101規(guī)約在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用與開(kāi)發(fā)_0000

1、維普資訊 繼電器第卷第期年月日 關(guān)鍵詞： 規(guī)約； 配電自動(dòng)化； 串行通信中圖分類號(hào)：； 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：文章編號(hào)： （）構(gòu)都采用非平衡式傳輸并采用快速校驗(yàn)一過(guò)程通信規(guī)約的規(guī)定來(lái)判斷故障區(qū)域，這樣保證了兀、的重要數(shù)據(jù)的優(yōu)先、快速上傳。息是重要信息，需要立即傳輸，有較高的傳輸優(yōu)先級(jí)；有些信息傳輸優(yōu)先級(jí)較低，可以慢慢地傳輸?；诖嗽瓌t， 在我們開(kāi)發(fā)的配電網(wǎng)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，故障發(fā)生時(shí)優(yōu)先、快速、準(zhǔn)確傳送故障狀態(tài)信息成為快速判斷故障區(qū)域的關(guān)鍵。 由于 是沿著配電線路安裝，考慮到通信通道節(jié)約投資的問(wèn)題，比較合理有效的通信通道配置是采用多點(diǎn)共線方式。規(guī)約嚴(yán)格規(guī)定只有在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或多個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn) 的全雙工通道才采用平衡

2、式傳輸，對(duì)于其它網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)自動(dòng)字綺 （）（同上）自動(dòng)字符 （）控制塒 （）鏈路地址域（）鏈路用戶數(shù)據(jù)（可變長(zhǎng)度）幀控騎和（）結(jié)束字符（）圖 可變幀長(zhǎng)幀格式 基金項(xiàng)目：河北省科技廳（）規(guī)約在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用與開(kāi)發(fā)王建杰，霍利民，張敬平，劉偉娜，張立國(guó)（河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，河北保定； 華北電力大學(xué)，河北保定）摘要： 對(duì)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約規(guī)約在我國(guó)配電自動(dòng)化應(yīng)用中的一些問(wèn)題進(jìn)行了探討，并結(jié)合實(shí)際工程進(jìn)行配電自動(dòng)化通信系統(tǒng)程序開(kāi)發(fā)。 采用面向?qū)ο蟮?語(yǔ)言作為開(kāi)發(fā)工具，利用多線程串行通信技術(shù)和高效率的光纖通信，嚴(yán)格遵守多點(diǎn)共線方式下 規(guī)約的快速一校驗(yàn)一過(guò)程規(guī)定，提出具體的開(kāi)發(fā)思想，成功開(kāi)發(fā)了配電自動(dòng)化通信系統(tǒng)

3、，保證了主站與之間的通信，實(shí)現(xiàn)了兀采集的數(shù)據(jù)的快速準(zhǔn)確上傳 經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試，系統(tǒng)滿足開(kāi)發(fā)要求，數(shù)據(jù)收集實(shí)時(shí)準(zhǔn)確， 目前該系統(tǒng)已成功穩(wěn)定運(yùn)行。事實(shí)證明，規(guī)約能很好地滿足現(xiàn)代配電自動(dòng)化系統(tǒng)的要求，有很高的應(yīng)用價(jià)值。 引言配 電 自動(dòng)化系統(tǒng)是利用現(xiàn)代通信和計(jì)算機(jī)技術(shù)、對(duì)配電網(wǎng)在線運(yùn)行的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)視和控制的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 目前應(yīng)用的遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約有多種，我國(guó)討論較多的適用于配電自動(dòng)化系統(tǒng)的通訊規(guī)約主要有規(guī)約和規(guī)約兩種。規(guī)約是一種在北美流行 ，并且采用平衡式傳輸方式的通信規(guī)約。 規(guī)約是由 電力系統(tǒng)控制和通信技術(shù)委員會(huì) （） 制定的基本遠(yuǎn)動(dòng)配套標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)制定并出版的電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（代替） 等同采用頒布的基本遠(yuǎn)動(dòng)任務(wù)

