103规约的分析和应用

东北电力技术　　　　　　　　　　　　　　　2005年第2期

IEC60870-5-103规约的分析和应用

AnalysisandApplicationforIEC60870-5-103Stipulations

孟祥萍1,李　颖2,孟祥印3

(1.长春工程学院,吉林　长春　130012;2.东北电力学院,吉林　吉林;3.吉林　长春　130012)

摘要:介绍了IEC60870-5-103继电保护设备信息接口配套标准、应用层和用户进程。结合实例,关键词:IEC60870-5-103规约;[中图分类号]TM714　]B[]1004-7913(2005)02-0020-03

　　传输规约IEC60870-5-103继电保护设备信

息接口配套标准由国际电工委员会TC57

技术委员会(电力系统控制和通信技术委员会)出版,我国将其等同采用作为电力行业标准:DL/T667—1999idtIEC60870-5-103:1997,已于1999年10月1日正式实施。IEC60870-5-103规约(以下简称103规约)是用于控制系统与继电保护设备信息交换中的继电保护设备的信息接口配套标准,传送的信息主要为继电保护的相关信息。此标准未必一定适用于将继电保护功能和测量、控制功能组合在同一个装置内并共用一个通信口的设备。标准的推出,在实现变电站自动化的过程中,使得变电站内一个控制系统的不同继电保护设备和各种装置达到互换,提高了继电保护设备的安全性,有利于变电站自动化系统内不同继电保护设备和控制系统之间互联。

图1　FT112帧格式

(a)———可变帧长帧格式;(b)———固定帧长帧格式

(EnhancedPerformanceArchitecture),仅用到ISO-OSI

基本参考模型的全七层结构中的三层,即物理层、链路层及应用层。根据远动系统的特点,考虑到传输速率,这种结构在出现故障时可以响应迅速。11211　物理层

1　103规约的分析

103规约是在IEC60870-5系列标准的基础

在变电站自动化系统中,物理层采用光纤传输系统和基于铜线的RS485总线系统,它提供一个二进制对称和无记忆传输。

标准的传输速率为9600bit/s或19200bit/s。11212　链路层

103规约所有的传输过程均由主站启动,即轮

上,采用FT112帧格式,对物理层、链路层、应用

层、用户进程作了大量的具体的规定和定义。111　FT112异步式字节传输的帧格式

FT112帧格式有可变帧长和固定帧长两种,如图1所示。

固定帧长帧格式用于继电保护设备(或间隔单元)向控制系统传输的确认帧,或控制系统向继电保护设备(或间隔单元)传输的询问帧。可变帧长帧格式用于同控制系统向继电保护设备(或间隔单元)传输数据,或由继电保护设备(或间隔单元)

向控制系统传输数据。112　网络模型

103规约使用的网络模型是增强性能结构EPA

询问答过程:由启动站向从动站触发一次传输服务,或者成功完成,或者报告差错,之后才能开始下一轮的传输服务。103规约采用的链路服务级别为三级,其链路服务级别及功能如表1所示。

表1　链路服务级别及功能

链路服务级别

S1S2S3

帧类型发送/无回答

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　　链路层由一系列采用明确的链路规约控制信息LPCI的传输过程所组成。11213　应用层

应用层为用户提供服务,是用户的窗口,它的服务直接提供给应用进程。应用层包含一系列应用功能,它包含在源和目的之间应用服务数据单元ASDU的传送中。

规约数据单元由规约控制信息和服务数据单元组成,由于103规约未采用应用规约控制信息ACPI,和应用服务数据单元LSDU是一样的数据单元ASDU。用户数据结构组成如图2所示。

地综合保护设备REJ525的监控为例,探讨103规约的应用。211　初始化

当控制系统启动以后,主站(即控制系统)发送初始化命令给子站(保护设备REJ525),子站复位后发送确认帧给主站;主站接收到确认帧后用轮询方式发送请求12级用户数据帧,,然后按照系12级用户数据,初12　时钟同步

