配網自動化無線公網通信中實現定值交互的方案

李德軍，施廣德，穆曉琛，付學良

(南京國電南自電網自動化有限公司，南京　210000)

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配網自動化無線公網通信中實現定值交互的方案

李德軍，施廣德，穆曉琛，付學良

(南京國電南自電網自動化有限公司，南京210000)

現如今配網自動化快速發展，保護定值遠方維護的需求日益增加，介紹了配網自動化中無線公網通信的架構，闡述了無線公網的通信原理，并分析了配網DL/T 634.5101—2002《遠動設備及系統 第5部分：傳輸規約 第101篇：基本遠動任務配套標準》規約的主要特點以及如何在無線公網通信中保護定值交互的具體實施方案，并對該方案進行了詳細分析。

無線公網通信；配網101規約；定值交互

0　引言

配網自動化是利用現代電子技術、計算機技術、通信及網絡技術結合可靠的電力設備，將配電網中的在線數據、離線數據、電網結構和地理圖形進行信息集成，構成完整的自動化系統，實現配電網及其設備正常運行，實現事故狀態下的監測、保護、控制、用電及配電管理。

通信系統是配電網自動化系統中非常重要的環節，是配電網自動化的神經系統。配電網運行數據的采集、運行狀態的改變、配電網的優化均通過通信系統來實現。目前，國內配網自動化通信采集主要采用無線公網通信模式，通過無線公網通信實現與遠方配網終端的數據交互處理[1]。

1　配網公網通信現狀

無線公網通信就是利用現在的通用分組無線服務技術(GPRS)或碼分多址(CDMA)網絡，實現無線終端與數據采集系統的通信及所需的數據采集。無線公網通信結構如圖1所示，圖中VPN為虛擬專用網。首先在電力公司安全III區搭建無線公網采集服務器1套，然后通過路由器、防火墻等設備連接移動運營商的網絡，再通過移動運營商內部數據隧道，無線終端就可以與數據中心端建立網絡通信。

圖1　無線公網通信結構

移動運營商內部的網絡一般分為公網方式和VPN方式。公網方式的安全性較差，很容易受到攻擊，且不易維護，故一般使用VPN方式。移動運營商在內部網絡為電力公司構建一個虛擬的專網，稱作VPN私網，該私網有自己獨特的網絡名稱，不是該網絡的用戶識別卡(SIM)終端在登錄GPRS網絡后是無法與私網通信的[2-4]。

在無線公網通信中，目前國內廣泛使用基于平衡模式的配網DL/T 634.5101—2002《遠動設備及系統 第5部分：傳輸規約 第101篇：基本遠動任務配套標準》規約[5](以下簡稱配網101規約)。該規約是從主網調度自動化非平衡式101規約發展而來，在發展過程中根據配網自動化和無線公網通信的特點，進行了必要的功能修改及完善，從而形成了一種穩定、實用、可靠、精煉的數據傳輸通信規約協議。

配網101規約中僅規定了電力“三遙”(遙測、遙信、遙控)數據的交互格式，隨著配網自動化系統的高速發展，遠方維護配網終端保護定值的需求日益增加，對配網終端及保護裝置設置保護定值，能實現配電網自動判斷、隔離故障，快速切除故障及保障非故障線路的正常供電。

本文對配網101規約的相關規定進行了細化，并根據實際應用需求進行了擴展定義，提出可靠、可執行的解決方案。在遵循原有通信規約數據格式及傳輸規則的前提下，使其更加符合配電自動化系統的實際應用需求。

2　定值交互方案設計

2.1定值整理

每個配網終端生產廠家不同，定值也各異，但與配網自動化相關的保護定值卻基本相同，表1列出了配網終端中與配網自動化相關的保護定值。在本次方案設計中，只針對表1中存在的保護定值進行遠程交互，不在表1中的保護定值由于與配網自動化處理的關系不大，暫不處理。

表1　定值定義

2.2方案實現

為了保證定值讀寫的通用性和標準性，本方案推薦使用配網101規約中的如下類型標志(TI)來完成對遠方保護定值的數據交互功能。

下行報文：(主站到終端)

CON<50>：= 設定值命令C_SE_NC_1

CON<102>：= 讀命令 C_RD_NA_1

上行報文：(終端到主站)

CON<50>：= 設定值命令C_SE_NC_1

CON<112>：= 測量值參數P_ME_NC_1

2.2.1基本報文格式

配網101規約分為固定長度幀和可變長度幀2種報文傳輸，可變幀報文格式見表2，表中：68H定義了數據流中的起點；FC為功能碼；報文長度指從控制域到應用服務數據單元結束的字節總長度；信息對象的定義根據TI的不同而不同；16H定義了數據流的結束。