4、配套標(biāo)準(zhǔn)。 本文結(jié)合實(shí)際工程，介紹了 規(guī)約在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用和通信系統(tǒng)程序的開(kāi)發(fā)思想和實(shí)現(xiàn)過(guò)程。 配電自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)通信規(guī)約的要求配電自動(dòng)化系統(tǒng)信息傳輸?shù)奶攸c(diǎn) 是：有些信 規(guī)約簡(jiǎn)介規(guī)約的參考網(wǎng)絡(luò)模型及幀格式遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約的參考網(wǎng)絡(luò)模型 是（）結(jié)構(gòu)，該增強(qiáng)性能模型結(jié)構(gòu)是根據(jù)的七層標(biāo)準(zhǔn)模型轉(zhuǎn)化而來(lái)的。 考慮到傳輸?shù)男剩?規(guī)約使用的參考模型只有層，即應(yīng)用層、鏈路層、物理層。規(guī)約采用的幀格式 是基本標(biāo)準(zhǔn)中的，異步式字節(jié)傳輸幀格式，分為可變幀長(zhǎng)幀如（圖）和固定幀長(zhǎng)幀兩種（如圖）?？勺儙L(zhǎng)格式用于主站向子站傳輸數(shù)據(jù)或由子站向主站傳輸數(shù)據(jù)；固定幀長(zhǎng)格式用于子站同答主站的確認(rèn)報(bào)文或主站向子站的詢問(wèn)報(bào)文。維普資

5、訊 三建杰，等 規(guī)約在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用與開(kāi)發(fā)啟動(dòng)事符 ）控制域 （）鏈路地址域 （）帕校驗(yàn)和 （）結(jié)束字符 （）圖 固定幀長(zhǎng)幀格式 規(guī)約在配電自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例本系統(tǒng)所應(yīng)用的配電 自動(dòng)化系統(tǒng)饋線上安裝的各個(gè)的通道結(jié)構(gòu)是多點(diǎn)共線，規(guī)約明確規(guī)定，在全雙工、多點(diǎn)共線的饋線自動(dòng)化中，不采用規(guī)約的狀態(tài)量變位主動(dòng)上報(bào)的方式 平（ 衡傳輸?shù)姆绞剑?，而采?規(guī)約的快速一校驗(yàn)一過(guò)程規(guī)定。 采用規(guī)約的平衡傳輸?shù)姆绞降木窒扌栽谂潆娮詣?dòng)化的全雙工、多點(diǎn)共線的情況下，如果采用 的平衡傳輸方式，當(dāng)在饋線的某個(gè)區(qū)段發(fā)生故障時(shí)，將會(huì)有不只 個(gè) 、檢測(cè)到故障電流，產(chǎn)生級(jí)數(shù)據(jù)，各個(gè)、將同時(shí)向主站發(fā)送級(jí)數(shù)據(jù)，因此就產(chǎn)生了信

6、息傳輸沖突，主站無(wú)法正確收集到各個(gè)丌的級(jí)數(shù)據(jù)。為了避免沖突，只能采用載波監(jiān)測(cè)的方式。在各個(gè)監(jiān)測(cè)通道是否被其它占用的同時(shí)也增加了該信息上傳的時(shí)間，還有丟失報(bào)文的可能，同時(shí) 硬件設(shè)計(jì)的難度增大。 主站不能及時(shí)地收集到所有 的 級(jí)數(shù)據(jù)，做不到快速準(zhǔn)確地確定故障區(qū)域，因此就不能迅速采取減小配電網(wǎng)損失的措施，導(dǎo)致不能很好地滿足現(xiàn)代配電自動(dòng)化系統(tǒng)的要求。 因此多點(diǎn)共線的情況下采用 的平衡傳輸方式具有一定的局限性 。 采用規(guī)約快速一校驗(yàn)一過(guò)程規(guī)定在全雙工、多點(diǎn)共線的情況下應(yīng)該嚴(yán)格采用叭規(guī)約的快速一校驗(yàn)一過(guò)程規(guī)定，具體介紹見(jiàn)文獻(xiàn)。這樣主站是主動(dòng)向各個(gè)召喚數(shù)據(jù)，而不是被動(dòng)地等待接收數(shù)據(jù)。 這種情況下一旦有多個(gè)同

