李兆君

摘 要：本文结合笔者在合肥轨道交通2号线电力监控系统项目中的具体实施经验，首先对IEC 60870-5-104规约的特征及其在城市轨道交通领域中的应用优势进行了介绍，然后对其在合肥轨道交通2号线电力监控系统中的应用进行了详细的论述，希望能够为同类的实践提供有益的借鉴。

关键词：IEC 60870-5-104规约 合肥2号线 电力监控系统

1、工程概况

合肥轨道交通2号线西起长宁大道口，东至大众路口。全线依次沿长江西路、长江中路、长江东路敷设。设计全长27.764km，全线为地下线。共设车站24座，全部为地下车站，包括换乘站6座，分别与1、2A、3、4、5、6、7、8号线换乘。全线最大站间距1.665km，位于玉兰大道与蜀峰路之间；最小站间距0.714km，位于王岗大道与大众路之间。平均站间距1.182 km。

电力监控自动化系统是保证城市轨道交通系统牵引供电系统安全、可靠运行的重要基础。电力调度中心通过实时掌握全线各个变电站的运行情况， 直接对设备进行操作， 使牵引供电系统的管理科学化、规范化，还可做到与其他自动化系统互换数据， 充分发挥整体优势。IEC 60870-5-104作为在合肥轨道交通2号线电力监控系统中应用的重要规约，对其进行探讨具有非常重要的现实意义。

2、IEC 60870-5-104规约概述

2.1 IEC 60870-5-104规约简介

IEC 60870-5-104 是国际标准，对应的是中国电力行业标准DL/T 634.5104-2002 协议。该协议是一种基于以太网方式与调度系统通讯的协议，它在以太网TCP/IP 链路上传输IEC-870-5-101 协议的ASDU 应用服务数据单元，实现与主站的通信。在变电站双平面不断接入调控中心的国网新规范要求之下，基于以太网通讯方式的IEC 104 规约已成为调控中心首选通讯协议。IEC 104规约大致有1997年和2002年（02版）两个版本，在配置上没什么变化，只是02版在97版上扩展了遥测、遥信等信息体起始地址，区别如下：

2.2 IEC 60870-5-104规约在城规中的应用优势

由上文可知，IEC 60870-5-104规约是国际电工委员会为了满足101规约远动通信规约用于以太网实现而制定的，其传输层以及网络层均是采用TCP/IP协议，而应用层是采用IEC-870-5-101 协议，同时为了保证应用层ASDU的通信可靠性，还引用了ITU-TX.25标准，包装了APCI传输接口，规定了应答和重发机制。正是由于其该种特征，非常适合在城市軌道交通领域中应用。当前，带有突出城域网特征的综合监控系统在城市轨道交通中得到了大力发展，如果将IEC 60870-5-104规约应用在城市轨道交通中，能够很方便地将电力监控系统接入到综合监控系统骨干网之中，从而使得整个系统能够实时地享有运动数据。

下图展示了合肥2号线电力监控系统接入综合监控系统的HMI画面：

3、IEC 60870-5-104规约在合肥2号线电力监控系统中的应用

3.1系统的主要特征

合肥轨道交通2号线在全线设置有主变电所、降压变电所、牵引降压混合变电所等多个类型变电所，这些变电所在环网电缆的作用下将主站变电所与车站的变电所连接成为供电网络，在每个变电所中均设置独立而又相互关联的变电所综合自动化系统，也即是电力监控系统，该系统在综合监控系统设备房通过TCP/IP协议接入到综合监控系统之中。

变电所综合自动化系统设有主、备2 套总控单元，完成所内各项集中监控功能及远程通信功能。每个总控单元上配置2 个以太网口用于远程通信接口，经交换机连接后，再分别连接到综合监控系统的主备通道上，通过综合监控系统专用传输通道完成与控制中心之间的远程通信，通信协议采用IEC60870-5-104 规约。2 台总控单元冗余配置，互为热备用，当其中1 台故障时，另1 台自动接管所有功能。

3.2基于104规约的电力监控系统通信软件设计

由图2可知，要想完成与远方综合监控系统的通信，总控单元是关键所在，其同时还要完成对本站供电设备运行状态的监视等重要功能。在合肥轨道交通2号线中，为了提升系统的稳定性、实时性，采用的为QNX实时操作系统，正是在该操作系统之下，才完成了对电力监控系统软件的开发工作。在通信软件的开发设计实现过程中，如何实现对程序主线程的设计、104规约的重传机制以及网络冗余是三个关键点所在。

首先，以实现程序主线程为例，下图展示了合肥2号线号线电力监控系统通信软件主线程设计流程示意图：

在整个过程中，总控单元一直处于侦听状态，等待着连接请求，由远方的综合监控系统发出连接请求后变建立相应的网络连接。当总控单元收到U 格式的报文STARTDT 后，总控单元应该回应该命令报文，然后开始传输数据，此时立即上送变位信息和自发上送周期性扫描数据。

再者，以实现IEC60870-5-104规约的重传机制为例，其主要是实现超时断开重传的功能。因为TCP 连接是面向连接的传输数据，对于任何一次成功的连接，只要通信双方没有执行过断开操作，就认为一直是接通的。利用超时机制检测网络状态，是实现应用IEC60870-5-104规约稳定传输数据的一个基本方法。

4、结束语

总之，IEC 60870-5-104规约作为已经在合肥轨道交通2号线电力监控系统中应用的重要电力通信标准，为整个地铁智能化系统建设和保障运营发挥了重要的作用。其不仅有效保证了电力监控系统的开放性，而且又很好地满足了合肥轨道交通2号线对电力监控系统数据可靠性和实时性的要求，值得在未来同类实践中进一步推广应用。

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