刘 兵

(华电章丘发电有限公司，山东 济南 250216)

电力企业是一个分布式运行的系统，随着各种电力自动化系统和信息管理系统的迅速发展，如何最大限度利用各专业信息系统的信息孤岛，形成完整统一、数据实时传递、信息充分共享的信息系统是电力系统的重要发展方向。

1 UCA 及其在电力系统中的应用

对于电力企业内部EMS、SCADA、电厂DCS 等控制中心之间的实时数据交换与控制等通信行为，UCA 体系给出了相应的模型规范ICCP。ICCP 的网络适应性很强，既可用于专用网络也可用于公共数据分组网络，还可用于具有冗余路由的网状网络。具体应用可以有两种方式：①使用包括MMS 映射的ICCP 的全部定义；②使用ICCP 的1个子集，即只使用ICCP 所定义的数据模型和服务，在此基础上建立特殊应用。UCA2.0 网络集成图1 所示。公司网使用数据库访问集成服务（DAIS），提供跨多厂商关系数据库的无缝链接。另外还使用了TASE2模型，专用于EMS 系统提供的计划和计帐数据。公司局域网的底层协议使用TCP/IP 的类似7 层UCA 协议，可与OSI 协议共存。配电变电站和馈线网络经广域网将SCADA 数据送回控制中心。

图1 UCA 集成网络

用户接口的通信可能有多种结构。实例应用中包括读表，电子计费，电能质量监视，故障检测，远方连接/断开，以及需方管理（DSM）。网络的基础结构还能支持多种用户服务。用户接口的UCA 模型使用CASM 服务，用于各种介质的7 层或3 层子集。

2 电力配电自动化整体系统设计

KH-2000 电力配电自动化主站系统，是新推出的电力配电自动化监控系统(SCADA 系统)硬件结构如图2 所示。

图2 KH2000 硬件结构

前置机收到数据通过UDPCOMM 和SOCKET 上传过来，主控程序收到数据后刷新实时数据的内存映射和各个数据库。MMI 进行实时数据曲线，历史曲线，趋势曲线的图表显示；录波，告警，事项查询等界面的显示；以及遥控界面的显示等。

前置机一方面是从串口中读取RTU 上传来的数据，通过规约线程进行数据分发到各个RTU 的内存映射中，再由网络发送线程UDPCOMM 和SOCKET 将数据发往后台机MMI 进行处理；另一方面规约线程通过串口进行下发命令，包括具体规约规定的命令和由后台机通SOCKET 下发给前置机的遥控命令。

3 101 规约设计方案及系统设计思想

本标准采用ISO-OSI 的增强性能结构(EPA)模型，这种模型仅用三层（即物理层、链路层、应用层）。

图3 给出了远动设备及系统传输规约参考模型的数据单元之间的关系：

图3 通信前置系统的软件数据流图

把分层的思想通过程序模块来实现，通过一个线程来完成。如此各层之间保持同步。

引入命令队列，各应用功能的启动由命令队列来整体协调。使得各应用功能彼此是独立的；引入答即所问的检查机制，舍弃答非所问的命令。

在程序中仍然采用三层结构，物理层即为硬件设备（串口接收数据设备），现认为已从串口接收到数据，数据到达数据链路层解包后交给应用层，应用层负责各数据的分发。同时应用层检查命令队列以启动下一个应用功能，打包后交给数据链路层。数据链路层对数据再次封装（把数据加上控制信息和校验）后下发。

应用层模块：处理数据链路层解包后的数据分发；检查命令队列（如非空，则从命令队列中取出命令字组数据帧发给数据链路层，如空则添加默认的轮询任务），启动相应的应用功能；根据当前接收到的报文帧启动规约规定的服务过程。

数据链路层：接收来至物理层的数据；解规约送至应用层；接收来至应用层的数据帧，并对该帧进行重新封装后下发；三次重发。

系统状态转换图如图4 所示。

图4 状态转换图

命令队列：

1）FunctionQueue:应用功能命令队列（用于外分支）。

命令字来源：初始化，定时任务，默认轮询（命令队列空时），具体的实际情况（突发功能的启动，如召唤一级数据，快速校验过程，文件传输等）。

2）CommandQueue:具体的应用功能的命令队列（用于内分支）。

命令字来源：当前应用功能服务过程的添加；应用功能启动时添加。

3）特殊情况：遥控操作。后台机YK 命令字加到CommandQueue中，此时应重新把当前应用功能压回FuntionQueue，先执行遥控操作。遥控执行完后继续执行被打断的应用功能。

4）外分支：从应用功能命令队列中（FunctionQueue）读取功能码定出并启动当前应用功能（向应用功能的命令队列中添加具体的命令字）。置WorkFlag=_ AppCallData。

4 101 规约关键技术的实现

4.1 初始化

主要是把主站和子站的FCB 都清零准备传输。分为主站初始化，子站初始化，子站被远方初始化。

非平衡方式：刚上电时由主站启动主站初始化，当运行期间子站掉电后启动子站初始化。

平衡方式下：主站被动初始化。等待RTU 发出初始化的指令。

子站初始化的启动:当子站掉电时发生，在三次重发失败后启动。

4.2 数据总召唤

4.2.1 初始化后启动和定时任务启动。

4.2.2 过程描述：主站总召唤子站，子站回送确认，然后连续向主站传输16 组数据（RTU 端已事先准备好的数据），主站接收完16 组数据后，再进行漏帧检查。判断有哪一组数据没有收到，然后去召唤这一组。召唤完毕后结束总召唤功能。

4.2.3 关键技术的处理：

1）启动：直接向命令队列中添加相应的命令字即可。

2）总召唤延时处理：

总召唤在接收16 组数据时，只是被动的接收。

在LinkerTX 发送出总召唤请求帧后，便进入延时阶段，延时时间为估计16 组数据全部接收所需的时间，等待的条件为h_TASK_OVER事件有信号。h_TASK_OVER 是在Applayer 中收到最后一组数据时SetEvent(h_TASK_OVER)

即：WaitForSingleObject(pIEC-＞h_TASK_OVER,OverTime)，若延时时间到或等到h_TASK_OVER，则SetEvent(pIEC-＞h_DELAY_OVER),说明总召唤结束了，下一步要进行漏帧检查。

3）对16 组数据接收到的标志。int AllDataGroup[16]当收到一组数据后使AllDataGroup[i]=1；漏帧检查时若AllDataGroup[i]=0 则说明此组没有接收到。

全部16 组数据全部收到后，结束总召唤，进行时间同步。

系统设计完成后，经过与RTUs 和主站系统的通信测试，实现了SCADA 基本数据（遥测、遥信）的采集和传输、网络遥控操作、文件传输功能，特别是应用“搜索组”概念后，能准确进行故障分段处理，取得了较好的应用价值。

［1］吴永晨.电力系统自动化技术应用与发展[J].中国高新企业，2010(6).

［2］陈中.电力系统紧急控制多代理信息系统中UCA2.0 应用初探[J].电力系统保护与控制，2009(24).

［3］J carpentier·Optinal Power Flows·Electrical Power and Energy System·Vol.1 No1.Aprial,1997[Z].