7、時(shí)產(chǎn)生 級(jí)數(shù)據(jù)，主站可以采用一些檢索方法來(lái)及時(shí)確定故障區(qū)域，比如依次召喚各個(gè)丌、的級(jí)數(shù)據(jù)，或者應(yīng)用對(duì)半分割檢索方法，線路上串聯(lián)個(gè)丌，主站只需召喚次，用時(shí)就可以確定故障區(qū)域，從而進(jìn)行故障隔離，恢復(fù)供電，然后就向置（即有要求訪問(wèn)位）的召喚級(jí)數(shù)據(jù)。采用 規(guī)約的快速一校驗(yàn)一過(guò)程規(guī)定可以減少數(shù)據(jù)收集的時(shí)間，能夠快速準(zhǔn)確地判斷故障區(qū)域并實(shí)施相應(yīng)措施，對(duì)減小 由于線路故障造成的損失起到了很好的作用。 本系統(tǒng)在開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的過(guò)程中采用了這種規(guī)定。 配電自動(dòng)化通信系統(tǒng)程序開(kāi)發(fā)本系統(tǒng)采用面向?qū)ο蟮?語(yǔ)言編程，應(yīng)用串行通信技術(shù)，利用串口實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì) 的集中控制。 目前，在國(guó)內(nèi)已有很多配電網(wǎng)采用 新型的光纖傳輸設(shè)備來(lái)替代

8、原有的配電線載波終端。 光纖通信的優(yōu)點(diǎn)是可靠性高，帶寬寬，不易受干擾。 本系統(tǒng)就是采用 了光纖通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)主站系統(tǒng)與饋線上的通信。配電自動(dòng)化通信系統(tǒng)申行通信的實(shí)現(xiàn)思想實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的串行通信有多種方法，由于控件使用靈活簡(jiǎn)單，本系統(tǒng)采用 控件實(shí)現(xiàn)串行通信程序，在通過(guò)串口對(duì)丌進(jìn)行控制之前首先對(duì)串 進(jìn)行基本參數(shù)設(shè)定，比如波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、校驗(yàn)方式、流控制方式等。由于實(shí)際饋線的 數(shù)量較多，因此配電自動(dòng)化通信系統(tǒng)大多采用多串口通信方式來(lái)減輕后臺(tái)計(jì)算機(jī)的壓力。 實(shí)現(xiàn)多串 口同時(shí)通信有輪詢式和線程式，輪詢式實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但實(shí)時(shí)性不高；線程式實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，但實(shí)時(shí)性良好。 本系統(tǒng)所應(yīng)用的配電自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性的要求較

9、高，因此本文選用多線程方式實(shí)現(xiàn)多串口通信，每個(gè)串口的通信由 個(gè)主線程控制，每個(gè)串口對(duì)應(yīng)多點(diǎn)共線的個(gè)、。硬件方面采用臺(tái)灣生產(chǎn)的摩（ 莎卡）擴(kuò)展串口，根據(jù)實(shí)際酉己電網(wǎng)情況選用 串口摩莎卡。 該產(chǎn)品穩(wěn)定性能好，為以后配電網(wǎng)增大時(shí)預(yù)留串?dāng)U展空間。串口與丌的數(shù)據(jù)通信通過(guò)異步通信光模塊 完成，該模塊通道數(shù)多，組網(wǎng)能力強(qiáng)，工作方式靈活，可靠性高，已經(jīng)在很多地區(qū)的配電網(wǎng)上成功應(yīng)用，是性價(jià)比較高的異步通信光傳輸模塊。 配電自動(dòng)化系統(tǒng)通信程序流程圖的實(shí)現(xiàn)本文嚴(yán)格采用 規(guī)約的快速一校驗(yàn)一過(guò)程規(guī)定，實(shí)現(xiàn)了主站端與 的通信，滿足了收集各數(shù)據(jù)的要求，尤其實(shí)現(xiàn)了對(duì) 級(jí)數(shù)據(jù)的快速采集。通信程序流程圖如圖所示。 數(shù)據(jù)解析程序的

