試論IEC104規約在配電自動化系統中的應用

【摘要】隨著經濟的快速發展和各種前沿科技在電力自動化領域的應用，IEC104規約在配電自動化系統中的應用備受關注，IEC104規約因其自身的高響應速度和高容錯率，在配電自動化領域得到了廣泛的認同，本文從IEC104規約的角度出發，結合配電自動化系統運行的實際，對IEC104規約在配電自動化系統中的應用進行深入的研究和探討。

【關鍵詞】IEC104規約;配電;自動化

1.前言

IEC104規約全稱為IEC60870-5-104，這一規約是為了適應配電自動化管理新形勢而設置的，在IEC104規約中包含了能源管理系統、安全監控和數據采集系統、配電自動化系統，并提供標準化的數據接口，為自動配電系統的其他子系統和特有系統的接入提供條件。為配電自動化系統提供系統全面的數據通信服務。

2.IEC104規約在配電自動化系統中的應用過程

IEC104規約是在IEC60870-5-101的基礎上改進而來的，主要的改進是將IEC60870-5-101的應用層過與TCP提供的網絡傳輸功能進行結合，讓配電自動化系統的信息傳遞，能夠在統一的高效響應機制中運作，同時規定了沖突檢測和錯誤重傳機制，保證規約的標準性和通信的可靠性[1]。

2.1 建立連接過程

IEC104規約中與TCP的連接采用客戶端/服務器端的連接方式，變電主站作為客戶端主動發起連接，服務器端被動等待鏈接，在配電自動化系統中，一般情況下，每個RTU作為服務器端，都會不斷進行刷新，以檢測是否有客戶端發出連接請求，一旦發現客戶端的連接請求，及時與客戶端進行信息交互保證以正確的連接方式與客戶端進行連接，這種連接機制將系統分為服務器端和客戶端，主站和RTU之間在不進行連接的情況下，保持有效的隔斷。二者進行由客戶端向服務器端的單向連接，連接請求只能由客戶端向服務器端發出，保證了在配電自動化系統運行過程中，對電力的統一調配管理，讓配電自動化系統始終處于管理系統的統一管理下，形成了配電自動化系統的管理體制，即配電自動化系統對下屬RTU的直接管理，保證了配電自動化系統運行的統一性和標準化[2]。

2.2 啟動數據傳輸

在配電自動化系統中，配電數據的傳輸啟動是一個關鍵性的問題，因為各地的變電站轉變的電量都是一個天文數字，在電力配送的過程中，一旦配電數據傳輸出現異常啟動的現象，就會對自動化的配電系統發出錯誤的指令，進而在自動配電系統、下級變電系統和電力生產企業之間產生電力傳輸問題，會對輸電線路和電氣設備造成巨大的影響，所以配電自動化系統中的數據傳輸啟動機制，是一個必須嚴謹面對的問題，當客戶端與服務器端建立連接后，客戶端主動發送一個STARTDT指令激活用戶數據傳輸，在這一過程中下級變電站要對配電自動化系統的數據傳輸STARTDT指令進行確認，只有STARTDT指令被確認之后，服務器端才可以上傳數據。

在配電自動化系統的數據傳輸啟動中，之所以要設置如此謹慎、繁復的指令確認程序，一個重要的原因就是要預防配電自動化系統的未知錯誤，因為配電自動化系統與服務器端的連接，客觀上就是自動控制系統與其行動部分的連接，配電自動化系統自身所能做的只是對電網形勢進行分析，對電力運行狀態進行衡量，進而發出電力調配的指令，而下屬變電站也就是服務器端是這些指令的執行者，配電自動化系統的配電活動只有通過服務器端才能實現，所以在配電自動化系統與下屬變電站的數據連接中，數據連接的啟動一定要慎重，保證系統邏輯上的錯誤不會通過服務器蔓延到電力調配活動中[3]。

