李德軍，施廣德，穆曉琛，付學良

(南京國電南自電網(wǎng)自動化有限公司，南京　210000)

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配網(wǎng)自動化無線公網(wǎng)通信中實現(xiàn)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(wǎng)自動化有限公司，南京210000)

現(xiàn)如今配網(wǎng)自動化快速發(fā)展，保護定值遠方維護的需求日益增加，介紹了配網(wǎng)自動化中無線公網(wǎng)通信的架構(gòu)，闡述了無線公網(wǎng)的通信原理，并分析了配網(wǎng)DL/T 634.5101—2002《遠動設備及系統(tǒng) 第5部分：傳輸規(guī)約 第101篇：基本遠動任務配套標準》規(guī)約的主要特點以及如何在無線公網(wǎng)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(wǎng)通信；配網(wǎng)101規(guī)約；定值交互

0　引言

配網(wǎng)自動化是利用現(xiàn)代電子技術(shù)、計算機技術(shù)、通信及網(wǎng)絡技術(shù)結(jié)合可靠的電力設備，將配電網(wǎng)中的在線數(shù)據(jù)、離線數(shù)據(jù)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和地理圖形進行信息集成，構(gòu)成完整的自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)配電網(wǎng)及其設備正常運行，實現(xiàn)事故狀態(tài)下的監(jiān)測、保護、控制、用電及配電管理。

通信系統(tǒng)是配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)中非常重要的環(huán)節(jié)，是配電網(wǎng)自動化的神經(jīng)系統(tǒng)。配電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)的采集、運行狀態(tài)的改變、配電網(wǎng)的優(yōu)化均通過通信系統(tǒng)來實現(xiàn)。目前，國內(nèi)配網(wǎng)自動化通信采集主要采用無線公網(wǎng)通信模式，通過無線公網(wǎng)通信實現(xiàn)與遠方配網(wǎng)終端的數(shù)據(jù)交互處理[1]。

1　配網(wǎng)公網(wǎng)通信現(xiàn)狀

無線公網(wǎng)通信就是利用現(xiàn)在的通用分組無線服務技術(shù)(GPRS)或碼分多址(CDMA)網(wǎng)絡，實現(xiàn)無線終端與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的通信及所需的數(shù)據(jù)采集。無線公網(wǎng)通信結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖中VPN為虛擬專用網(wǎng)。首先在電力公司安全III區(qū)搭建無線公網(wǎng)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(wǎng)絡，再通過移動運營商內(nèi)部數(shù)據(jù)隧道，無線終端就可以與數(shù)據(jù)中心端建立網(wǎng)絡通信。

圖1　無線公網(wǎng)通信結(jié)構(gòu)

移動運營商內(nèi)部的網(wǎng)絡一般分為公網(wǎng)方式和VPN方式。公網(wǎng)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(nèi)部網(wǎng)絡為電力公司構(gòu)建一個虛擬的專網(wǎng)，稱作VPN私網(wǎng)，該私網(wǎng)有自己獨特的網(wǎng)絡名稱，不是該網(wǎng)絡的用戶識別卡(SIM)終端在登錄GPRS網(wǎng)絡后是無法與私網(wǎng)通信的[2-4]。

在無線公網(wǎng)通信中，目前國內(nèi)廣泛使用基于平衡模式的配網(wǎng)DL/T 634.5101—2002《遠動設備及系統(tǒng) 第5部分：傳輸規(guī)約 第101篇：基本遠動任務配套標準》規(guī)約[5](以下簡稱配網(wǎng)101規(guī)約)。該規(guī)約是從主網(wǎng)調(diào)度自動化非平衡式101規(guī)約發(fā)展而來，在發(fā)展過程中根據(jù)配網(wǎng)自動化和無線公網(wǎng)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(wěn)定、實用、可靠、精煉的數(shù)據(jù)傳輸通信規(guī)約協(xié)議。

配網(wǎng)101規(guī)約中僅規(guī)定了電力“三遙”(遙測、遙信、遙控)數(shù)據(jù)的交互格式，隨著配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的高速發(fā)展，遠方維護配網(wǎng)終端保護定值的需求日益增加，對配網(wǎng)終端及保護裝置設置保護定值，能實現(xiàn)配電網(wǎng)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(wǎng)101規(guī)約的相關(guān)規(guī)定進行了細化，并根據(jù)實際應用需求進行了擴展定義，提出可靠、可執(zhí)行的解決方案。在遵循原有通信規(guī)約數(shù)據(jù)格式及傳輸規(guī)則的前提下，使其更加符合配電自動化系統(tǒng)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(wǎng)終端生產(chǎn)廠家不同，定值也各異，但與配網(wǎng)自動化相關(guān)的保護定值卻基本相同，表1列出了配網(wǎng)終端中與配網(wǎng)自動化相關(guān)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(wǎng)自動化處理的關(guān)系不大，暫不處理。

