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現(xiàn)，實現(xiàn)了智能配變終端既能實時監(jiān)測電能表的數(shù)據(jù)，又能實時與主站通信。經(jīng)過反復(fù)調(diào)試運行，驗證了該規(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)堅強智能電網(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)智能配電臺區(qū)標(biāo)準化、規(guī)范化建設(shè)水平，國網(wǎng)針對農(nóng)網(wǎng)智能配電臺區(qū)配電變壓器側(cè)安裝的智能配變終端設(shè)計、制造、試驗等工作制定了《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智能電能表、配電變壓器等運行信息和用戶用電信息進行收集，同時需要將各種數(shù)據(jù)送到系統(tǒng)主站，系統(tǒng)主站對上傳的數(shù)據(jù)進行匯總，從而對整體電網(wǎng)運行狀態(tài)做出綜合評估，包括電能質(zhì)量管理、農(nóng)村居民用電信息管理等，實現(xiàn)對供電所配電臺區(qū)的所有數(shù)據(jù)的處理、統(tǒng)計以及相關(guān)報表和圖表等應(yīng)用功能的生成、重組和擴展[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。本文在對該兩種規(guī)約進行深入研究的基礎(chǔ)上，針對各自數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點，提出規(guī)約轉(zhuǎn)換的模型，經(jīng)過反復(fù)調(diào)試運行，驗證了該規(guī)約轉(zhuǎn)換的可靠性和實用性。

1 DL/T 645規(guī)約簡介

　　DL/T 645規(guī)約[2]實現(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，電能表才會上傳數(shù)據(jù)，正常工作時，電能表則不會主動向主站上傳數(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)布并實施以來已經(jīng)有10多年的歷史，在2007年，國家又對其進行了修訂，因此目前市面上同時使用著兩個版本的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，同時對控制碼的低5位也進行了升級，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，對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)端口號為2404，由IANA（互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字分配授權(quán)）定義和確認。

　　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”，其定義了保護報文不至于丟失或重復(fù)的控制信息、報文傳輸啟動/停止及傳輸連接監(jiān)視，這三種類型的格式分別用于編號的信息傳輸（I格式）、編號的監(jiān)視功能（S格式）和未編號的控制功能（U格式）。

3 規(guī)約轉(zhuǎn)換的設(shè)計與實現(xiàn)

　　規(guī)約轉(zhuǎn)換的目的在于實現(xiàn)主站通過智能配變終端實時監(jiān)視用戶用電信息，包括電能量、最大需求量及發(fā)生時間、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)幀或報文的解析、命令碼轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換以及報文或數(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，在每次電能表返回數(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)約報文上傳給系統(tǒng)主站。

　　3.2 規(guī)約轉(zhuǎn)換的軟件實現(xiàn)

　　如圖5所示，智能配變終端運行時會定時讀取其下掛電能表的數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成十六進制存入數(shù)據(jù)庫。當(dāng)主站下發(fā)“召喚數(shù)據(jù)”時，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啟動讀取電能表進程從而獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。

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

4 調(diào)試運行情況

　　本文所使用的主站后臺軟件是由國電南瑞配農(nóng)電分公司自主研發(fā)的PDZ831-智能臺區(qū)終端維護系統(tǒng)，通過該后臺軟件可以實時監(jiān)視主站與智能配變終端的通信報文，同時對報文進行內(nèi)容解析，更加利于現(xiàn)場維護與調(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文后，立即進行確認，同時依照圖5所示的流程進行數(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”報文。

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

5 結(jié)論

　　通過對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現(xiàn)流程圖。經(jīng)過調(diào)試運行，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，最終實現(xiàn)了上述兩個規(guī)約之間的相互轉(zhuǎn)換。

　　參考文獻

　　[1] 岳仁超，尤文鋒，孫建東.智能配電臺區(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)計與實現(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遠動規(guī)約的設(shè)計及其應(yīng)用[J].繼電器，2006，34（17）：55-58，66.