主站定时向子站发送时钟同步命令,可以采用广播方式向所有的子站发送时钟,也可以采用一对一的方式向某一个确定的模块发送时钟。时钟同步目的是为了在设备之间规定一个共同的时间参考。213　总查询(总召唤)

主站定时向每个子站发送总查询(总召唤)命令,子站将子站内含有的一张属于总查询(总召唤)的表的内容依次传送给主站。如果在传送过程中出现优先级高于总查询(总召唤)的报文(如状态变位),则优先传送,然后再继续传送总查询(总召唤)表的内容,表中所有内容都传送完后,子站传送总查询(总召唤)结束报文给主站。总查询(总召唤)过程结束。214　1级或2级用户数据

1级用户数据传送的优先级高于2级用户数

图2　用户数据结构组成

103规约描述了2种信息交换方法:兼容范围

和通用分类服务。兼容范围基于严格规定应用服务

数据单元(ASDUs)和为传输“标准化”报文的应用过程。通用分类服务采用各间隔层单元自我描述和自我定义的方法对要求传输的信息进行定义,它可以传输任何类型数据。除国内已经生产的继电保护设备可以在一段时间内使用专用范围外,新开发的产品必须采用兼容范围和通用分类服务。113　用户进程

103规约中定义了下述基本功能:站启动、总

据。同时出现1级用户数据时,优先级别高的优先

传送。例如SOE(事件顺序记录)的优先级高于遥信的优先级,当出现遥信变位时,子站马上通知主站有1级用户数据,主站同意接收后,子站传送SOE的报文;只有在主站发送总查询(总召唤)命令时,子站才将遥信量上传给主站。

103规约中2级用户数据是一些遥测量,REJ525的遥测量只有B相电流。当没有1级用户数据时,主站不断向子站请求2级用户数据,子站实时传送B相电流值给主站。215　相关报文21511　

初始化:

主站:1040036316子站:1020032316

主站:107a037d16

子站:68151568280305810403a0030241424220202020200b42050b1f16

主站:105a035d16

查询(总召唤)、时钟同步、命令传送、测试模式、监视方向的闭锁、扰动数据传输、通用分类服务。但在兼容范围中并不包括保护定值的远方读取和修改,如有需要的话,可采用通用分类服务来完成。

2　应用实例

本文以控制系统对芬兰ABB公司的过流和接

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主站:107b037e16

子站:68121268280302810103a05a0100000d00ab74220200fd16

召唤

2级用户数据:主站:105b035e16子站:680a0a68080303010203a0907017cb16216103规约,公司自己的SPA规约,导致用规约可以实现的功能,而用103规约时一些功

子站:68151568080305810503a0040241424220202020200b42050b011621512　时钟同步

主站:680f0f68730306110803ff000f390402ac0c670416

子站:1020032316主站:105a035d16

子站:680f0f68080306810803ff0026390402ac0c00b91621513　总查询(总召唤)

主站:680909687316

子站:10200316

主站:105a035d16

子站:68121268280302810903a054010000000075e9a60606bf16

能受到限制,比如读取参数、远方整定、扰动记录的传递等。由此也看出一些问题,各设备厂商采用自定义的规约,不同厂家之间的设备无法互联,虽然越来越多的厂家采用了103规约,但仍只是在一定范围内使用,对于新产品的开发,不仅浪费了大量的软硬件人力开发资源,而且给用户的设备选型、运行维护等带来诸多不便,不能满足系统的开放性和维护的方便性要求。

只有越来越多的设备厂商意识到国际标准规约IEC60870-5-103的地位和重要性,并积极主动

主站:子站:000000e5

主站:

107a037d16

68121268280302810903a043010006a706063c16105a035d16

子站:680e0e68280301810903a01b01ba0ea70606f016

主站:107a037d16

子站:680e0e68280301810903a01c018f16a70606ce16主站:子站:1ea70606

主站:子站:

105a035d16

680e0e68280301810903a01d015fa716

107a037d16