一种适用于隔离开关振动数据传输的规约研究

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摘要：随着通信物联网的日益发展，可编程控制器的应用功能得到了不断增强，对于不同要求的现场环境均有较高的针对性与可靠性。文章通过解析IEC104规约结构特点，结合通信过程与数据传输中的实际运用，根据规约软件设计流程图以及机器语言对它的配置方法，对该规约展开研究说明。

关键词：隔离开关；数据传输；可靠性；规约特点；配置方法 文献标识码：A

中图分类号：TM773 文章编号：1009-2374（2016）14-0015-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.14.008

自动化的飞速发展，达到了节能高效的目的，实现了无人监管控制。在整个安全稳定运行的需求中，在遥测量与开关量中往往针对电压频率与隔离开关有特定要求。在对测点信息展开收集的同时，还需要展开分析处理工作。监视运行、调度控制、管理操作等都需要数据的及时调度传达，以便更为有效地控制管理。IEC104规约便具有解决上述问题的良好特性，可靠性高，实时性较好，同时支持网络优化传输、数据流量充足的优点。

1 IEC104规约

IEC60870-5-104是该规约的全称，主要包含五大板块，分别是公用事业特殊制定的传输系列规约、能源管理系统、安全监控系统、配电自动化系统、流量积累分析系统等。通过引用了ITU-TX.25标准，IEC104规约将IEC60870-5-101（以下简称IEC101）的应用层与TCP/IP提供的网络传输功能相结合，约定冲突检测方式和错误重传机制算法，包装APCI传输接口，保证了规约标准化和通信过程中数据传输的可靠性。

2 IEC104通信规约

IEC104规约与IEC101规约相对比后，可以发现这两者间存在结构差异，在协议使用层尤为明显，对比表格如表1所示。

2.1 TCP连接协议

在TCP协议连接中主要使用客户端与服务端结构框架，其协议也是标准的传输协议，通过子集的网络访问，在这个访问控制站中，中心调度由客户端发起请求，主动寻求连接。作为服务端的控制系统，当收到来自客户端的命令后，立即做出响应，通过使用平衡通信，一旦开始传输连接，客户端与服务端均能够发送命令消息。

2.2 数据传输环节启动

在数据传输中，主站与服务端连接传输后，其格式为报文控制启动、停止、测试的U格式。客户端将会通过发送“开始”指令以激活数据传输。当指令被确认执行后，服务器端口便开始进行上传数据任务。

2.3 循环数据传输

“开始”指令通过服务器端口激活后，为了使主站与RTU终端实践同步，在启动命令后，总召唤命令将由主站发出，终端最终确认总召唤确认帧。在发出全遥信与全遥测帧，最后发出总召结束帧，结束结合，在循环中，通常半小时校准一次，总召唤频率每刻钟进行传输。在数据输送的方式中，往往使用平衡模式，一旦超过死区值波动时，那么测试过程中发送端与RTU数据改变的就传输到区域中。同时如果检测到波动后，向上传送，并且通过客户端发送指令，遥控确定，如果通过指令，完成结束命令即会启动。在推送区域中划分区别，如遥测、遥控、遥信等不同传输级别。

2.4 时钟心跳测试

在实际连接间，如果传输路径未被占用，时钟测试即会自动发送，通过维护保持终端与发送主站的实际传输连接。主要是在主站中定时发送，心跳时间的间隔可以通过设置完成。

2.5 错误重传机制

在稳定传输数据的方法中有一个较为基础的便是，在保证稳定的前提下，当自动传输的APDU超过定额数值时，确定指令无法传输，传输就会停止。收到数值在8个时，即可以开始执行。结合传输机制，在制定开始断开执行的标准数值就需要精细计数定义。对于报文的客户端发送，接收端接收等数值需要建立制定详细的计数标准。对于接收到的报文分析需要准确迅速，例如可以通过判断顺序对比，确认正确的传输个数，保证没有中途错误遗漏丢失。如果发现序列不符合，出现错误，那么就需要截断链接，建立重传。

3 IEC104规约的控制域格式

在IEC104规约中，控制域格式定义了三种：I格式、S格式和U格式。针对U格式，主要在指令调控开始、结束、开展进程中运用。I格式在传输中具有较大优势，主要涵盖数据传输。S格式由于自身并没有包含数据，因此主要用于确定I数据的接收传输。

4 IEC104特有规约机制

在IEC104规约中具有特有传输通信机制，为了避免格式报文的错误丢失与多次发送的无用报文出现：（1）通过每次建立连接后，主站客户端与接收端的报文顺序都全部为0；（2）发送与接收两端报文的序列增减对应变化，俱增俱减；（3）如果该报文传输正确，那么接收端同样会回执一个对应的确认序列，以完成此次报文传输，同时要求接下以此序列以回执序列为继续传输报文序列，如此循环；（4）在单向传输较大数据序列时，需要使用S格式报文在对端，通过发送确认指令，完成单向传输任务。

在出现超时情况时，主要有两大类四种特有设置。对于传输链路已经激活的情况，如果超过特定时间，不含数据报文将借组S报文进行超时命令传输，并且再次超过预定时间后，重复发送试探报文确认，最后到达规定时间后，执行关闭命令，链路断开，将无法执行传输

任务。

链路如果处于未激活状态，I格式报文达到预定时间范围界定时，一旦超过，将开始自动进行测试报文的发送，达到固定时间后，没有序列回应，将执行关闭链路命令。

5 程序设置与配置

在通信软件设计中，往往设计到基于TCP/IP的网络编程，如图1所示是基于IEC104规约的RTU主线路数据流程图。在电力系统管理中，迅速及时响应往往作为评判系统优劣的一个重要标准，常常使用Linux操作平台下的多线程技术。执行数据收集、信息处理、特殊规约、预警显示、阈值提醒、多位储存等，由于是独立开展、分别运行，相互间不会造成影响，同时充分利用CPU，使得运算处理得更加迅速，如下为设计流程：

在编程设计模块中，通过模块化设计，主程序在设计涉及初始化、变量管理、配置导入设计等，并且在接收设计中，负责报文的储存分析、链路处理、连接、管理测试等模块功能。

由于背景平台与传输的各类限制，需要在设置配置形式时结合实际情况灵活处理，标记数据。XML应用简单，也是有效的储存语言，往往在于标记定义中有着较为广泛的运用，并且操作友好，可以自定义修改源语言，在内容结构、规范编程等方面具有多种优点，平台适应较广。

6 结语

在生活工业通讯运用中，由于数据庞大，对于客户端发送与接收报文需要保持准确，如果理解没有一致，将会链接中断，并无法再次链接。由于自动化的发展迅速，具体标准也更加复杂，为了达到标准，结合IEC104的规约与编程调试对交互技术进行研究，符合发展要求，经济高效，可靠迅速，促进了电网的建设运行。对于隔离开关中振动数据输、配网自动化与配电网安全运行具有积极的意义，促进了规约进一步拓展研究。

参考文献

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作者简介：胥保成（1974-），男，江苏盐城人，江苏省电力公司淮安供电公司高级工程师，研究方向：电力工程。