论文部分内容阅读
摘要： 介绍变电站绝缘在线监测系统中通讯软件的重要性，通讯规约采用国际标准的IEC60870-5-l01协议实现。并给出三层结构通讯软件设计的方法和具体的设计类图，同时分析各层之间具体方法的作用。
关键词： 绝缘在线监测；101通讯规约；java多线程
中图分类号：TM766 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0310070－01
0 引言
变电站中有很多高压电气设备，高压电气设备运行期限长，并随着使用年限的不断增加，介质损耗不断加大，导致因绝缘和其他缺陷引起的事故时有发生，给电网的运行安全带来很大的隐患。然而传统的定期检测，只能检测到当时时间段的绝缘情况，而且还要求在检修时，高压电气设备必须停电进行，这样势必会增加电气设备的停电时间，从而影响电网供电可靠性。所以变电站绝缘在线监测系统对提高电网供电可靠性起到了积极的作用。绝缘在线监测系统能及时发现电气设备绝缘缺陷、提高电力设备的运行维护水平、保证设备安全运行。
通信层是监测设备与界面之间的纽带，在这里起着举足轻重的作用，是关键组成部分，它直接影响着整个系统的性能。
1 通讯规约选择
相对于传统遥信，遥测，遥控，绝缘在线监测系统只有遥控和遥测，系统要长年不间断地运行，所以通讯采用非平衡式传输较易实现，即问答式，通讯定时召取现场监测设备采集到的数据值，而这个定时召取的时间间隔可以通过界面发送遥控命令来设置。鉴于变电站自动化系统通信数据的特点，采用以太网的方式，而且应采用符合国际标准的通信规约。所以IEC60870-5-l01协议应该是变电站绝缘在线监测系统通信协议的最为合理的一种选择。101协议提供了在主站和子站之间发送基本远动报文的通信文件集，它适用于网络拓扑结构为点对点、多个点对点、多点共线、多点环形和多点星形网络配置的远动系统中。101协议运行是基于轮询（POLLING）的顺序处理机制，一般采用顺序巡测同时穿插请求数据传送的通信方式，即通信双方一问一答的通信方式。101协议可采用非平衡点到点方式和平衡方式，在使用非平衡点到点方式的通信系统中通信双方一端为主站，负责通信的发起及控制命令的下发，另外一端为子站，负责响应主站。
2 通讯软件架构
通讯软件使用java语言实现，技术关键是采用了java多线程编程。采用101规约模型中的三层结构设计。即物理层，链路层和应用层，每一层可以认为是一个对象。物理层负责接收设备传送上来符合101规约格式的报文和发送遥控命令下发的报文。而且物理层对接收的报文会检验报文的格式，不符合101规约格式的报文将不会传送给链路层。然后物理层把接收上来并且符合101规约格式的报文存在一个ArrayList列表中，等待链路层对象取列表中的报文。链路层从列表中取出报文，负责将报文中的应用服务数据单元（ASDU）解析出来。对应用层下发的命令，设定一个链路层下发命令超时时间。应用层主要负责解析ASDU，将数据写入数据库以及组织下发的命令。
启动通讯时，通讯程序会对各个设备进行一次全局召唤。而后每过一个采样间隔，通讯就会再次发送全局召唤的命令。各个设备把采集的测量值一一上送，通讯程序对其进行解析，然后把数据一是发布到界面显示，二是存入数据库当中。假使在全局召唤的过程中，某一设备出现通讯故障，全局召唤报文在物理层发送超时，程序在对其它设备全局召唤完成以后。通讯程序会对这个通讯故障设备发送读取设备状态的命令帧。以此来确保通讯中断以后，设备能自动重新连接。
3 通讯结构设计
3.1 ASDU的结构约定。ASDU的结构参见IEC60870-5-101（2002版），取自其中的一部分，一个ASDU含一个信息元素，其结构如图2所示。
类型标识，传送原因在101规约中都有具体的使用规定。公共地址和信息对象地址是使用者自己定义的，设计的不同，可能使用的方式也不一样。信息元素就是对象地址中对应的数据值。
3.2 信息对象地址。绝缘在线监测设备安装在变压器，电压互感器，电流互感器和避雷针上。所以在设计通讯程序时，将每个设备设定一个设备地址，统一由程序的一个配置文件来管理。设备地址也就对应着101规约中的应用服务数据单元公共地址，他们采集的漏电电压和漏电电流这些对象，我们统一给它们编号作为信息体地址。这样，解析现场设备上送的101报文就可得知，报文中的数据是第几号设备中的什么参数的值。
4 结束语
绝缘在线监测系统能及时发现电气设备绝缘缺陷、提高电力设备的运行维护水平、保证设备安全运行。而通讯则是变电站绝缘在线监测系统的关键部分，采用国际标准的l01通讯规约使系统更为标准化，国际化。本文中的三层通讯软件结构设计符合101通讯规约的国际标准，针对每一层的具体作用都有一个详细的设计说明。
参考文献：
[1]谭文恕、张秀莲、叶世勋等，DL/T634-1997，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[S].北京：中国电力出版社，1998年.
[2]傅钦翠，面向对象的电力远动规约的多线程实现[J].铁道运输与经济，2006年，第28卷第3期.
