103规约修订版南方电网调13号文课件.docx
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103规约修订版南方电网调13号文课件
中国南方电网继电保护故障信息系统
主站-子站通信与接口规范
(2006年修订稿)
中国南方电网有限责任公司
2006年11月
目次
第二版前言IV
继电保护故障信息系统通信与接口规范1
1范围1
2规范性引用文件1
3主站与子站通信的接口要求2
3.1物理接口3
3.2链路层/网络层说明3
3.3应用层说明4
4主站与子站通信报文规范7
4.1概述7
4.2读取子站配置13
4.3下装子站配置20
4.4对时29
4.5保护事件/自检信息/开关量变位信息/故障测距值上送30
4.6读模拟量36
4.7定值操作37
4.8总召唤44
4.9故障录波数据传输46
4.10通用文件传输51
4.11召唤装置故障历史信息58
4.12取消操作60
附录A应用规约控制信息(APCI)的定义61
A.1控制域定义61
A.2相关说明62
附录B子站配置信息63
B.1概述63
B.2子站通用服务组序号的分配64
B.3装置配置65
B.4线路配置69
B.5模拟量配置71
B.6状态量配置73
B.7定值区配置74
B.8定值配置75
B.9母线配置78
B.10开关配置79
B.11变压器配置81
B.12发电机配置82
B.13电抗器配置83
B.14电容器配置84
B.15刀闸配置85
附录C子站配置资料表87
C.1输电线路的参数87
C.2变电站装置信息87
C.3采集开关量信息88
C.4变电站的母线接排图89
C.5装置的信息定义89
图表
图表1一般体系结构3
图表2APDU结构示意图4
图表3ASDU在103标准中的位置5
图表4通信流程示意图11
图表5主站-子站传输配置信息过程11
图表6主站-子站正常通信用报文12
图表7读子站配置各组标题14
图表8子站上送各组标题14
图表9读子站一组配置的全部条目的描述/值15
图表10子站上送一组信息的全部条目16
图表11读子站一组配置的全部条目的“属性结构”16
图表12子站上送一组信息的全部条目的“属性结构”17
图表13通用分类功能的信息序号语义的补充定义21
图表14下传子站配置各组标题21
图表15子站确认各组标题22
图表16下传带执行的写标题23
图表17子站响应带执行的写标题23
图表18向子站下装一组配置的全部条目的描述24
图表19子站响应带确认的写条目25
图表20下传带执行的写条目25
图表21子站响应带执行的写条目26
图表22向子站下装一组配置的全部条目的“属性结构”26
图表23子站响应带确认的写全部条目的“属性结构”27
图表24下传带执行的写条目28
图表25子站响应带执行的写条目28
图表26广播对时29
图表277字节时标定义30
图表28突发数据上送31
图表29故障相别及类型FPT定义33
图表30简要录波报告上送34
图表31跳闸相别(JPT)定义35
图表32主站读模拟量36
图表33子站响应读模拟量37
图表34主站召唤装置当前运行定值区号38
图表35子站上传装置当前运行定值区号39
图表36主站召唤装置定值39
图表37子站上传装置定值40
图表38修改定值:
向子站下装定值41
图表39修改定值:
子站响应带确认的写条目42
图表40修改定值:
下传带执行的写条目43
图表41修改定值:
子站响应带执行的写条目43
图表42主站启动总召唤44
图表43子站上送双点信息状态45
图表44总召唤结束45
图表45主站调文件列表及子站上传文件列表头信息46
图表46子站上传文件列表47
图表47主站调录波文件48
图表48子站上传文件内容49
图表50主站召唤一般文件列表51
图表51子站上传文件列表52
图表52主站召唤文件内容53
图表53子站上传文件内容54
图表54主站下装文件的基本信息55
图表55子站确认下装文件的基本信息55
图表56主站下装文件的具体内容56
图表57子站确认下装文件的具体内容57
图表58主站召唤装置故障历史信息58
图表59子站上送装置故障历史信息59
图表60历史信息数据块定义60
图表61信息传输格式类型(I格式)的控制域61
图表62编号的监视功能类型(S格式)的控制域61
图表63未编号的控制功能类型(U格式)的控制域61
图表64超时的定义62
图表65未被确认的I格式APDU的最大数目k和最迟确认APDU的最大数目w62
图表66配置信息组标题特征字符串64
