电力系统远动传输规约实验软件的设计

肖 洪，刘炳旭，肖 洒

(1.山东大学电气工程学院，山东 济南 250061;2.国家气象信息中心，北京 100081)

“电力系统远动”课程又称“电力系统远程监控原理”，是面向电气工程专业开设的必修课，电力系统远动传输规约(以下简称“传输规约”)是该课程的主要教学内容之一，也是电力系统运行人员必须掌握的关键知识。由于传输规约多种多样，给教学带来了很大困难。实验室现有的通信实验装置可实现数据传输过程的演示，但缺少实际传输规约的内容。为了使学生通过上机操作实验，更直观地了解传输规约的内容以及电力信息的传输过程，本文在分析了一般传输规约特性的基础上，开发了一套基于常用传输规约的数据传输软件。

1 传输规约特性分析

电力系统远动传输规约是电力监控系统中数据传输实现的基础。一般的电力监控系统由一个主站和多个分站组成，通过主站和分站之间的数据交换实现对电网的监控。该数据传输系统的结构组成如图1所示。主站和分站之间的数据传输主要有循环式和问答式两种模式，对应的有循环式和问答式两种传输规约。

图1 远动信息传输系统结构组成

1)循环式传输规约

在循环式传输规约中，以分站为主动方，以数据帧的形式，按固定的传送速率，依序循环不断地向主站发送遥测、遥信、数字量和事件顺序记录等数据，周而复始。主站在接收数据后，根据帧代码判断是哪一个分站发来的信息。

2)问答式传输规约

问答式传输规约也称Polling方式，这种传输规约的主要特点是以主站为主动方，主动地向分站发送查询命令报文，要求返回某一类别信息，子站在响应后上送本站信息。通常子站的数字量变化(遥信变位)优先传送;对于模拟量，采用变化量超过预定范围时传送。

可见，传输规约的内容主要涉及两个问题:数据格式与传输模式。不同传输规约中，数据帧(报文)二进制代码的组成格式不同。此外，完成同一种操作，如遥信信息上传和遥控的操作等，在不同传输规约中会有不同的传输模式。

根据传输规约的上述特性，采用Visual C++编写程序分别模拟了这两种不同传输规约下，分站和主站的数据传输过程。其中循环式传输规约以部颁循环式规约DL451－1991为例，问答式传输规约以 IEC60870-5-1 规约为例进行讨论[1，2]。

2 传输规约的软件实现

传输规约的操作主界面如图2所示。该软件包括数据格式演示和数据传输过程演示两个功能。

1)循环式传输规约实验

图2所示的主界面中，选择“循环式(DCT)”按钮，进入循环式传输规约的演示。

图2 电力远动规约综合实验系统主界面

在循环式传输规约中，上行信息主要由分站以循环传输模式向主站发送，主要包括如下信息:重要遥测(A帧)，次要遥测(B帧)，一般遥测(C帧)，遥信状态(D1帧)，电能脉冲计数值(D2帧)和事件顺序记录(E帧)等。

当传输端置为“分站—主站端”时，信息传输方向为上行，数据帧类型列表框中将给出所有类型的上行信息，该方向的操作只有“循环传输”一种。点击“生成数据帧”按钮，发送数据区中将显示数据帧的格式组成。

当传输端置为“主站—调度端”时，数据帧类型列表框中将显示所有下行信息的类型，操作类型框将显示“遥控操作、升降操作、对时操作”三种类型。点击“启动操作”按钮，发送数据区和接收数据区中将给出进行不同的操作时各类数据帧的传输顺序。

2)问答式传输规约实验

在图2所示的主界面中，我们可以选择“问答式(Polling)”按钮，进入问答式传输规约的演示。

问答式传输规约中数据操作的基本单位是报文，对报文的传输以问答式的模式进行，数据的操作由主站和分站一系列的报文传输组成。

除了“电源合闸”操作，正常运行过程中的所有操作都由主站发起。“电源合闸”的过程如图3所示。在这个过程中，首先分站发出“电源合闸”报文，然后顺序响应主站的命令，并回复“确认”报文。后边还包括其它参数设置如:设置时钟、发送扫描频率、发送压缩因子、设定工作方式和类别询问等。该软件可以分别从主站端和分站端演示“电源合闸初始化”过程中报文发送和接收的过程。通过实验学生可熟悉问答式传输规约中电源合闸初始化问答全过程。

按照同样的方法，我们可以演示“循环查询(正常运行)”过程中主站和分站的报文发送和接收的过程[3，4]。

图3 电源合闸操作过程

学生通过上述的实验操作，可直观地观察各种传输规约的数据格式，以及在各种类型的操作过程中数据的传输过程，从而学习各类规约的组成和应用情况，加深对各类规约的理解。

3 结语

本实验系统通过对循环式传输规约中的数据帧格式与传输过程，以及问答式传输规约中的报文格式及其传输过程的演示，可以使学生对两种传输规约建立更直观的认识。克服学生学习传输规约枯燥无味和不便记忆的问题，学生普遍反映良好。电力系统远动传输规约实验软件的开发，解决了“电力系统运动”课程的重点和难点问题，更好地提高了专业课教学水平，为学生从事该专业工作打下了坚实的基础，具有一定的实际指导意义。

[1]盛寿麟主编。电力系统远程监控原理[M].北京:中国电力出版社，1998

[2]柳永智，刘晓川编著。电力系统远动[M].北京:中国电力出版社，2003

[3]赵祖康。电力系统信息传输协议综述[J].南京:电力系统自动化2000年第22期

[4]Michael J Young著，邱仲潘等译.VisualC++4从入门到精通(第二版)[M].北京:电子工业出版社，1997