DNP 3.0規約在廣州地區調度系統的應用

　　摘　要　DNP3.0規約使SCADA行業(yè)有了國際標準規約。標準規約的適用面廣，但理解、使用及實(shí)現標準規約的難度有所增大。DNP3.0規約包括數據鏈路層規約，傳輸功能，應用層規約和數據對象庫。1997年廣州地區調度自動(dòng)化系統與D20RTU的DNP3.0規約接口的開(kāi)發(fā)和調試獲得成功，通信質(zhì)量令人滿(mǎn)意。由于DNP3.0的功能強大，在現有設備上尚不能實(shí)現全部功能。

　　由GE-HARRIS公司加拿大Calgary控制分部在1993年開(kāi)發(fā)的DNP3.0(DistributedNetworkProtocolVersion3.0)規約是目前在歐洲及北美比較流行的一種開(kāi)放性結構的規約，在國內正逐漸成為主流性通信規約之一。它可用于電力系統中子站系統、RTU、智能電子設備(IEDs)以及主站系統之間的通信，最重要的是DNP將成為一種公共領(lǐng)域的規約，可由用戶(hù)和非用戶(hù)以及其他供貨商使用。

1　DNP3.0規約介紹

　　DNP3.0規約是在國際電子電工協(xié)會(huì )(IEC)的TC57協(xié)議基礎上制定的通信規約，它支持ISO的OSI／EPA模型，這種模型規定了物理層，數據鏈路層和應用層。然而，為了支持高級的RTU功能和大于最大幀長(cháng)的報文，DNP3.0的數據鏈路采用一個(gè)偽傳輸層去完成最短報文的組裝與分解。

　　DNP3.0規約的文本共分4部分：數據鏈路層規約，傳輸功能，應用層規約及數據對象庫。

1.1　數據鏈路層規約

　　數據鏈路層規約文件規定了DNP3.0版的數據鏈路層，鏈路規約數據單元(LPDU)以及數據鏈路服務(wù)和傳輸規程。

　　數據鏈路層采用一種可變幀長(cháng)格式：FT3。

　　一個(gè)FT3的幀被定義為一個(gè)固定長(cháng)度的報頭，隨之以可選用的數據塊。每個(gè)數據塊附有一個(gè)16位的CRC校驗碼。固定的報頭含有2個(gè)字節的起始字，1個(gè)字節的長(cháng)度，1個(gè)字節的控制字，1個(gè)16位的目的址，1個(gè)16位的源地址和1個(gè)16位的CRC校驗碼。

1.2　傳輸功能
　　這部分定義對于DNP數據鏈路層充當偽傳輸層的傳輸層功能。偽傳輸層功能專(zhuān)門(mén)設計用于在原方站和副方站之間傳送超出鏈路規約數據單元(LPDU)定義長(cháng)度的信息。

傳輸層報頭數據塊

其中：傳輸層報頭——傳輸控制字，1個(gè)字節；
　　　　　數據塊——用戶(hù)數據，1～249個(gè)字節。
1.3　應用規約

　　這部分定義了應用層報文(APDU)的格式。這里，主站被定義為發(fā)送請求報文的站，而外站則為從屬設備。被請求回送報文的RTU或智能終端(IEDs)是事先規定了的。在DNP內，只有被指定的主站能夠發(fā)送應用層的請求報文，而外站則只能發(fā)送應用層的響應報文。

1.3.1　應用報文格式

其中：請求(響應)報頭——標識報文的目的，包含應用規約控制信息(APCI)；
　　　　　　　對象標題——標識后隨的數據對象；
　　　　　　　　　數據——在對象標題內的指定類(lèi)型的數據對象。

1.3.2　應用報文報頭字段的定義

　　請求報頭分應用控制、功能碼兩個(gè)字段。每個(gè)字段為8位的字節；響應報頭分應用控制、功能碼、內部信號字3個(gè)字段。每個(gè)字段也為8位的字節。

1.3.3　對象標題

　　報文的對象標題制定包含在報文中的數據對象或是被用來(lái)響應此報文的數據對象。

　　應用報文中，對象、限定詞、變程的靈活使用，可以表示多種數據類(lèi)型和數據表示格式，滿(mǎn)足用戶(hù)的不同需要。這也是DNP3.0規約的一大優(yōu)點(diǎn)。

2　在廣州地區調度SCADA系統的應用

　　1995年，廣州電力工業(yè)局從美國VALMET公司引進(jìn)OASYS調度自動(dòng)化系統，并與美國技術(shù)人員聯(lián)合開(kāi)發(fā)系統通信接口對DNP3.0規約的支持模塊。1997年開(kāi)始，廣州電力工業(yè)局與廣東省電力試驗研究所合作，逐步在220kV變電站中應用GE-HARRIS公司生產(chǎn)的D20型RTU，并選擇DNP3.0規約作為D20與廣州地區調度自動(dòng)化系統的通信規約。通過(guò)雙方技術(shù)人員的共同努力，廣州地區調度自動(dòng)化系統與D20RTU的DNP3.0規約接口的開(kāi)發(fā)和調試工作獲得成功。1997年10月，第一臺D20RTU在廣州電力工業(yè)局屬下的220kV碧山變電站投入正式運行。

