電力企業(yè)對設備的研究論文
1緒論
1.1背景與意義。隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)、大數據、信息技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)能源向產(chǎn)業(yè)化、智能化、集約化發(fā)展，發(fā)展智能電網(wǎng)已經(jīng)成為保障能源安全、應對氣候變化、保護自然環(huán)境、實(shí)現可持續發(fā)展的重要共識。尤其近些年智能化設備在電網(wǎng)中迅速發(fā)展和應用，對于智能化設備的數據采集問(wèn)題越來(lái)越引起電力行業(yè)內的重視。數據作為信息的載體，不僅體現事物發(fā)展的現狀，還可以預測事物的發(fā)展趨勢，提供決策和分析，而數據采集則是應用的前提和基礎。
1.2本文主要工作�；陔娏ζ髽I(yè)已有的智能化設備產(chǎn)生的數據提出幾種數據接入方案，涵蓋大部分智能化設備數據接入，包括結構化和非結構化數據，說(shuō)明這幾種方案的優(yōu)勢和不足，為智能化設備數據接入提供理論支撐。
2存儲現狀
實(shí)際企業(yè)中智能化設備的數據存在以下兩種形式，一種是只有終端，無(wú)前置服務(wù)器的，終端采集之后的數據直接存儲于機械硬盤(pán)或優(yōu)盤(pán)中，數據存儲分散，難以管理；另一種是有前置服務(wù)器，數據采集之后通過(guò)專(zhuān)有網(wǎng)絡(luò )直接存儲于前置服務(wù)器，數據相對結構化，便于采集，這里的前置服務(wù)器是廣義上的概念，指在中心數據服務(wù)器之外的，起到數據采集和轉換為平臺或系統合格數據的服務(wù)器或設備。
3接入協(xié)議
按照網(wǎng)絡(luò )七層協(xié)議定義從上到下依次包括應用層、表示層、會(huì )話(huà)層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò )層、數據鏈路層、物理層，這里實(shí)際談到的協(xié)議只考慮應用層協(xié)議和傳輸層協(xié)議，針對不同的場(chǎng)景，不同協(xié)議有各自的優(yōu)勢。
3.1IEC60870-5-104規約。IEC60870-5-104規約是之前的IEC60870-5-101規約的網(wǎng)絡(luò )版，101規約是用于串口數據通信的規約協(xié)議，隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)及計算機通信技術(shù)的發(fā)展，以及以太數據網(wǎng)在我國電力系統中的普及，在101規約基礎上發(fā)展出了與TCP/IP提供的網(wǎng)絡(luò )通信方式結合的104規約[1]。IEC60870-5-104規約，是基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò )的遠程通信協(xié)議，不能用串口通信，通信雙方必須分配確定的IP地址，需設置合理的路由，雙方的IP地址必須進(jìn)行注冊，特別是服務(wù)端。通信性能較高但缺少自描述，需要提前建立終端單元和主站系統的點(diǎn)表映射關(guān)系來(lái)描述采集測點(diǎn)在傳輸數據流中的具體位置。這種方式需要主站工程師和終端工程師對數據點(diǎn)逐點(diǎn)對試，調試周期較長(cháng)。實(shí)際應用時(shí)應避免極端現象，一旦網(wǎng)絡(luò )鏈接建立成功，廠(chǎng)站端就發(fā)送數據，廠(chǎng)站的每發(fā)一條報文，就等待主站確認，需要嚴格遵循超時(shí)時(shí)間和KW1的約束,采用變化數據主動(dòng)上送方式。IEC60870-5-104的應用規約數據單元APDU由應用規約控制信息APCI和應用服務(wù)數據單元ASDU組成，并定義了啟動(dòng)字符、應用服務(wù)數據單元的長(cháng)度規范、可傳輸一個(gè)完整的應用規約數據單元。下面是104規約傳送幀結構的一種結構示例圖具體信息存儲于信息體中，每個(gè)信息體占用兩個(gè)字節，高字節和低字節。