图表67装置配置的“属性结构”定义65
图表68装置配置表示例67
图表69线路配置的“属性结构”定义69
图表70线路配置表示例70
图表71模拟量配置的“属性结构”定义71
图表72模拟量配置表示例72
图表73状态量配置的“属性结构”定义73
图表74状态量配置表示例73
图表75定值区配置的“属性结构”定义74
图表76定值区配置表示例75
图表77装置定值的“属性结构”定义75
图表78定值配置表示例77
第二版前言
为了规范南方电网继电保护故障信息系统通信接口,以保证主站-子站间以及主站-主站间的互联、互通、互识,为今后各厂家故障信息系统之间通讯的兼容性、系统功能的准确定位、系统运行的稳定性以及工程施工打下一个良好的基础,中国南方电网电力调度通信中心牵头组织国内有关故障信息系统厂家进行南方电网继电保护故障信息系统一致性测试及互操作试验,主要检测各个厂家主站-子站系统之间、子站接入典型IED装置的模型实现、协议实现与《中国南方电网继电保护故障信息系统通信与接口规范》的一致性,以及各厂家主站、子站系统的实际接入能力和效果。
根据测试期间发现的问题以及目前南方电网内主站、子站建设的需要,经过多次征求科研、设计、运行、厂家等单位的意见,对《中国南方电网继电保护故障信息系统通信与接口规范》进行修订。
主要修改和补充说明内容如下:
1.APDU帧长度扩充为两个字节,最大帧长度为2048字节。
2.增加取消操作命令,其帧格式与召唤操作的帧格式相同,用COT=252区分。
3.对于主站的召唤命令,如子站没有相应的数据应以无请求数据报文进行回答。
4.定值召唤功能扩充KOD的定义,KOD=1表示直接从装置读取定值,KOD=168表示从子站数据库读取定值;子站仅需返回装置当前定值区定值。
5.子站在检测到装置定值变化时应主动上送告警信息通知主站;该告警作为子站本身的一组遥信量,定义为FUN=252,INF=[装置地址]。
6.模拟量无需定时召唤。
7.总召唤命令中地址0表示对子站总召唤,地址非0表示对装置总召唤。
8.对装置配置进行扩充,增加“装置标识”、“装置版本号”以及各个CPU描述、版本信息等。
9.增加相关一次设备的配置信息:
开关、变压器、发电机、母线、电抗器、电容器、刀闸等。
本规范主要起草人:
赵有铖、刘之尧、苏忠阳、赵曼勇、周红阳、杜杨华、姜健林。
本规范由南方电网电力调度通信中心负责解释。
第一版前言
继电保护故障信息系统对继电保护及安全自动装置提供了统一的分析平台,有利于调度部门迅速掌握电网实际故障状况以及继电保护动作行为,及时分析电网事故、迅速做出正确判断并快速恢复系统,同时有助于掌握继电保护设备状况,有效地分析继电保护动作行为,提高调度管理及运行管理水平。
随着计算机网络技术和数据通信技术的飞速发展和普及,以及电力光纤数据网的建立和继电保护、故障录波等新技术的发展,建立继电保护故障信息系统已经具备了必要的条件和基础。
为了规范南方电网继电保护故障信息系统主站-子站之间的通信接口,加快继电保护故障信息系统的组织和实施,南方电网电力调度通信中心组织相关单位,总结了工程中的经验、教训,在对主站与子站之间的通信接口进行分析研究的基础上,征求了科研、设计、运行等单位的意见,参照IEC60870-5-103的标准并结合南方电网的实际情况编写了《南方电网继电保护故障信息系统通信与接口规范》。
本规范主要起草人:
赵有铖、赵曼勇、周红阳、杜杨华、姜健林。
本规范由南方电网电力调度通信中心负责解释。
继电保护故障信息系统通信与接口规范
1范围
本规范规定了南方电网继电保护故障信息系统子站接入主站时对通信环境的要求、通信接口的规范以及主站与子站通信时的报文规范。
本规范适用于南方电网继电保护故障信息系统。
2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。
凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本规范。
IEC60870-5-1:
远动设备及系统第5部分:
传输规约第1篇:
传输帧格式
IEC60870-5-2:
远动设备及系统第5部分:
传输规约第2篇:
链路传输规则
IEC60870-5-3:
远动设备及系统第5部分:
传输规约第3篇:
应用数据的一般结构
IEC60870-5-4:
远动设备及系统第5部分:
传输规约第4篇:
应用信息元素的定义和编码
IEC60870-5-5:
远动设备及系统第5部分:
传输规约第5篇:
基本应用功能
