浅谈计划曲线的传输

摘要：本文介绍了实时传输计划曲线的几种模式，着重阐述了利用厂站已有远动设备准确及时地传输计划曲线方法，并提出了在IEC60870-5-103规约中的传输计划曲线的模式和报文格式。

关键词：计划曲线；IEC60870-5-103

中图分类号：U212.22+2 文献标识码：A

1 引言

“我国经济社会发展面临着能源资源供应、生态环境容量、温室气体减排等严峻挑战，发展方式的绿色转型势在必行。坚强智能电网是加快清洁能源发展，提升能源利用效率，应对生态环境和气候变化双重挑战，推动发展方式绿色转型的战略支点。”——国家电网公司绿色发展白皮书。

智能调度是统一坚强智能电网建设的关键内容，是智能输电网的神经中枢，是维系电力生产过程的基础，是保障智能电网运行和发展的重要手段[1]。智能调度通过智能化手段为调度中心各专业提供全维度精益化服务，面向各个专业需求的若干智能化应用是智能调度建设的关键[1]，智能化的计划编制也是其中的一个应用。

发电计划曲线的编排是调度计划编排的重要内容。计划曲线准确、及时地下发，对电网的安全性和可靠性至关重要。本文主要讨论如何将计划曲线准确、实时地传输至最终控制设备。

2 计划曲线的下发模式

2．1 模式选择

现有的计划曲线的下发模式一般有3种：1 厂站端通过专用通道由专门装置接收调度下发计划曲线；2 利用远动通道，由厂站端的远动机接收计划曲线，再由远动机在厂站内转发；3 厂站用户利用特定账号登陆调度的专门服务器，获取计划曲线[2]。

随着新的绿色能源如风能、太阳能的利用，特别是坚强智能电网建设的推进，计划曲线不仅仅是给电厂的发电计划曲线，也包括发给一些无功或电压调节曲线。而且曲线的执行装置可能安装分散，甚至就是一些智能一次设备。在这种情况下，模式1虽然设计逻辑简单，但硬件投入较大，经济性不好。模式3减弱了系统实时控制的效能和自动化程度，降低了电网的安全性和可靠性。

而模式2是利用厂站原有的远动设备，通过扩充远动功能来实现计划曲线的下发，兼顾了可靠性、实时性和经济性，是现阶段一个较佳的模式，正在被越来越多地采用。

2．2 下发规约选择

IEC60870-5-101和IEC60870-5-104是如今标准的远动规约，前者应用于串行数据通信，后者应用于网络数据通信，但都使用相同的应用数据服务单元(ASDU)。两种规约都具备数据丢失重发功能，适合计划曲线的下发要求，只是基本标准中没有规定计划曲线的数据格式，要通过扩展标准来实现。

南方电网网扩展出带长时标的多点设点命令，ASDU137，来下发计划曲线(规约格式参看文献[2])。每条曲线分配289个地址，其中第一个地址代表整条曲线地址，曲线按5分钟一个点对应余下288个地址；曲线可以分帧传送，每帧报文只带一个时标表明曲线日期，两帧报文之间可被高优先级数据打断。同时，为了节约传输时间、降低通信负荷，调度主站一般使用拐点传输策略下发计划曲线，即只下发变化点的曲线值，但第一个点和最后一个点，无论是不是拐点，都必须下发，便于厂站的远动机判断曲线的开始和结束。此扩展命令在南网使用多年，基本满足需要，已被其他网、省调采用。

3 厂站内的传输

3.1 方案设计

近年来，变电站内的通信技术发展很快，已经由串口、现场总线过渡到了工业以太网。远动机属于站控层的设备，而计划曲线一般是要发给间隔层设备，利用站内以太网是比较经济的做法。考虑到计划曲线数据的完整性和可靠性要求要远高于实时性要求，在网络传输层协议上选择TCP/IP模式。

为了减少计划曲线执行设备的计算负载，远动机应将收到的拐点曲线解算展开成全部的288点曲线后，再进一步下发传输。

3．2 规约设计

如今，IEC60870-5-103规约是厂站内各种装置之间通信的主流规约，虽然IEC61850通信体系正在逐步取代它。103规约原本是适用于具有编码的位串行数据传输的继电保护设备(或间隔单元)和控制系统交换信息，使变电站中一个控制系统的不同继电保护设备和各种装置(或间隔单元)达到互换。将IEC60870-5-103的ASDU作为应用层，IEC60870-5-103规约可以应用于厂站内的以太局域网，在间隔层和站控层设备之间进行数据和控制信息的传递[3-5]。