2.1　主站

　　地區調度自動(dòng)化系統的DNP3.0規約通信接口是掛在地區調度OASYS系統平臺上的一個(gè)應用軟件，硬件環(huán)境為DEC工作站，軟件環(huán)境為UNIX操作系統，采用C語(yǔ)言編程。它以DNP3.0規約庫的方式掛在POLL規約應用層下面運行。在通信方式上，地區調度自動(dòng)化系統側作為主站，D20RTU作為從站；主站采用POLLING的問(wèn)答方式，不接收從站(D20)自動(dòng)上送信息，采用循環(huán)方式進(jìn)行信息交互。

2.2　從站

　　D20RTU是GE-HARRIS公司新一代RTU產(chǎn)品(GE-HARRISD20)，該產(chǎn)品采用新的分布式的處理概念，基于MC6802032位微處理器為核心，各I／O模塊都自帶功能強大的8位微處理器和RTU主體可進(jìn)行遠程通信。D20RTU使其本身可構成獨立的分散式SCADA系統或分站控制器。支持多主站和RTU之間的信息交換和多主站通信的多數據庫管理特性使得D20RTU成為現有RTU理想的升級換代產(chǎn)品，一臺D20RTU可配置7個(gè)通信口和不同的通信規約，所有的通信規約的開(kāi)發(fā)和重寫(xiě)均使用C語(yǔ)言編程，并存入D20M的基本固件。廣州電力工業(yè)局屬下220kV碧山變電站D20RTU的通信固件包含用戶(hù)化DNP3.0(主通信)、部頒CDT(備用通信)及廣東CDT(省調通信)三種通信規約的集成。

2.3　調試中遇到的問(wèn)題

　　地區調度自動(dòng)化系統端的DNP3.0接口軟件是在美國VALMET公司的MB88RTU接口軟件的基礎上修改的，在與D20RTU接口調試過(guò)程中，根據D20RTU從站軟件的特點(diǎn)，主要做出以下一些修改。

　　a)由于DNP3.0應用對象庫非常龐大，無(wú)論是主站側還是從站側，都不可能把所有的對象功能都用上，而只能根據自己的需要選擇一部分功能。此外，主站和從站互相調試時(shí)，需要根據對方的需要，修改或增加一部分功能。根據D20RTU回答的報文格式，地區調度側軟件在dnp3analog(),dnp3status(),dnp3soedump()模塊中分別增加了回答報文QC=0x17和QC=0x28的處理功能；另外，在遙信SOE處理中，若同時(shí)出現多個(gè)SOE點(diǎn)，D20RTU則不用通常的方式(GRP=2，VAR=2)回答，而是用GRP=51，VAR=1的方式送多個(gè)SOE點(diǎn)上來(lái)。因此，在主站側響應增加了對于對象GRP=51，VAR=1的處理功能。

　　b)D20RTU對遙測點(diǎn)的處理，其取值范圍是-32768～＋32768，而不是一般的-2048～
＋2048。鑒此，在主站的dnp3analog.c遙測功能模塊中，對遙測量的處理作出響應的修改。

2.4　運行情況

　　D20RTU在廣州局的碧山站投運后，由于載波通道干擾較大，地區調度側經(jīng)常出現誤碼報警，后來(lái)把通信波特率從600b／s改用300b／s后，通信質(zhì)量大大好轉，在運行的一年多來(lái)，遙測遙信數據的可靠性一直較高，事件記錄準確完整，情況令人滿(mǎn)意。

3　結束語(yǔ)

　　鑒于DNP3.0的功能強大，在現有設備上實(shí)現全部DNP3.0的功能是不現實(shí)的，也無(wú)此必要，開(kāi)發(fā)人員應根據實(shí)際應用情況保證主、從站之間的相互可操作性，達到最理想的使用效果。


作者：廣東省電力試驗研究所李志明　李鳴春

【DNP 3.0規約在廣州地區調度系統的應用】相關(guān)文章：

DNP3.0在基于DSP的FTU中的實(shí)現03-18

淺析電力系統調度自動(dòng)化技術(shù)的應用11-16

北京地區供水系統變頻調速應用例分析01-06

電力系統調度自動(dòng)化系統技術(shù)論文05-16

淺談EFT系統的應用及發(fā)展03-18

硬盤(pán)系統在播出領(lǐng)域的應用03-18

智能樓宇管理系統的應用03-18

AVC系統在電網(wǎng)EMS中的應用03-20

供應室管理系統的建立及應用03-16