101規(guī)約通過改變起始地址，還可以靈活的分配遙測、遙信的數(shù)據(jù)量。CDT規(guī)約中，遙測量的數(shù)據(jù)長度是11位，還有一位符號位，滿碼值為2047。101規(guī)約中，遙測量的數(shù)據(jù)長度是15位，還有一位符號位，滿碼值為32767，數(shù)據(jù)的精度更高。
三、IEC 61850-5-104規(guī)約簡介
(1)104傳輸規(guī)約是在IECl01規(guī)約基礎(chǔ)上，采用專用Internet網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)度通訊的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，1是101規(guī)約應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)化。它與101規(guī)約不同點(diǎn)主要體現(xiàn)在通道上，104規(guī)約采用的是網(wǎng)絡(luò)通道，帶寬以2M為佳，需要專用的光纖和數(shù)據(jù)網(wǎng)，同時需要配套的輔助設(shè)備，如交換機(jī)、路由器、光纖收發(fā)器、協(xié)議轉(zhuǎn)換器等。104規(guī)約必須與101規(guī)約同時配套使用。
(2)IEC104協(xié)議的基本報(bào)文格式
表3：104報(bào)文基本格式
68H
應(yīng)用規(guī)約數(shù)據(jù)單元長度
控制域一
控制域二
控制域三
控制域四
應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)單元
幀校驗(yàn)和
16H
●I-格式
信息傳輸格式類型(Information transmit format)，簡稱 I-FORMAT。用于傳輸含有信息體的報(bào)文和確認(rèn)對方I格式的信息報(bào)文
68H+Length+發(fā)送序號低字節(jié)+發(fā)送序號高字節(jié)+接收序號低字節(jié)+接收序號高字節(jié) 該格式報(bào)文傳送的是具體的信息內(nèi)容，也可以說是帶數(shù)據(jù)的傳輸格式
●S-格式
計(jì)數(shù)的監(jiān)視功能類型(Numbered supervisory functions)，簡稱 S-FORMAT。用于傳輸對站端確認(rèn)的報(bào)文
68H+Length+01+00+接收序號低字節(jié)+接收序號高字節(jié)
該格式報(bào)文傳送的沒有具體的信息內(nèi)容，是用來對站端所發(fā)信息報(bào)文的確認(rèn)
●U-格式
不計(jì)數(shù)的控制功能類型(Unnumbered control function)，簡稱 U-FORMAT。用于傳輸鏈路控制命令的報(bào)文
68H+Length+控制域一+000000
其中控制域一的格式為：
表4：控制域一報(bào)文
TESTFR STOPDT STARTDT 1 1
確認(rèn) 命令 確認(rèn) 命令 確認(rèn) 命令
(3)104規(guī)約與101規(guī)約的識別
IEC101的信息報(bào)文的頭是68LL68，尾是16;IEC104的信息報(bào)文的頭是68L，沒有固定的尾。101規(guī)約以自己發(fā)送為目的，發(fā)送方不停將變化報(bào)文上送，不論主站是否確認(rèn)都是連續(xù)上送。104規(guī)約則以對方接收為目的，主站必須有了確認(rèn)后廠站才上送一條變化報(bào)文，看上去是一問一答。
四、結(jié)語
目前，國內(nèi)調(diào)度通信網(wǎng)接口和協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化還有很多問題，由于各個廠家對規(guī)約認(rèn)識和理解上的差異，造成站內(nèi)不同廠家設(shè)備之間或是與遠(yuǎn)方調(diào)度主站、集控站系統(tǒng)在通信過程引發(fā)各類問題也很多，在目前的一段時期之內(nèi)，CDT規(guī)約、101規(guī)約和104規(guī)約仍為大多數(shù)變電站采用。因此，了解這幾種規(guī)約的報(bào)文形式和內(nèi)涵在目前的時期內(nèi)仍是極為重要的。
參考文獻(xiàn)：
[1]DL/T634.5101-2002 /IEC60870-5-101：2002(基本遠(yuǎn)動任務(wù)配套標(biāo)準(zhǔn))應(yīng)用規(guī)范.
[2]IEC60870-5-101 華東電網(wǎng)應(yīng)用規(guī)范(修改稿).
[3]IEC60870-5-104：2000遠(yuǎn)動設(shè)備及系統(tǒng) 第5-104部分傳輸規(guī)約采用標(biāo)準(zhǔn)傳輸文件集的IEC60870-5-101網(wǎng)絡(luò)訪問.
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