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(以下简称101标准)
DL/T667-1999:
远动设备及系统第5部分:
传输规约第103篇:
继电保护设备信息接口配套标准(以下简称103标准)
DL/T634.5104-2002:
远动设备及系统第5部分:
传输规约第104篇:
采用标准传输文件集的IEC60870-5-101网络访问(以下简称104标准)
ANSI/IEEEC37.111-1999COMTRADE 暂态数据交换通用格式(以下简称COMTRADE标准)
3主站与子站通信的接口要求
一般而言,继电保护及故障信息系统(以下简称故障信息系统)包括主站、子站两部分。
在厂站端,故障信息系统的子站与继电保护、故障录波器、安全自动装置等智能电子设备(IED)通信,收集这些装置的正常运行、异常告警及故障信息,经过初步处理之后上送到位于调度端的主站。
子站提供的信息应符合《南方电网继电保护故障信息系统通信与接口规范》的要求。
为保证信息传输的实时性,信息传输的目标方案为:
数据网络传输。
鉴于统一远动信息和继电保护信息传输的新规约颁布还有较长时间,目前尚没有明确规定故障信息系统主站子站之间通信的国际、国家或电力行业标准,因此,本规范参考103标准,并结合故障信息系统的实际需要,提出主-子站间的通信接口要求和具体规定。
103标准适用于传输继电保护设备信息,但该标准只说明是用于继电保护设备与控制系统间交换信息,并规定采用RS485串行通信方式,而没有规定采用网络通信方式时如何处理。
考虑到网络方式和串行方式下通信的差异、故障信息系统对通信实时性的要求,并考虑到实现的方便,本规范规定:
在网络方式时采用TCP/IP,主站与子站的通信链路采用104标准,其应用层报文包含APCI,参见下图示意。
图表1一般体系结构
说明:
本图仅为示意说明,不代表实际的网络配置或主、子站软件实现。
本规范主要引用了103标准,并做了部分修改和扩充。
在以下内容中,对于没有特别说明的地方,以103标准规定为准。
3.1物理接口
在故障信息系统中,主站和子站之间的通信一般选用经电力数据网采用TCP/IP通信。
本规范规定主站、子站负责通信的设备应具备支持TCP/IP的网络接口,一般建议采用10M/100M以太网接口。
本规范不规定主、子站间的网络构成,如网络结构、数据网物理信道等,因此也不规定主、子站设备到数据网之间的具体设备配置。
以下内容仅供参考,不作为规范的要求:
目前电力数据网中调度与变电站间的通信信道一般有:
SDH、ATM和以太网。
变电站中提供的网络接口也各不相同,有10M以太网接口、有E1通信2M接口、有E1信道n×64K的接口。
而每个变电站有一套故障信息系统子站设备,子站设备的联网接口一般是标准的以太网口(10/100M)。
因此,针对不同的接口情况需要分别处理:
1)变电站网络接口为10M以太网接口:
子站设备直接联网。
2)变电站网络接口为2M接口:
子站设备必须先通过2M/10M转换器,才能将10M以太网接口转换到2MG.703信道上,至于2M信道如何联接到不同的调度端,应由数据网所配置的交换机、路由器来实现,不属于本规范的内容。
3)变电站网络接口为E1信道n×64K接口:
子站设备必须先通过2M/10M(具备可时隙功能)转换器,才能将10M以太网接口转换到n×64K信道上,至于n×64K信道如何联接到不同的调度端,应由数据网所配置的交换机、路由器来实现,不属于本规范的内容。
子站一般应具备与三级调度主站的逻辑上独立的通信接口。
3.2链路层/网络层说明
故障信息系统中,主站与子站之间的通信应遵循以下约定:
●链路层说明
网络方式下,链路层传输由底层网络TCP/IP协议子集(RFC2200)实现,不在本规范范围内。
●网络通信规则
采用电力数据网(TCP/IP)通信时:
①主站与子站之间使用TCP协议交换信息;
②主站作为连接的客户端,子站作为连接的服务器端(监听者);
③使用TCP连接的端口号应是可配置的,一个子站仅使用一个端口号。
在缺省情况下使用IEC60870-5-104标准中经IANA确认的端口号2404。
④所有子站设备的IP地址由调度统一分配,子站设备到不同调度的路由应由数据网管理单位/部门提供。
3.3应用层说明
应用层是故障信息系统中主站与子站之间数据通信的核心。
在网络方式下,本规范参照104标准,规定应用层结构采用FT1.2格式中的APDU,如下图所示。
图表2APDU结构示意图
APCI的定义与104标准相同,其控制域定义及相关内容参见附录A。
启动字符68H定义了数据流内的起始点.