10、實(shí)現(xiàn)過(guò)程主站與通信過(guò)程中，通過(guò)串口收到的上傳數(shù)據(jù)幀是否符合規(guī)約規(guī)定直接關(guān)系到主站端能否對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行狀況做到正確認(rèn)識(shí)和判斷。 因此本系統(tǒng)在程序編制時(shí)把數(shù)據(jù)解析 程序做為重點(diǎn)來(lái)抓。 把數(shù)據(jù)解析程序放入的一個(gè)類中來(lái)調(diào)用 ，通信主程序開(kāi)辟一個(gè)單獨(dú)的線程始終保持對(duì)維普資訊 繼電器圖 程序流程圖 串口進(jìn)行監(jiān)視，直到收到線路空閑間隔狀態(tài)，表明凄到了一次數(shù)據(jù)，把瀆到的數(shù)據(jù)放人緩沖區(qū)，然后調(diào)用數(shù)據(jù)解析類對(duì)該緩沖區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，該類包括對(duì)鏈路層的解析和對(duì)應(yīng)用層的解析。（）鏈路層解析函數(shù)鏈路層解析函數(shù)包括對(duì)兩個(gè)啟動(dòng)字符、兩個(gè) 、控制域、地址域、幀校驗(yàn)和、結(jié)束字符的解析。 首先判斷數(shù)組的啟動(dòng)字符，可變幀長(zhǎng)幀為 ，固

11、定幀為，對(duì)沒(méi)有啟動(dòng)字符的數(shù)據(jù)視為無(wú)效幀 ，舍棄后讀取下一個(gè)緩沖區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷。 如果啟動(dòng)字符正確，對(duì)于固定幀，幀長(zhǎng)度為 字節(jié)，對(duì)于可變幀長(zhǎng)幀，幀長(zhǎng)度為 ，特別注意的是不能按照結(jié)束字符來(lái)判斷一個(gè)完整幀，因?yàn)樵趲幸部赡馨ㄒ粋€(gè)或多個(gè) ，容易造成錯(cuò)誤分析。 結(jié)束字符的前位是幀校驗(yàn)和，對(duì)于校驗(yàn)和錯(cuò)誤的幀一定要堅(jiān)決一舍棄。在對(duì)控制域分析時(shí)，如果要求訪問(wèn)位，程序應(yīng)立即對(duì)請(qǐng)求級(jí)數(shù)據(jù)。鏈路層各部分的解析在數(shù)據(jù)解析類中通過(guò)一個(gè)公共的鏈路層分析函數(shù)已得到很好的解決，經(jīng)鏈路層分析函數(shù)解析通過(guò)的數(shù)據(jù)幀接著調(diào)用應(yīng)用層解析函數(shù)繼續(xù)分析。（）應(yīng)用層解析函數(shù)應(yīng)用層解析函數(shù)包括對(duì)數(shù)據(jù)類型標(biāo)識(shí)、可變結(jié)構(gòu)限定詞、傳送原因、公共

12、地址、信息體的解析幀中的類型標(biāo)識(shí)和傳送原因決定了幀的類型 （包括遙信幀、遙測(cè)幀、故障錄波、事件順序記錄幀等），本系統(tǒng)將不同類型的幀建立不同的分析函數(shù)，將應(yīng)用層數(shù)據(jù)放人對(duì)應(yīng)的函數(shù)分析。 通過(guò)判斷可變結(jié)構(gòu)限定詞的 位，可得出信息體的排列方式，表示信息體是非順序排列 ，信息體個(gè)數(shù) 由可變結(jié)構(gòu)限定詞的低七位二進(jìn)制數(shù)表示，每一個(gè)信息體對(duì)應(yīng)一個(gè)信息對(duì)象地址；表示信息體是順序排列，后續(xù)信息體地址為第一個(gè)信息對(duì)象地址依次加。按照信息體的個(gè)數(shù)依次取出各個(gè)信息體數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)表中，為故障診斷、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、潮流計(jì)算 、線損計(jì)算等高級(jí)功能模塊提供原始數(shù)據(jù) 配電自動(dòng)化通信系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)功能及問(wèn)題解決系統(tǒng)在與