3.2IEC61850規約。104規約傳輸的數據缺少自描述，需建立終端單元管理的數據點(diǎn)與主站接收端定義的量測值的對應關(guān)系，因此為了進(jìn)一步提升規約能力，IEC組織制定了變電站內另一套通信標準體系-IEC61850規約。對于該方面標準的研究，歐洲和美國早在20世紀90年代就已經(jīng)開(kāi)展，并制定了相關(guān)標準。最終在IEEC和IEC的共同協(xié)調下建立了世界范圍的統一標準-IEC61850，它是以UAC2.0的數據模擬和服務(wù)為基礎，與IEC標準相結合產(chǎn)生的成果[2]。IEC61850標準具有顯著(zhù)的幾個(gè)特點(diǎn)：（1）信息分層。IEC61850標準將變電站的通信體系分為變電站層、間隔層和過(guò)程層三個(gè)層次，并且定義了層和層之間的通信接口。其中，變電站層的功能分主要指對間隔或站內的一次設備發(fā)生作用的功能以及與接口相關(guān)的，比如與遠程控制中心、主站系統等通信的功能。間隔層的功能主要是對間隔內的一次設備作用的過(guò)程。過(guò)程層主要完成開(kāi)關(guān)量控制、模擬量采樣和其他控制命令發(fā)送等功能。（2）面向對象的數據建模。IEC61850采用了面向對象的建模技術(shù)，定義了基于客戶(hù)機/服務(wù)器結構數據模型[2]。標準定義了變電站通信體系中的各類(lèi)對象模型，例如變電站、電壓等級、間隔、端點(diǎn)、電接點(diǎn)、智能電子設備（IED）等等，這些對象模型的數據對象是由數據屬性構成的公用類(lèi)的命名實(shí)例。（3）數據自描述。IEC61850標準與IEC60870-5-104標準的一個(gè)顯著(zhù)區別是標準中定義的數據格式具有自描述的特定，而這個(gè)自描述性是通過(guò)SCL來(lái)具體實(shí)現的。SCL是IEC61850標準中規定的變電站智能電子設備IED的配置描述語(yǔ)言，稱(chēng)為變電站配置描述語(yǔ)言，描述了IED的配置和通信系統。在SCL作用域，SCL描述的模型包括：一次系統結構、通信系統、應用層通信、每個(gè)IED、實(shí)例的邏輯節點(diǎn)類(lèi)定義、描述實(shí)例的邏輯節點(diǎn)之間的關(guān)系、開(kāi)關(guān)場(chǎng)（功能）部分間的關(guān)系。SCL文件擴展名一般為.SCD，SCL文件用特殊方法描述一個(gè)完整的模型實(shí)例，它所描述的語(yǔ)義能夠由所引用的模型本身完全理解。
3.3CIM/E規約。CIM/E是一種具備自描述能力而效率更高的新型電力系統模型和數據描述語(yǔ)言。不同于IEC61850的基于XML的SCL表達格式，CIM/E所具有的數據描述方式處理效率更高效。因此在調度等系統之間進(jìn)行數據交換采用CIM/E格式的文件會(huì )使數據處理效率更高效。
3.4FTP協(xié)議。FTP協(xié)議屬于TCP/IP協(xié)議體系結構中的應用層協(xié)議。顧名思義，FTP協(xié)議是用于傳輸文件的協(xié)議，與之對應的有HTTP超文本傳輸協(xié)議、SMTP簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議等[3]。FTP是因特網(wǎng)中最早提供的服務(wù)之一，由于其使用方便、靈活至今仍然是被廣泛應用。由于FTP使用的是TCP協(xié)議，屏蔽了不同計算機系統的細節，因此適用于異構網(wǎng)絡(luò )中的計算機間傳輸文件，它的目的是提高文件的共享性[4]。