配网自动化无线公网通信中实现定值交互的方案

2016-09-06李德军施广德穆晓琛付学良

综合智慧能源 2016年6期

关键词：公网预置规约

李德军，施广德，穆晓琛，付学良

(南京国电南自电网自动化有限公司，南京　210000)

配网自动化无线公网通信中实现定值交互的方案

李德军，施广德，穆晓琛，付学良

(南京国电南自电网自动化有限公司，南京210000)

现如今配网自动化快速发展，保护定值远方维护的需求日益增加，介绍了配网自动化中无线公网通信的架构，阐述了无线公网的通信原理，并分析了配网DL/T 634.5101—2002《远动设备及系统第5部分：传输规约第101篇：基本远动任务配套标准》规约的主要特点以及如何在无线公网通信中保护定值交互的具体实施方案，并对该方案进行了详细分析。

无线公网通信；配网101规约；定值交互

0　引言

配网自动化是利用现代电子技术、计算机技术、通信及网络技术结合可靠的电力设备，将配电网中的在线数据、离线数据、电网结构和地理图形进行信息集成，构成完整的自动化系统，实现配电网及其设备正常运行，实现事故状态下的监测、保护、控制、用电及配电管理。

通信系统是配电网自动化系统中非常重要的环节，是配电网自动化的神经系统。配电网运行数据的采集、运行状态的改变、配电网的优化均通过通信系统来实现。目前，国内配网自动化通信采集主要采用无线公网通信模式，通过无线公网通信实现与远方配网终端的数据交互处理[1]。

1　配网公网通信现状

无线公网通信就是利用现在的通用分组无线服务技术(GPRS)或码分多址(CDMA)网络，实现无线终端与数据采集系统的通信及所需的数据采集。无线公网通信结构如图1所示，图中VPN为虚拟专用网。首先在电力公司安全III区搭建无线公网采集服务器1套，然后通过路由器、防火墙等设备连接移动运营商的网络，再通过移动运营商内部数据隧道，无线终端就可以与数据中心端建立网络通信。

图1　无线公网通信结构

移动运营商内部的网络一般分为公网方式和VPN方式。公网方式的安全性较差，很容易受到攻击，且不易维护，故一般使用VPN方式。移动运营商在内部网络为电力公司构建一个虚拟的专网，称作VPN私网，该私网有自己独特的网络名称，不是该网络的用户识别卡(SIM)终端在登录GPRS网络后是无法与私网通信的[2-4]。

在无线公网通信中，目前国内广泛使用基于平衡模式的配网DL/T 634.5101—2002《远动设备及系统第5部分：传输规约第101篇：基本远动任务配套标准》规约[5](以下简称配网101规约)。该规约是从主网调度自动化非平衡式101规约发展而来，在发展过程中根据配网自动化和无线公网通信的特点，进行了必要的功能修改及完善，从而形成了一种稳定、实用、可靠、精炼的数据传输通信规约协议。

配网101规约中仅规定了电力“三遥”(遥测、遥信、遥控)数据的交互格式，随着配网自动化系统的高速发展，远方维护配网终端保护定值的需求日益增加，对配网终端及保护装置设置保护定值，能实现配电网自动判断、隔离故障，快速切除故障及保障非故障线路的正常供电。

本文对配网101规约的相关规定进行了细化，并根据实际应用需求进行了扩展定义，提出可靠、可执行的解决方案。在遵循原有通信规约数据格式及传输规则的前提下，使其更加符合配电自动化系统的实际应用需求。

2　定值交互方案设计

2.1定值整理

每个配网终端生产厂家不同，定值也各异，但与配网自动化相关的保护定值却基本相同，表1列出了配网终端中与配网自动化相关的保护定值。在本次方案设计中，只针对表1中存在的保护定值进行远程交互，不在表1中的保护定值由于与配网自动化处理的关系不大，暂不处理。

表1　定值定义

2.2方案实现

为了保证定值读写的通用性和标准性，本方案推荐使用配网101规约中的如下类型标志(TI)来完成对远方保护定值的数据交互功能。

下行报文：(主站到终端)

CON<50>：= 设定值命令C_SE_NC_1

CON<102>：= 读命令 C_RD_NA_1

上行报文：(终端到主站)

CON<50>：= 设定值命令C_SE_NC_1

CON<112>：= 测量值参数P_ME_NC_1

2.2.1基本报文格式

配网101规约分为固定长度帧和可变长度帧2种报文传输，可变帧报文格式见表2，表中：68H定义了数据流中的起点；FC为功能码；报文长度指从控制域到应用服务数据单元结束的字节总长度；信息对象的定义根据TI的不同而不同；16H定义了数据流的结束。

表2　可变长帧报文格式定义

2.2.2定值召唤

使用TI=102和TI=112完成定值召唤交互功能，图2为定值召唤协议流程[6]，图中：PRM为启动报文位；SIE为预置执行位。

图2　定值召唤协议流程

主站下发TI=102(读参数)命令到配网远方终端，远方终端收到命令后，根据平衡式规约需求，先回复固定长度帧确认(PRM=0)，再组织参数报文，以TI=112(短浮点数)上送到主站，主站收到参数报文后也根据平衡式规约需求，回复固定长度帧确认(PRM=0)。每帧报文中的信息体定义参数见表3。

表3　定值召唤信息体定义

2.2.3定值修改

使用TI=50完成定值修改交互功能，图3为定值修改协议流程[7]。

图3　定值修改协议流程

主站下发TI=50(设定值参数)命令到配网远方终端，远方终端收到命令后，根据平衡式规约需求，先回复固定长度帧确认(PRM=0)，再组织报文，仍以TI=50上送到主站，主站收到报文后也根据平衡式规约需求，回复固定长度帧确认(PRM=0)。每帧报文中的信息体定义参数见表4，QOS定义见表5。

表4　定值修改信息体定义

定值设置流程严格按照预置(选择)、激活(执行)的过程进行，只有在预置后发起激活且激活指令所携带定值信息与预置指令一致时方可使定值生效。

如果在预置后超过设定时间仍未收到激活命令，则自动放弃定值修改设置过程，等待下一次新的定值修改预置。

3　定值交互方案分析

3.1通用性分析

目前方案在设计过程中完全遵守了配网101规约,所有的功能实现是在原规约基础上进行完善的，不会对现有的配网无线公网通信流程产生影响，具有很强的通用性。具体体现在如下方面：(1)数据传输方式与现有规约保持一致；(2)遥测、遥信、遥控等实现方式与现有规约保持一致；(3)选用原有规约定义实现新功能需求，扩展报文格式及风格遵循原有标准；(4)对链路地址、传送原因、信息体地址等信息所占字节数进行了支撑定义。

3.2扩展性分析

方案中在设计上只支持20条固定条目的定值处理，而随着配网自动化的高速发展，业务范围不断扩大，相关的新定值可能会不断出现，为了满足此类需求，在本方案的基础上按照配网101规约定义,通过扩展可变帧长限定词VSQ 中的最高位SQ来实现定值信息多帧上送的功能。具体VSQ定义见表6。

3.3经济性分析

在实际的配网自动化无线公网通信运用中，一般采用无线上网包月套餐的方式。终端方面每个月在制定流量套餐的过程中都参照可能出现的最大流量，再加上几MB的流量进行申请配置。而本方案通信过程中产生的报文交互，每次通信产生的流量仅为几百个字节，即每次定值交互产生的流量最多在几kB，故肯定不能超出流量套餐的上限。因此，采用本方案，不会对目前运行的配网无线公网通信产生任何经济上的影响。