13、進(jìn)行通信時(shí)，主要實(shí)現(xiàn)了以下功能：時(shí)間同步、召喚級(jí)數(shù)據(jù)、召喚級(jí)數(shù)據(jù)、總召喚、召喚電能量、讀取遠(yuǎn)方參數(shù)、沒(méi)置遠(yuǎn)方參數(shù)、遙控等。 在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，重點(diǎn)解決了以下問(wèn)題：（）在對(duì)各進(jìn)行總召喚時(shí)，發(fā)現(xiàn)主站只能收到 上傳的召喚確認(rèn)幀和遙測(cè)幀，而收不到遙信幀和總召喚結(jié)束幀，經(jīng)研究是主站設(shè)定的匹配超時(shí)時(shí)間過(guò)短，由于干擾等原岡導(dǎo)致主站端在收到召喚確認(rèn)幀和遙測(cè)幀后定時(shí)時(shí)間到，主站繼續(xù)下發(fā)數(shù)據(jù)幀命令，導(dǎo)致門上傳的數(shù)據(jù)不完整。 因此在主站設(shè)定匹配超時(shí)時(shí)間時(shí)要考慮到數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)短 、發(fā)送接收是否受到 ：擾、波特率等因素，合理設(shè)定匹配超時(shí)時(shí)間以保證數(shù)據(jù)的完整性和實(shí)時(shí)性。（）在配電 自動(dòng)化系統(tǒng)中，故障發(fā)生時(shí) 級(jí)數(shù)據(jù)尤其是故

14、障電流能否準(zhǔn)確傳送成為快速進(jìn)行故障診斷的重要網(wǎng)素。 在召喚 級(jí)數(shù)據(jù)時(shí)，將故障前后各 個(gè)周波的數(shù)據(jù)組成讀命令響應(yīng)幀上傳，程序在設(shè)計(jì)過(guò)程巾加入 故障錄波回放功能，在給定的界面上描述了故障前后的電流波形，更直觀地表示故障前后電流變化情況。 結(jié)論本系統(tǒng)在實(shí)際沒(méi)計(jì)、實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，全面分析了規(guī)約在配電自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用，充分利用面向?qū)ο蟮膹?qiáng)大開(kāi)發(fā)功能，嚴(yán)格遵守 規(guī)約的規(guī)定 ，重點(diǎn)在通信的呵靠性和實(shí)時(shí)性，多線程串行通信提高了通信效率，減少了計(jì)算機(jī)的資源浪費(fèi)，同時(shí)考慮了該通信系統(tǒng)與其他廠家的 的兼容性。目前該系統(tǒng)已應(yīng)用在某縣供電公司的配電自動(dòng)化系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)準(zhǔn)確，滿足 級(jí)數(shù)據(jù)快速上傳的要求，程序?qū)哟畏置?，維護(hù)方便簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定，通用性強(qiáng)。 目前系統(tǒng)運(yùn)行狀況良好，表明規(guī)約完全滿足現(xiàn)代配電自動(dòng)化系統(tǒng)的要求，有很高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。維普資訊 建杰，等 規(guī)約在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用與開(kāi)發(fā)，（）： 魏民，羅安使用面向塒象的設(shè)汁技術(shù)實(shí)現(xiàn)電力通信規(guī)約 電網(wǎng)技術(shù)，（）：， ，（）： 夏遠(yuǎn)福，江道灼，黃民翔 規(guī)約在饋線自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用繼電器，（）：，）（，（）：參考文獻(xiàn)：收稿日期： 作者簡(jiǎn)介：王建杰 （一），