隨著(zhù)電力行業(yè)自身業(yè)務(wù)能力的成長(cháng)以及信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，電力系統中的數據類(lèi)型變得越來(lái)越多、數據復雜性越來(lái)越高、數據交互和互操作性變得越來(lái)越普遍，尤其是智能化設備在電力行業(yè)中的應用和發(fā)展，在數據存儲、交換和轉換過(guò)程中經(jīng)常會(huì )產(chǎn)生大量的非結構化數據（文件、視頻、圖像等），比如無(wú)人機巡檢產(chǎn)生的視頻和圖片、山火監測圖片、變電站巡檢機器人拍攝的紅外圖片等，再比如上面CIM/E協(xié)議中的E文件等等，電力企業(yè)應用中的很多場(chǎng)景也都是通過(guò)搭建FTP服務(wù)器和FTP目錄進(jìn)行數據文件的傳輸和獲取。
4應用場(chǎng)景分析
IEC60870-5-104規約是通信雙方事先約定通信規則，服務(wù)端根據客戶(hù)端傳送的過(guò)來(lái)的信息解析信息頭和信息體，性能較高，用于終端和主站之間的通信。IEC61850在變電站數據接入中通過(guò)用SCL描述智能電子設備的配置，給出被監控的目標系統模型和數據并通過(guò)抽象服務(wù)接口傳遞數據，用于變電站用于調度中心以及調度中心之間通信。CIM/E是一種效率更高的新型電力系統模型和數據描述語(yǔ)言，描述方式簡(jiǎn)單，具有人可讀的特點(diǎn)，用于變電站系統之間的通信。FTP可以將一個(gè)完整的文件從一個(gè)系統復制到另一個(gè)系統，客戶(hù)端訪(fǎng)問(wèn)只需要提供賬號即可登錄服務(wù)器，也可以使用匿名FTP方式登錄服務(wù)器，多用于傳輸文本文件和其他二進(jìn)制文件。
5結語(yǔ)
隨著(zhù)智能化設備的發(fā)展，機器人、無(wú)人機、傳感器等智能化設備在電力行業(yè)應用，智能設備產(chǎn)生的數據發(fā)生了質(zhì)的變化，急需針對各類(lèi)智能化設備產(chǎn)生的數據提出一條可行的接入方案，為數據接入規范的制定奠定基礎，從而支撐輸電、變電、配電和用電的各項智能化應用建設，推動(dòng)電網(wǎng)向智能、高效、可靠、綠色的方向轉變。
本文分析了目前電網(wǎng)智能化數據接入中主要的幾種方法或規范，從多個(gè)緯度進(jìn)行分析對比，并描述了其各自的應用場(chǎng)景和優(yōu)缺點(diǎn)，使用場(chǎng)景變得更加清晰。不同的規約或協(xié)議由于出現時(shí)間上的先后順序，可能接入效率又高有低，比如之后的IEC61850規約提高了104等點(diǎn)對點(diǎn)規約的傳輸和解析效率，但由于設備廠(chǎng)商等其他因素，并不能完全摒棄其中某種協(xié)議方式，實(shí)際數據接入應用中應該根據實(shí)際情況選擇最適合的接入方式。通過(guò)對比文中各種接入方式，本文能夠為電網(wǎng)應用中以后的智能化設備數據接入提供較好的參考價(jià)值。
參考文獻：
[1]張士勇,陳春等.應用101(104)規約的"電網(wǎng)調度自動(dòng)化系統"在現場(chǎng)調試維護中的關(guān)鍵技術(shù)分析[J].電力系統保護與控制,2011,39(05).
[2]吳在軍.基于IEC61850標準的變電站自動(dòng)化系統研究[J].電網(wǎng)技術(shù),2003,27(10):61-65.
[3]謝希仁.計算機網(wǎng)絡(luò )（第四版）[M].北京：電子工業(yè)出版社,2003.
[4]趙強.基于FTP協(xié)議的文件傳輸服務(wù)器的研究[J].大連海事大學(xué)：通信與信息系統,2008.
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