一種適用于隔離開關振動數據傳輸的規約研究

胥保成　吳紹武　王鐵剛

摘要：隨著通信物聯網的日益發展，可編程控制器的應用功能得到了不斷增強，對于不同要求的現場環境均有較高的針對性與可靠性。文章通過解析IEC104規約結構特點，結合通信過程與數據傳輸中的實際運用，根據規約軟件設計流程圖以及機器語言對它的配置方法，對該規約展開研究說明。

關鍵詞：隔離開關；數據傳輸；可靠性；規約特點；配置方法 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM773 文章編號：1009-2374（2016）14-0015-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.14.008

自動化的飛速發展，達到了節能高效的目的，實現了無人監管控制。在整個安全穩定運行的需求中，在遙測量與開關量中往往針對電壓頻率與隔離開關有特定要求。在對測點信息展開收集的同時，還需要展開分析處理工作。監視運行、調度控制、管理操作等都需要數據的及時調度傳達，以便更為有效地控制管理。IEC104規約便具有解決上述問題的良好特性，可靠性高，實時性較好，同時支持網絡優化傳輸、數據流量充足的優點。

1 IEC104規約

IEC60870-5-104是該規約的全稱，主要包含五大板塊，分別是公用事業特殊制定的傳輸系列規約、能源管理系統、安全監控系統、配電自動化系統、流量積累分析系統等。通過引用了ITU-TX.25標準，IEC104規約將IEC60870-5-101（以下簡稱IEC101）的應用層與TCP/IP提供的網絡傳輸功能相結合，約定沖突檢測方式和錯誤重傳機制算法，包裝APCI傳輸接口，保證了規約標準化和通信過程中數據傳輸的可靠性。

2 IEC104通信規約

IEC104規約與IEC101規約相對比后，可以發現這兩者間存在結構差異，在協議使用層尤為明顯，對比表格如表1所示。

2.1 TCP連接協議

在TCP協議連接中主要使用客戶端與服務端結構框架，其協議也是標準的傳輸協議，通過子集的網絡訪問，在這個訪問控制站中，中心調度由客戶端發起請求，主動尋求連接。作為服務端的控制系統，當收到來自客戶端的命令后，立即做出響應，通過使用平衡通信，一旦開始傳輸連接，客戶端與服務端均能夠發送命令消息。

2.2 數據傳輸環節啟動

在數據傳輸中，主站與服務端連接傳輸后，其格式為報文控制啟動、停止、測試的U格式。客戶端將會通過發送“開始”指令以激活數據傳輸。當指令被確認執行后，服務器端口便開始進行上傳數據任務。

2.3 循環數據傳輸

“開始”指令通過服務器端口激活后，為了使主站與RTU終端實踐同步，在啟動命令后，總召喚命令將由主站發出，終端最終確認總召喚確認幀。在發出全遙信與全遙測幀，最后發出總召結束幀，結束結合，在循環中，通常半小時校準一次，總召喚頻率每刻鐘進行傳輸。在數據輸送的方式中，往往使用平衡模式，一旦超過死區值波動時，那么測試過程中發送端與RTU數據改變的就傳輸到區域中。同時如果檢測到波動后，向上傳送，并且通過客戶端發送指令，遙控確定，如果通過指令，完成結束命令即會啟動。在推送區域中劃分區別，如遙測、遙控、遙信等不同傳輸級別。

2.4 時鐘心跳測試

在實際連接間，如果傳輸路徑未被占用，時鐘測試即會自動發送，通過維護保持終端與發送主站的實際傳輸連接。主要是在主站中定時發送，心跳時間的間隔可以通過設置完成。

2.5 錯誤重傳機制

在穩定傳輸數據的方法中有一個較為基礎的便是，在保證穩定的前提下，當自動傳輸的APDU超過定額數值時，確定指令無法傳輸，傳輸就會停止。收到數值在8個時，即可以開始執行。結合傳輸機制，在制定開始斷開執行的標準數值就需要精細計數定義。對于報文的客戶端發送，接收端接收等數值需要建立制定詳細的計數標準。對于接收到的報文分析需要準確迅速，例如可以通過判斷順序對比，確認正確的傳輸個數，保證沒有中途錯誤遺漏丟失。如果發現序列不符合，出現錯誤，那么就需要截斷鏈接，建立重傳。

3 IEC104規約的控制域格式

在IEC104規約中，控制域格式定義了三種：I格式、S格式和U格式。針對U格式，主要在指令調控開始、結束、開展進程中運用。I格式在傳輸中具有較大優勢，主要涵蓋數據傳輸。S格式由于自身并沒有包含數據，因此主要用于確定I數據的接收傳輸。

4 IEC104特有規約機制

在IEC104規約中具有特有傳輸通信機制，為了避免格式報文的錯誤丟失與多次發送的無用報文出現：（1）通過每次建立連接后，主站客戶端與接收端的報文順序都全部為0；（2）發送與接收兩端報文的序列增減對應變化，俱增俱減；（3）如果該報文傳輸正確，那么接收端同樣會回執一個對應的確認序列，以完成此次報文傳輸，同時要求接下以此序列以回執序列為繼續傳輸報文序列，如此循環；（4）在單向傳輸較大數據序列時，需要使用S格式報文在對端，通過發送確認指令，完成單向傳輸任務。

在出現超時情況時，主要有兩大類四種特有設置。對于傳輸鏈路已經激活的情況，如果超過特定時間，不含數據報文將借組S報文進行超時命令傳輸，并且再次超過預定時間后，重復發送試探報文確認，最后到達規定時間后，執行關閉命令，鏈路斷開，將無法執行傳輸

任務。

鏈路如果處于未激活狀態，I格式報文達到預定時間范圍界定時，一旦超過，將開始自動進行測試報文的發送，達到固定時間后，沒有序列回應，將執行關閉鏈路命令。

5 程序設置與配置

在通信軟件設計中，往往設計到基于TCP/IP的網絡編程，如圖1所示是基于IEC104規約的RTU主線路數據流程圖。在電力系統管理中，迅速及時響應往往作為評判系統優劣的一個重要標準，常常使用Linux操作平臺下的多線程技術。執行數據收集、信息處理、特殊規約、預警顯示、閾值提醒、多位儲存等，由于是獨立開展、分別運行，相互間不會造成影響，同時充分利用CPU，使得運算處理得更加迅速，如下為設計流程：

在編程設計模塊中，通過模塊化設計，主程序在設計涉及初始化、變量管理、配置導入設計等，并且在接收設計中，負責報文的儲存分析、鏈路處理、連接、管理測試等模塊功能。

由于背景平臺與傳輸的各類限制，需要在設置配置形式時結合實際情況靈活處理，標記數據。XML應用簡單，也是有效的儲存語言，往往在于標記定義中有著較為廣泛的運用，并且操作友好，可以自定義修改源語言，在內容結構、規范編程等方面具有多種優點，平臺適應較廣。

6 結語

在生活工業通訊運用中，由于數據龐大，對于客戶端發送與接收報文需要保持準確，如果理解沒有一致，將會鏈接中斷，并無法再次鏈接。由于自動化的發展迅速，具體標準也更加復雜，為了達到標準，結合IEC104的規約與編程調試對交互技術進行研究，符合發展要求，經濟高效，可靠迅速，促進了電網的建設運行。對于隔離開關中振動數據輸、配網自動化與配電網安全運行具有積極的意義，促進了規約進一步拓展研究。

參考文獻

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作者簡介：胥保成（1974-），男，江蘇鹽城人，江蘇省電力公司淮安供電公司高級工程師，研究方向：電力工程。

（責任編輯：黃銀芳）