表2　可變長幀報文格式定義

2.2.2定值召喚

使用TI=102和TI=112完成定值召喚交互功能，圖2為定值召喚協議流程[6]，圖中：PRM為啟動報文位；SIE為預置執行位。

圖2　定值召喚協議流程

主站下發TI=102(讀參數)命令到配網遠方終端，遠方終端收到命令后，根據平衡式規約需求，先回復固定長度幀確認(PRM=0)，再組織參數報文，以TI=112(短浮點數)上送到主站，主站收到參數報文后也根據平衡式規約需求，回復固定長度幀確認(PRM=0)。每幀報文中的信息體定義參數見表3。

表3　定值召喚信息體定義

2.2.3定值修改

使用TI=50完成定值修改交互功能，圖3為定值修改協議流程[7]。

圖3　定值修改協議流程

主站下發TI=50(設定值參數)命令到配網遠方終端，遠方終端收到命令后，根據平衡式規約需求，先回復固定長度幀確認(PRM=0)，再組織報文，仍以TI=50上送到主站，主站收到報文后也根據平衡式規約需求，回復固定長度幀確認(PRM=0)。每幀報文中的信息體定義參數見表4，QOS定義見表5。

表4　定值修改信息體定義

定值設置流程嚴格按照預置(選擇)、激活(執行)的過程進行，只有在預置后發起激活且激活指令所攜帶定值信息與預置指令一致時方可使定值生效。

如果在預置后超過設定時間仍未收到激活命令，則自動放棄定值修改設置過程，等待下一次新的定值修改預置。

3　定值交互方案分析

3.1通用性分析

目前方案在設計過程中完全遵守了配網101規約,所有的功能實現是在原規約基礎上進行完善的，不會對現有的配網無線公網通信流程產生影響，具有很強的通用性。具體體現在如下方面：(1)數據傳輸方式與現有規約保持一致；(2)遙測、遙信、遙控等實現方式與現有規約保持一致；(3)選用原有規約定義實現新功能需求，擴展報文格式及風格遵循原有標準；(4)對鏈路地址、傳送原因、信息體地址等信息所占字節數進行了支撐定義。

3.2擴展性分析

方案中在設計上只支持20條固定條目的定值處理，而隨著配網自動化的高速發展，業務范圍不斷擴大，相關的新定值可能會不斷出現，為了滿足此類需求，在本方案的基礎上按照配網101規約定義,通過擴展可變幀長限定詞VSQ 中的最高位SQ來實現定值信息多幀上送的功能。具體VSQ定義見表6。

3.3經濟性分析

在實際的配網自動化無線公網通信運用中，一般采用無線上網包月套餐的方式。終端方面每個月在制定流量套餐的過程中都參照可能出現的最大流量，再加上幾MB的流量進行申請配置。而本方案通信過程中產生的報文交互，每次通信產生的流量僅為幾百個字節，即每次定值交互產生的流量最多在幾kB，故肯定不能超出流量套餐的上限。因此，采用本方案，不會對目前運行的配網無線公網通信產生任何經濟上的影響。

4　結束語

目前，配網101規約已經成功應用于國內多個配電網自動化試點無線公網通信中,該規約規范了配電網與終端的數據傳送過程。

本方案在配網101規約的基礎上，參照了101規約的定義，進行了針對配網自動化定值交互方面的新的業務分配，從而滿足了配電自動化現場主站與遠方終端之間定值交互的功能需求。目前本方案在陜西寶雞、商洛、西安等多個配網自動化現場已經得到了功能性驗證，地提高了該地區的配網自動化水平。

[1]李文偉，邱利斌.配網自動化及通信系統的規劃建設[J].電力系統通信，2009，30(2)：5-7.

[2]李惠宇,羅小莉，于盛林.一種基于GPRS的配電自動化系統方案[J].電力系統自動化,2003,27(24)：19-21.

[3]路小俊,吳在軍，鄭建勇，等.基于GPRS通訊技術的新型配變遠程監控系統[J].電力系統及其自動化學報，2005，17(3)：18-20.

[4]楊力.GPRS技術在配電自動化系統的應用與研究[D].北京：華北電力大學，2005.

[5]遠動設備及系統(第5部分 傳輸規約 第101篇 基本遠動任務配套標準)：DL/T 634.5101—2002[S].

[6]廣西電網公司.廣西配電網自動化DL/T 634.5101—2002規約實施細則[Z].廣西：廣西電網公司，2011.

[7]湖南電網公司.湖南配電網自動化DL/T 634.5101—2002規約實施細則[Z].廣西：廣西電網公司，2011.

(本文責編：齊琳)

2016-03-15；

2016-05-05

TM 734

B

1674-1951(2016)06-0031-03

李德軍(1978—)，男，遼寧鐵嶺人，工程師，工學碩士，從事電力自動化方面的工作(E-mail:lidejun_tn@163.com)。