应用规约数据单元的长度定义了应用规约数据单元主体的长度,它由应用规约控制信息的四个控制域八位位组和应用服务数据单元所组成。
笫一个被计数的八位位组为控制域的笫一个八位位组,最后一个被计数的八位位组为应用服务数据单元的最后一个八位位组,如下图:
图2.1APDU长度域
APDU长度(由低13位表示)
扩展字节
高5位
低3位
0
0
0
0
0
APDU长度低3位
APDU长度低8位
应用服务数据单元的最大帧长为2041,而控制域的长度是4个八位位组,应
用规约数据单元的最大长度为2045(APDUMAX=2048减-启动-长度域(两个
八位位组))。
控制域定义抗报文丢失和重复传送的控制信息、报文传输的启动和仃止、传输连接的监视。
控制域的计数器机构是按照X.25建议的2.3.2.2.1至2.3.2.2.5节。
ASDU中各部分含义与103标准的对照如下表所示。
具体说明请参见103标准。
图表3ASDU在103标准中的位置
数据单元
标识符
103标准
对应章节
信息体
103标准
对应章节
类型标识(TYP)
7.2.1
功能类型(FUN)
7.2.5.1
可变结构限定词(VSQ)
7.2.2
信息序号(INF)
7.2.5.2
传送原因(COT)
7.2.3
信息元素集
7.2.6
ASDU公共地址
3.3.1应用服务数据单元公共地址
应用服务数据单元公共地址(简称ASDU地址)使用两个字节,高8位用于区分应用层内容是与子站本身相关还是与站内某台装置相关,规定:
10H表示子站本身;
21H~FEH表示变电站内装置编号;规定一台装置只使用一个编号;
3FFH用于对子站内所有装置广播。
ASDU地址的低3位用来识别CPU号。
当进行定值处理时,该域高5位标识定值区号,定值区号0表示当前定值区。
若不区分CPU时,CPU地址为0。
如下图:
图3.1ASDU公共地址
ASDU
公共地址
扩展字节
高5位
定值区号
低3位CPU号
D8
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
设备地址
3.3.2功能类型FUN及信息序号INF
功能类型FUN:
由子站根据装置情况确定,子站自身应单独视为一个装置。
信息序号INF:
由子站根据装置情况确定。
说明:
1.信息表一般应由子站提前提交给主站,如有自定义或定义冲突等情况由双方协商。
2.各接入的二次设备的“通讯状态”可以视为子站的一组遥信量,使用103协议中的专用部分功能类型FUN(定为253),信息序号INF代表装置地址。
在总查询时,使用ASDU42上送子站遥信时上送全部设备的“通讯状态”;运行过程中的装置“通讯状态”变化使用ASDU1立即上送。
3.为了能够在主站及时的反应出装置定值变化情况,本系统子站采用定时读取装置定值,每次取到定值后与前一次对比如果发生变化的话需要上送相应的告警信息通知主站的作法,具体定时周期由子站设置;定值的变化可视为子站的一组遥信量,使用103协议中专用部分功能类型FUN(定为252),信息序号代表装置地址,运行过程中发现装置定值变化时使用ASDU1立即上送
3.3.3关于配置信息
为了正确地传递和解释信息,主站、子站对于装置信息量的含义、格式等必须理解一致。
一般而言,常规方式是主站、子站根据用户要求确定统一的信息表,各自输入其数据库。
由于103标准提供通用服务,信息可以自描述,因此可以通过通用服务传递信息配置表,只要有一方(一般是子站)作好配置后,另一方直接调配置,不用再重复输入,以确保信息定义的一致性。
本规范建议采用通用服务传递子站配置,但考虑到主、子站厂家的具体实现很可能不同,配置信息的处理应由双方协商,也可以考虑采用一般文件的传输。
但通信双方应该保证至少能够按照传统的信息表输入方式处理。
通过通用服务传递信息配置表时,一般只在主站或子站启动并且配置有变化时才需要进行。
『附录B』是本规范推荐的采用通用服务传递子站配置的作法;『附录C』是
采用信息表输入方式时子站一般需要给主站提供的资料。
4主站与子站通信报文规范
4.1概述
在103标准中,对于各种信息的传送方式和格式都有规定。
但由于103标准同时提供常规方式和通用分类服务方式,如模拟量(被测值)信息既可以采用兼容方式,也可以采用通用分类服务,其他一些信息也类似。
这样做非常灵活,但也给主-子站之间带来了一些不确定因素,需要通信双方协商和适应的东西较多。
