摘  要： 介紹了DL/T 645規(guī)約與IEC60870-5-104規(guī)約轉(zhuǎn)換的模型及其軟件實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了智能配變終端既能實(shí)時(shí)監(jiān)測電能表的數(shù)據(jù)，又能實(shí)時(shí)與主站通信。經(jīng)過反復(fù)調(diào)試運(yùn)行，驗(yàn)證了該規(guī)約轉(zhuǎn)換的可靠性。

　　關(guān)鍵詞： 智能配變終端；IEC60870-5-104規(guī)約；DL/T 645規(guī)約；規(guī)約轉(zhuǎn)換

0引言

　　按照國家電網(wǎng)公司建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)總體部署，為適應(yīng)農(nóng)網(wǎng)智能化發(fā)展需要，提高農(nóng)網(wǎng)智能配電臺(tái)區(qū)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化建設(shè)水平，國網(wǎng)針對(duì)農(nóng)網(wǎng)智能配電臺(tái)區(qū)配電變壓器側(cè)安裝的智能配變終端設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)等工作制定了《農(nóng)網(wǎng)智能配變終端功能規(guī)范》。該規(guī)范規(guī)定智能配變終端需要對(duì)智能電能表、配電變壓器等運(yùn)行信息和用戶用電信息進(jìn)行收集，同時(shí)需要將各種數(shù)據(jù)送到系統(tǒng)主站，系統(tǒng)主站對(duì)上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，從而對(duì)整體電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)做出綜合評(píng)估，包括電能質(zhì)量管理、農(nóng)村居民用電信息管理等，實(shí)現(xiàn)對(duì)供電所配電臺(tái)區(qū)的所有數(shù)據(jù)的處理、統(tǒng)計(jì)以及相關(guān)報(bào)表和圖表等應(yīng)用功能的生成、重組和擴(kuò)展[1]。

　　然而，配變終端與電能表的通信規(guī)約為DL/T 645規(guī)約，而與系統(tǒng)主站的通信規(guī)約為IEC60870-5-104規(guī)約，為滿足上述功能，必須研究這兩類規(guī)約的相互轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)。本文在對(duì)該兩種規(guī)約進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)各自數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，提出規(guī)約轉(zhuǎn)換的模型，經(jīng)過反復(fù)調(diào)試運(yùn)行，驗(yàn)證了該規(guī)約轉(zhuǎn)換的可靠性和實(shí)用性。

1 DL/T 645規(guī)約簡介

　　DL/T 645規(guī)約[2]實(shí)現(xiàn)的是主-從結(jié)構(gòu)的半雙工通信方式。通信發(fā)起者始終為主站，只有當(dāng)主站向電能表發(fā)送命令幀時(shí)，電能表才會(huì)上傳數(shù)據(jù)，正常工作時(shí)，電能表則不會(huì)主動(dòng)向主站上傳數(shù)據(jù)。DL/T 645規(guī)約所使用的幀格式如圖1所示，完整的數(shù)據(jù)幀包括幀起始符、地址域、控制碼、數(shù)據(jù)長度域、數(shù)據(jù)域、校驗(yàn)碼及結(jié)束符。

　　DL/T 645《多功能電能表通信規(guī)約》自1997年發(fā)布并實(shí)施以來已經(jīng)有10多年的歷史，在2007年，國家又對(duì)其進(jìn)行了修訂，因此目前市面上同時(shí)使用著兩個(gè)版本的DL/T 645規(guī)約。2007版規(guī)約與1997版規(guī)約所不同之處主要是其數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)的位數(shù)由原來的2 B增加到了4 B，數(shù)據(jù)分類更加科學(xué)，內(nèi)容也更加豐富，同時(shí)對(duì)控制碼的低5位也進(jìn)行了升級(jí)，因此只需通過查看數(shù)據(jù)幀中的控制碼就可以解析出該數(shù)據(jù)幀是1997版還是2007版DL/T 645規(guī)約。

2 IEC60870-5-104規(guī)約簡介

　　IEC60870-5-104規(guī)約[3]的協(xié)議結(jié)構(gòu)如圖2所示，它屬于應(yīng)用層協(xié)議，采用TCP協(xié)議，對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)端口號(hào)為2404，由IANA（互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字分配授權(quán)）定義和確認(rèn)。

　　如圖3所示，IEC 60870-5-104規(guī)約的應(yīng)用數(shù)據(jù)單元（APDU）包含了啟動(dòng)字符、APDU長度、控制域8位位組和應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)單元（ASDU）?？刂朴虻拈L度為4 B的“8位位組”，其定義了保護(hù)報(bào)文不至于丟失或重復(fù)的控制信息、報(bào)文傳輸啟動(dòng)/停止及傳輸連接監(jiān)視，這三種類型的格式分別用于編號(hào)的信息傳輸（I格式）、編號(hào)的監(jiān)視功能（S格式）和未編號(hào)的控制功能（U格式）。