IEC60870-5-103本身也一样未规定计划曲线传递的格式，但可以扩展ASDU格式来实现此功能，扩展格式参看下表：

类型标识(TYP) 242

可变结构限定词(VSQ) 0x81

原因(COT)

应用服务数据单元地址

功能类型(FUN)

信息序号(INF)

月

日

时

分

曲线数据点个数

第1点数据 4字节浮点数

……

第n点数据

“功能类型”和“信息序号”配合使用指定具体的曲线，“月”、“日”、“时”、“分”用以指明第一个曲线值的时间；“曲线数据点个数”指明报文中传输的曲线之个数，相邻两个曲线点间的时间间隔为5分钟；为保证精度，曲线值使用浮点数传输。

计划曲线的发送方式采用定向广播，即每隔一定时间向指定接收设备发送一次完整的计划曲线值。这样做的目的是为了保证计划曲线的正确性和完整性。如果远动机只下发送一次计划曲线，在下发完成后就必须要召唤一次来进行校验，这样就会使下发的流程复杂化。当然，这样做会加重运动工作站的通信负荷，不过，远动机在与站内设备的通信界面上，大多数工作都是接收数据，发送任务不多，对总体性能影响不大，可以采用。

4 注意事项

准确、完整、及时地传输计划曲线，还要注意以下问题。

4．1 远动机的时钟

远动机主要作用可以概括为四个字“上传下达”，厂站内数据上传调度，调度控制信息下达站内设备。随着二次系统数字化，电网对时钟同步的要求越来越高，每个厂站也基本配备了GPS来统一全站时钟。远动机传输的所有时间敏感信息都是带有源时标的，这就使得远动机自身的时钟成了聋子的耳朵——摆设，往往就被忽视了。

但在增加了计划曲线下发功能后，远动机的时钟是曲线有效性的判断标准。时钟错误，就会把有效曲线误判为过期曲线而删除，或者将过期曲线作为有效曲线而保存下来，致使新曲线无法保存。

对于这种错误，远动机自身是无法发现的，因此远方调度应定时召唤厂站的时钟，确保远动机时钟正确。

4．2 计划曲线的完整性

IEC60870-5-104是基于TCP/IP传输的，传输层协议是由机制保证数据的完整和正确的。但由于曲线可以多帧传送，考虑到通道干扰和子站处理缺陷造成丢帧，调度主站在下发完计划曲线后，必须重新从子站召唤回曲线，检查其正确性和完整性；发现异常后，应重新下发曲线，直至厂站接收完全正确。

在每次104链路连接中断时，为保险起见，假定都是厂站远动机重新上电。在链路建立后，主站应在总召过程后，召唤厂站的计划曲线，确认已下发的曲线仍然存在，或者重新发送一遍曲线。

对于调度以拐点数据方式下发的曲线，远动机在收到最后一个点的数据后，才能将曲线展开并送出，否则应将曲线丢弃，以保证传输的每一个曲线点的值都是正确的。

远动机应在每天的某个设定时间，检查第二天的计划曲线是否存在。若发现曲线不存在，应产生报警信号，同时向本地后台监控机和远方调度集控报警，寻求人工干预。

5 结束语

计划曲线的自动下发实现使得电厂被纳入电力系统的实时控制之中，提高了电网的安全性、可靠性和稳定性，是调控一体化建设的重要一环，也为坚强智能电网的建设迈出重要一步。

参考文献

[1] 姚建国，严胜，杨胜春，杨志宏，高宗和. 中国特色智能调度的实践与展望[J]. 电力系统自动化，2009，33(17)：16-20

[2] 杜龙，杨晋柏. 关于实现直调电厂计划曲线下发模式的探讨[J]. 南方电网技术，2008，2(1)：61-66

[3] 赵金荣，王海峰. 基于嵌入式以太网的变电站自动化系统的实现[J]. 电力系统自动化，2004，28(11)：79-82

[4] 魏勇，郭赟，马力，李志超. 以太网IP层及链路层通信技术在变电站综自系统的应用[J]. 电力系统保护与控制，2010，38(16)：143-146

[5] 运动设备及系统——第5部分：传输规约——第103篇 继电保护信息接口配套标准

作者简介：

屠小兵（1974-），男，工程师，研究方向：变电站综合自动化

刘杰（1986-），男，助理工程师，研究方向：调度自动化