作者简介：
张锴（1986-），男，汉族，江西井冈山人，硕士研究生，华东交通大学，研究方向：电力远动；曾俊（1985-），男，汉族，江西赣州人，硕士研究生，华东交通大学，研究方向：信息系统；董庭超，男，汉族，助理工程师，中铁电气化局集团第二工程有限公司。
关键词： 绝缘在线监测；101通讯规约；java多线程
中图分类号：TM766 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0310070－01
0 引言
变电站中有很多高压电气设备，高压电气设备运行期限长，并随着使用年限的不断增加，介质损耗不断加大，导致因绝缘和其他缺陷引起的事故时有发生，给电网的运行安全带来很大的隐患。然而传统的定期检测，只能检测到当时时间段的绝缘情况，而且还要求在检修时，高压电气设备必须停电进行，这样势必会增加电气设备的停电时间，从而影响电网供电可靠性。所以变电站绝缘在线监测系统对提高电网供电可靠性起到了积极的作用。绝缘在线监测系统能及时发现电气设备绝缘缺陷、提高电力设备的运行维护水平、保证设备安全运行。
通信层是监测设备与界面之间的纽带，在这里起着举足轻重的作用，是关键组成部分，它直接影响着整个系统的性能。
1 通讯规约选择
相对于传统遥信，遥测，遥控，绝缘在线监测系统只有遥控和遥测，系统要长年不间断地运行，所以通讯采用非平衡式传输较易实现，即问答式，通讯定时召取现场监测设备采集到的数据值，而这个定时召取的时间间隔可以通过界面发送遥控命令来设置。鉴于变电站自动化系统通信数据的特点，采用以太网的方式，而且应采用符合国际标准的通信规约。所以IEC60870-5-l01协议应该是变电站绝缘在线监测系统通信协议的最为合理的一种选择。101协议提供了在主站和子站之间发送基本远动报文的通信文件集，它适用于网络拓扑结构为点对点、多个点对点、多点共线、多点环形和多点星形网络配置的远动系统中。101协议运行是基于轮询（POLLING）的顺序处理机制，一般采用顺序巡测同时穿插请求数据传送的通信方式，即通信双方一问一答的通信方式。101协议可采用非平衡点到点方式和平衡方式，在使用非平衡点到点方式的通信系统中通信双方一端为主站，负责通信的发起及控制命令的下发，另外一端为子站，负责响应主站。
2 通讯软件架构
通讯软件使用java语言实现，技术关键是采用了java多线程编程。采用101规约模型中的三层结构设计。即物理层，链路层和应用层，每一层可以认为是一个对象。物理层负责接收设备传送上来符合101规约格式的报文和发送遥控命令下发的报文。而且物理层对接收的报文会检验报文的格式，不符合101规约格式的报文将不会传送给链路层。然后物理层把接收上来并且符合101规约格式的报文存在一个ArrayList列表中，等待链路层对象取列表中的报文。链路层从列表中取出报文，负责将报文中的应用服务数据单元（ASDU）解析出来。对应用层下发的命令，设定一个链路层下发命令超时时间。应用层主要负责解析ASDU，将数据写入数据库以及组织下发的命令。
启动通讯时，通讯程序会对各个设备进行一次全局召唤。而后每过一个采样间隔，通讯就会再次发送全局召唤的命令。各个设备把采集的测量值一一上送，通讯程序对其进行解析，然后把数据一是发布到界面显示，二是存入数据库当中。假使在全局召唤的过程中，某一设备出现通讯故障，全局召唤报文在物理层发送超时，程序在对其它设备全局召唤完成以后。通讯程序会对这个通讯故障设备发送读取设备状态的命令帧。以此来确保通讯中断以后，设备能自动重新连接。
3 通讯结构设计
3.1 ASDU的结构约定。ASDU的结构参见IEC60870-5-101（2002版），取自其中的一部分，一个ASDU含一个信息元素，其结构如图2所示。
类型标识，传送原因在101规约中都有具体的使用规定。公共地址和信息对象地址是使用者自己定义的，设计的不同，可能使用的方式也不一样。信息元素就是对象地址中对应的数据值。
3.2 信息对象地址。绝缘在线监测设备安装在变压器，电压互感器，电流互感器和避雷针上。所以在设计通讯程序时，将每个设备设定一个设备地址，统一由程序的一个配置文件来管理。设备地址也就对应着101规约中的应用服务数据单元公共地址，他们采集的漏电电压和漏电电流这些对象，我们统一给它们编号作为信息体地址。这样，解析现场设备上送的101报文就可得知，报文中的数据是第几号设备中的什么参数的值。
4 结束语
绝缘在线监测系统能及时发现电气设备绝缘缺陷、提高电力设备的运行维护水平、保证设备安全运行。而通讯则是变电站绝缘在线监测系统的关键部分，采用国际标准的l01通讯规约使系统更为标准化，国际化。本文中的三层通讯软件结构设计符合101通讯规约的国际标准，针对每一层的具体作用都有一个详细的设计说明。
参考文献：
[1]谭文恕、张秀莲、叶世勋等，DL/T634-1997，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[S].北京：中国电力出版社，1998年.
[2]傅钦翠，面向对象的电力远动规约的多线程实现[J].铁道运输与经济，2006年，第28卷第3期.
作者简介：
张锴（1986-），男，汉族，江西井冈山人，硕士研究生，华东交通大学，研究方向：电力远动；曾俊（1985-），男，汉族，江西赣州人，硕士研究生，华东交通大学，研究方向：信息系统；董庭超，男，汉族，助理工程师，中铁电气化局集团第二工程有限公司。