3 規(guī)約轉(zhuǎn)換的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　規(guī)約轉(zhuǎn)換的目的在于實(shí)現(xiàn)主站通過智能配變終端實(shí)時(shí)監(jiān)視用戶用電信息，包括電能量、最大需求量及發(fā)生時(shí)間、電壓、電流、諧波、歷史數(shù)據(jù)等。

　　3.1 規(guī)約轉(zhuǎn)換的模型構(gòu)建

　　如圖4所示，DL/T 645規(guī)約與IEC 60870-5-104規(guī)約的相互轉(zhuǎn)換主要集中于數(shù)據(jù)幀或報(bào)文的解析、命令碼轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換以及報(bào)文或數(shù)據(jù)幀的組裝。一般情況下，系統(tǒng)主站召喚的數(shù)據(jù)類型較多，配變終端需要向電能表多次下發(fā)DL/T 645規(guī)約數(shù)據(jù)幀，在每次電能表返回?cái)?shù)據(jù)后，配變終端首先將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中，待所需數(shù)據(jù)全部齊備后再組裝IEC 60870-5-104規(guī)約報(bào)文上傳給系統(tǒng)主站。

　　3.2 規(guī)約轉(zhuǎn)換的軟件實(shí)現(xiàn)

　　如圖5所示，智能配變終端運(yùn)行時(shí)會(huì)定時(shí)讀取其下掛電能表的數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制存入數(shù)據(jù)庫。當(dāng)主站下發(fā)“召喚數(shù)據(jù)”時(shí)，配變終端首先從數(shù)據(jù)庫中查找所需數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)打包成IEC 60870-5-104規(guī)約回應(yīng)報(bào)文回傳給主站；若數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)不符合主站要求則須臨時(shí)啟動(dòng)讀取電能表進(jìn)程從而獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。

　　當(dāng)主站“廣播對(duì)時(shí)”時(shí)，規(guī)約轉(zhuǎn)換的軟件實(shí)現(xiàn)流程圖如圖6所示，當(dāng)智能配變終端接收到主站“對(duì)時(shí)”命令后，需要解析出對(duì)應(yīng)的對(duì)時(shí)時(shí)間，從而組裝廣播校時(shí)的DL/T 645數(shù)據(jù)幀，當(dāng)重新讀取電能表時(shí)間并判斷校時(shí)成功后，智能配變終端再向主站回應(yīng)“對(duì)時(shí)成功”的報(bào)文；否則，須再次對(duì)電能表進(jìn)行校時(shí)，當(dāng)5次校時(shí)失敗后，則向主站回應(yīng)“電能表故障”的報(bào)文。

4 調(diào)試運(yùn)行情況

　　本文所使用的主站后臺(tái)軟件是由國電南瑞配農(nóng)電分公司自主研發(fā)的PDZ831-智能臺(tái)區(qū)終端維護(hù)系統(tǒng)，通過該后臺(tái)軟件可以實(shí)時(shí)監(jiān)視主站與智能配變終端的通信報(bào)文，同時(shí)對(duì)報(bào)文進(jìn)行內(nèi)容解析，更加利于現(xiàn)場維護(hù)與調(diào)試。

　　圖7為主站下發(fā)“電度總召”命令的測試結(jié)果。智能配變終端接收到主站下行報(bào)文后，立即進(jìn)行確認(rèn)，同時(shí)依照?qǐng)D5所示的流程進(jìn)行數(shù)據(jù)歸集，然后將電度數(shù)據(jù)發(fā)給主站，最后發(fā)送“召喚結(jié)束”報(bào)文。

　　圖8為主站下發(fā)“核對(duì)時(shí)鐘”命令的測試結(jié)果。智能配變終端接收到主站下行報(bào)文后，解析出核對(duì)的時(shí)間信息，然后通過DL/T 645規(guī)約對(duì)電能表進(jìn)行廣播校時(shí)，接著讀取電能表時(shí)間并判斷校時(shí)是否成功，最后再向主站回應(yīng)對(duì)時(shí)成功的報(bào)文。

5 結(jié)論

　　通過對(duì)DL/T 645規(guī)約和IEC60870-5-104規(guī)約的深入研究，從而構(gòu)建了兩種規(guī)約轉(zhuǎn)換的模型及其軟件實(shí)現(xiàn)流程圖。經(jīng)過調(diào)試運(yùn)行，通過以太網(wǎng)通信和485串口通信、DL/T 645規(guī)約和IEC 60870-5-104規(guī)約的解析與重組、協(xié)議映射關(guān)系的建立等一系列過程，最終實(shí)現(xiàn)了上述兩個(gè)規(guī)約之間的相互轉(zhuǎn)換。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] 岳仁超，尤文鋒，孫建東.智能配電臺(tái)區(qū)在低壓配電系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].低壓電器，2013（13）：47-49.

　　[2] 劉凱，廖曉群.Q/GDW376.1規(guī)約與DL/T 645規(guī)約相互轉(zhuǎn)換的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電工電能新技術(shù)，2013，32（2）：72-75，81.

　　[3] 鞠陽，張惠剛.IEC60870-5-104遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約的設(shè)計(jì)及其應(yīng)用[J].繼電器，2006，34（17）：55-58，66.