因此,本规范力图对各种信息的传送方式和格式做出明确的、唯一的规定。
故障信息系统主-子站通信的主要功能是收集子站装置的配置/参数信息、正常运行状态信息、异常告警信息、故障信息及故障相关数据,概而言之,这些信息可以分为状态量、模拟量、数据文件和其它信息四大类。
4.2状态量信息
状态量主要有装置动作信息(包括元件启动、出口等)、装置开入量信息以及装置(包括子站)内部产生的异常告警信息等。
状态量信息可能是突发的、暂态性的,如动作信号,也可能是持续性的,如开入量所对应的触点位置。
从主站端来说,对暂态性的状态量一般只要求其在从OFFON变化时上送,其它时间则不要求上送,而对于持续性状态量,不但要求信号的两种变化(从OFFON和ONOFF)都要送,而且定时通过总召唤来获得其当前状态,因此,103标准要求子站对状态量要加以区分。
遵循103标准的精神,本规范明确要求子站对状态量加以区分。
本规范规定装置动作信息、异常告警信息、自检告警信息等为暂态性状态量;装置开关量、压板状态、通讯状态等为持续性状态量。
持续性状态量在总召唤时要求上送当前值,当持续性状态量从OFFON和ONOFF变化、暂态性状态量从OFFON变化时,以ASDU1报文(含状态变化信息)上送。
状态量一般还分为SPI和DPI两种,为简单起见,本规范要求统一采用DPI。
如状态量实际是SPI,则由子站负责转换为DPI。
4.3模拟量信息
模拟量主要是装置量测的电压、电流、功率、频率、故障点距离等信息。
由于各种装置所量测的信息不统一,很难用一两个ASDU来适应各种情况,因此,本规范规定模拟量信息全部采用通用服务上送。
考虑到采用电话拨号时的效率问题,而且故障信息系统中对模拟量的实时变化要求并不太高,故本规范规定:
主站通过定时召唤“一个组全部条目的值”来获得模拟量,召唤时间间隔根据实际需要设置。
在103标准中,模拟量可以有很多种编码格式,为简单统一起见,本规范规定,所有模拟量都上送以IEEE标准754短实数R32.23编码的工程值,即对电气量U、I等,上送的是二次工程值(如5.0A、100.0V)。
模拟量的量程、格式转换等工作应由子站完成。
4.4故障录波数据及文件传输
故障记录数据是事故分析的主要依据,是故障信息系统中非常重要的一种信息。
故障录波数据由子站从录波装置收集,格式化为符合COMTRADE99版标准的数据文件并保存到子站历史数据库。
当电网发生故障时,子站收集故障录波数据并形成简要分析报告,并首先将简要分析报告上送到主站,主站通过召唤命令可以直接获取所需的录波文件。
此外,主站也可以先通过召唤获得某段时间内的故障录波文件列表,再选择召唤所需要的录波文件供事故分析处理使用。
故障录波文件包括故障录波器的录波文件、带录波功能的微机保护的分散录波文件、微机保护采样值记录等,对不同类型文件的收集及格式化由子站负责完成。
录波的过滤原则:
对分散录波,保护没有动作出口信息的,相应录波不上送录波简报;对于集中录波,如果录波器支持对是否发生故障进行判断,则不上送无故障的录波简报,否则无条件上送录波简报。
对没有故障的录波数据,也在子站进行保存,主站通过手动召唤某段时间内的录波文件列表方式来发现该录波文件,也可以通过手工召唤方式上传该录波文件。
此外,在实际应用中,可能还有其它一些文件类型的数据需要传输,因此本规范还增加了用于“文件传输”的报文。
4.5其它信息
其它信息主要有定值、带参数的保护动作报告、操作过程及结果记录、行波测距结果以及其它带有状态量、测量值、字符串等的信息。
由于这些信息内容复杂、格式不一、很难规范,本规范建议一般采用通用服务来传输。
对于定值的操作有比较明确的模式,请参见后文描述。
其它信息根据需要由通信双方协商。
4.6总召唤
本规范原则遵循103标准的精神,并根据实际需要考虑做出如下规定:
总召唤在初始化完成后进行,并在正常运行过程中定时进行总召唤;子站回答总
召唤时仅回答持续性状态量(参见4.1.1);
4.7通信异常处理
主站-子站之间的通信异常主要有以下几种情况:
1主站出现异常。
此时,不管子站是
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- 103 规约 修订版 南方电网 13 课件
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