表1　定值定義

2.2方案實現(xiàn)

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(wǎng)101規(guī)約中的如下類型標志(TI)來完成對遠方保護定值的數(shù)據(jù)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(shù)P_ME_NC_1

2.2.1基本報文格式

配網(wǎng)101規(guī)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)單元結(jié)束的字節(jié)總長度；信息對象的定義根據(jù)TI的不同而不同；16H定義了數(shù)據(jù)流的結(jié)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(xié)議流程[6]，圖中：PRM為啟動報文位；SIE為預置執(zhí)行位。

圖2　定值召喚協(xié)議流程

主站下發(fā)TI=102(讀參數(shù))命令到配網(wǎng)遠方終端，遠方終端收到命令后，根據(jù)平衡式規(guī)約需求，先回復固定長度幀確認(PRM=0)，再組織參數(shù)報文，以TI=112(短浮點數(shù))上送到主站，主站收到參數(shù)報文后也根據(jù)平衡式規(guī)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(shù)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(xié)議流程[7]。

圖3　定值修改協(xié)議流程

主站下發(fā)TI=50(設定值參數(shù))命令到配網(wǎng)遠方終端，遠方終端收到命令后，根據(jù)平衡式規(guī)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(jù)平衡式規(guī)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(shù)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(zhí)行)的過程進行，只有在預置后發(fā)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(wǎng)101規(guī)約,所有的功能實現(xiàn)是在原規(guī)約基礎上進行完善的，不會對現(xiàn)有的配網(wǎng)無線公網(wǎng)通信流程產(chǎn)生影響，具有很強的通用性。具體體現(xiàn)在如下方面：(1)數(shù)據(jù)傳輸方式與現(xiàn)有規(guī)約保持一致；(2)遙測、遙信、遙控等實現(xiàn)方式與現(xiàn)有規(guī)約保持一致；(3)選用原有規(guī)約定義實現(xiàn)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(jié)數(shù)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(wǎng)自動化的高速發(fā)展，業(yè)務范圍不斷擴大，相關(guān)的新定值可能會不斷出現(xiàn)，為了滿足此類需求，在本方案的基礎上按照配網(wǎng)101規(guī)約定義,通過擴展可變幀長限定詞VSQ 中的最高位SQ來實現(xiàn)定值信息多幀上送的功能。具體VSQ定義見表6。

3.3經(jīng)濟性分析

在實際的配網(wǎng)自動化無線公網(wǎng)通信運用中，一般采用無線上網(wǎng)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(xiàn)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(chǎn)生的報文交互，每次通信產(chǎn)生的流量僅為幾百個字節(jié)，即每次定值交互產(chǎn)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(wǎng)無線公網(wǎng)通信產(chǎn)生任何經(jīng)濟上的影響。

4　結(jié)束語

目前，配網(wǎng)101規(guī)約已經(jīng)成功應用于國內(nèi)多個配電網(wǎng)自動化試點無線公網(wǎng)通信中,該規(guī)約規(guī)范了配電網(wǎng)與終端的數(shù)據(jù)傳送過程。

本方案在配網(wǎng)101規(guī)約的基礎上，參照了101規(guī)約的定義，進行了針對配網(wǎng)自動化定值交互方面的新的業(yè)務分配，從而滿足了配電自動化現(xiàn)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(wǎng)自動化現(xiàn)場已經(jīng)得到了功能性驗證，地提高了該地區(qū)的配網(wǎng)自動化水平。

[1]李文偉，邱利斌.配網(wǎng)自動化及通信系統(tǒng)的規(guī)劃建設[J].電力系統(tǒng)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(tǒng)方案[J].電力系統(tǒng)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(shù)的新型配變遠程監(jiān)控系統(tǒng)[J].電力系統(tǒng)及其自動化學報，2005，17(3)：18-20.

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

[5]遠動設備及系統(tǒng)(第5部分 傳輸規(guī)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(wǎng)公司.廣西配電網(wǎng)自動化DL/T 634.5101—2002規(guī)約實施細則[Z].廣西：廣西電網(wǎng)公司，2011.

[7]湖南電網(wǎng)公司.湖南配電網(wǎng)自動化DL/T 634.5101—2002規(guī)約實施細則[Z].廣西：廣西電網(wǎng)公司，2011.

(本文責編：齊琳)

2016-03-15；

2016-05-05

TM 734

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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)。