3.IEC104規約在配電自動化系統中的獨特優勢，錯誤重傳機制

在配電自動化系統中數據信息傳輸的準確性至關重要，IEC104規約對配電自動化系統與其他主體的數據信息聯系設置了錯誤重傳的機制，在正常的數據信息傳輸過程中如果主站連續發送12個APUD文件，還有得到相應系統的回應就應該終止系統傳輸，對數據信息傳輸通道進行檢查。每收到8個APDU文件就應該進行數據信息確認，所以IEC104規約在配電自動化系統的主站和各個運行主體的數據傳送系統中，都設置了計數器對數據文件進行計數管理，一旦數據傳輸工作出現違規的異常現象，就要斷開連接進行重新傳輸，同時在數據傳輸過程中數據文件收發的序列號解析也很重要，通過對數據文件傳輸系統對報文的接收序列號進行對比，確認傳輸到對方的正確報文條數，查看有無報文丟失，一旦數據報文的序列號不正確，就可以認定有報文丟失，要斷開連接進行數據文件的重新傳輸[4]。

4.軟件程序設計與配置

4.1 軟件程序設計流程

基于IEC104規約的RTU通信軟件主線程數據流程，軟件設計涉及到基于TCP/IP的網絡編程，為了實現電力系統的快速響應性，我們采用了Linux 下多線程技術，如數據采集、通信規約、液晶顯示、告警處理、數據存儲、任務管理等線程，每個線程獨立運行，互不影響，同時也提高了CPU的使用率，讓程序的運行速度加快。這里采用Microsoft Visual Studio 2010軟件實現網絡編程[5]。

4.2 用XML語言進行規約配置

在IEC104 規約的應用過程中，由于各個地區對規約中信息上傳的類型、信息地址、傳送原因等信息的格式要求并不一致，這就要求對IEC104 規約展示的信息進行靈活配置，所以用什么語言對IEC104 規約進行配置很關鍵，這里我們選擇擴展標記語言XML對規約進行配置，XML是一種簡單的可擴展標記語言，在其運用過程中，可以對IEC104 規約的源語言進行配置，在源語言配置完成后使用者可以借助任何數據平臺，使用任何編碼格式進行IEC104 規約內容的讀取[6]。以下是一個 RTU 的配置實例

01<！-- 功能碼配

置，包括遙信、遙測等 -->

09

……

0x0001<！-- 信息

體地址配置 -->

0x6001

……

< YX_TransReaon> 03

TransReason><！-- 傳送原因配置 -->

03

……

5.結論

電力系統的配電自動化管理，是電力系統建設發展的方向，在未來的電力系統運行和建設過程中，配電自動化系統是必不可少的，IEC104規約以其優秀的自動適應性和運行穩定性，提高了配電自動化系統的運行效率，最大限度的保證了配電自動化系統的運行安全，是配電自動化系統應用必不可少的一個關鍵規約。

參考文獻

[1]閆飛飛.基于IEC60870-5-101規約和104規約的FTU的設計與實現[D].西安科技大學，2012.

[2]魯晶.基于DES理論的IEC60870-5-104通訊異常的自動探測方法[D].長沙理工大學，2013.

[3]陳眾，周鴻艷.IEC60870-5-104規約在配電自動化系統的應用與測試[J].電氣技術，2012，03：58-61.

[4]周鴻艷.基于IEC60870-5-104規約的智能配電網終端設備測試方案及軟件設計[D].長沙理工大學，2012.

[5]趙海英，章堅民.IEC 60870-5-101在配電自動化系統數據通信中的應用[J].電網技術，2006，11：87-90.

[6]湛開云，單榮榮，張鵬，陳松精.IEC60870-5-101規約在海南配電自動化無線通信中的應用[J].通信電源技術，2014，03：94-96.

作者簡介：劉嬌嬌（1988— ），女，江蘇鹽城人，現供職于鹽城供電公司，從事調度自動化系統運維方面工作。