河南电网继电保护和故障信息管理系统文档格式.docx
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5.1.4其它信息９
5.1.51级数据、2级数据和总召唤９
5.1.6通信异常处理９
5.1.7通信流程示意９
5.1.8通信报文１０
5.2通信初始化过程１２
5.2.1概述１２
5.2.2传输报文１２
5.3对时１４
5.3.1概述１４
5.3.2传输报文１４
5.4读取子站配置１５
5.4.1概述１５
5.4.2读子站配置的各组标题１６
5.4.3读一组信息的全部条目的描述１７
5.4.4读一组信息的全部条目的“属性结构”１８
5.5保护事件/自检信息/开关量变位信息/故障测距值/故障量上送１９
5.5.1概述１９
5.5.2传输报文１９
5.6读模拟量２３
5.6.1概述２３
5.6.2传输报文２３
5.7定值操作２４
5.7.1概述２４
5.7.2召唤定值２４
5.7.3修改保护定值２６
5.8总召唤２６
5.8.1概述２６
5.8.2传输报文２６
5.9故障录波数据传输２８
5.9.1概述２８
5.9.2简要录波报告上送２８
5.9.3召唤子站侧录波文件２９
5.9.4召唤子站录波器侧录波文件３１
5.9.5召唤子站保护侧扰动数据３２
5.9.6召唤子站侧录波文件列表３２
5.9.7召唤子站录波器侧录波文件列表３４
5.9.8召唤子站保护侧扰动数据目录３５
5.10通用文件传输３６
5.10.1概述３６
5.10.2召唤文件列表３７
5.10.3召唤文件３８
5.11召唤装置故障历史信息４０
5.11.1概述４０
5.11.2传输报文４０
附录A子站配置信息４２
A.1概述４２
A.2子站通用服务组序号的分配４３
A.3装置配置４３
A.4线路配置４５
A.5模拟量配置４６
A.6状态量配置４７
A.7定值配置、故障量配置４８
附录B子站配置资料表５０
B.1输电线路的参数５０
B.2变电站装置信息５０
B.3采集开关量信息５１
B.4变电站的母线接排图５１
B.5装置的信息定义５１
1范围
本规范规定了子站接入主站时对通信环境的要求、通信接口的规范以及主站与子站通信时的报文规范。
本规范适用于河南省电网继电保护运行及故障信息处理系统。
2引用标准
下列标准所包含的条文，通过在本规范中引用而构成为本规范的条文。
本规范出版时，所示版本为有效。
所有标准均可能经过修订，使用本规范的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
IEC60870-5-1：
远动设备及系统第5部分：
传输规约第1篇：
传输帧格式
IEC60870-5-2：
传输规约第2篇：
链路传输规则
IEC60870-5-3：
传输规约第3篇：
应用数据的一般结构
IEC60870-5-4：
传输规约第4篇：
应用信息元素的定义和编码
IEC60870-5-5：
传输规约第5篇：
基本应用功能
DL/T634-1997：
传输规约第101篇：
基本远动任务配套标准（以下简称101标准）
DL/T667-1999：
传输规约第103篇：
继电保护设备信息接口配套标准（以下简称103标准）
IEC60870-5-104：
传输规约第104篇：
采用标准传输文件集的IEC60870-5-101网络访问（以下简称104标准）
ANSI/IEEEC37.111-1991COMTRADE
暂态数据交换通用格式（以下简称COMTRADE标准）
3子站提供的信息
一般而言，继电保护及故障信息处理系统（以下简称故障信息系统）包括主站、子站两部分。
在厂站端，故障信息系统的子站与继电保护、故障录波器、安全自动装置等智能电子设备（IED）通信，收集这些装置的正常运行、异常告警及故障信息，经过初步处理之后上送到位于调度端的主站。
子站与IED装置的通信不属于本规范的内容，本节仅简单列出子站应上送给主站的信息及子站应支持的可能操作。
这些内容仅是基本要求，主、子站的具体实现应考虑支持其它更多要求的可能性。
3.1继电保护装置信息和操作
由于继电保护装置的类型、所用技术、生产年代、生产厂家等有所差别，子站所能收集并上送的信息并不完全相同。
一般来说，子站应上送的保护装置信息主要有：
●保护的运行定值、当前运行定值区；
●保护的动作信号、动作时间以及故障相别、故障测距；
●保护故障时的扰动数据记录；
●保护的自检信息；
●保护的当前压板状态及相关开入量；
●保护的当前模拟量；
●其它必要信息。
一般还要求子站：
●可以通过通信口修改保护装置的时钟；
●可以通过通信口修改装置定值、投退压板；
●支持其它必要的操作。
以上操作功能的实现必须以保护装置的支持为前提。
3.2故障录波器信息和操作
一般来说，子站应上送的故障录波器信息主要有：
●故障录波器运行状态信息；
●故障录波器的工作参数、运行定值及相关国标规定的导出量；
●指定时间段内的录波文件列表；
●故障时的简要录波分析报告及符合COMTRADE格式的录波数据文件；
●可以通过通信口修改故障录波器的时钟；
●可以通过通信口对录波器进行配置和启动；
以上操作功能的实现必须以故障录波器的支持为前提。
3.3其它智能电子设备的信息和操作
在厂站端还可能有安全自动装置、行波测距装置等其它智能电子设备，对这些设备的信息和操作要求类似继电保护装置和录波器。
4主站－子站通信的接口要求
根据国电公司调度通信中心“十五”规划要求，为保证信息传输的实时性，信息传输的目标方案为：
数据网络传输为主，拨号传输备用。
鉴于统一远动信息和继电保护信息传输的新规约颁布还有较长时间，目前尚没有明确规定故障信息系统主站子站之间通信的国际、国家或电力行业标准，因此，本规范参考103标准，并结合故障信息系统的实际需要，提出主－子站间的通信接口要求和具体规定。
103标准适用于传输继电保护设备信息，但该标准只说明是用于继电保护设备与控制系统间交换信息，并规定采用RS485串行通信方式，而没有规定采用网络通信方式时如何处理。
考虑到网络方式和串行方式下通信的差异、故障信息系统对通信实时性的要求，并考虑到实现的方便，本规范规定：
在串行方式时参照103标准，在网络方式时采用TCP/IP，其应用层报文包含完整的通信帧，且采用与串行方式相同的链路传输规则。
也就是说，不论串行方式还是网络方式，通信链路两端的应用程序收到的报文帧是完全一样的，参见下图示意。
图表1一般体系结构
说明：
本图仅为示意说明，不代表实际的网络配置或主、子站软件实现。
本规范主要引用了103标准，并做了部分修改和扩充。
在以下内容中，对于没有特别说明的地方，以103标准规定为准。
4.1物理接口
在故障信息系统中，主站和子站之间的通信一般选用以下物理接口：
●经电力数据网采用TCP/IP通信：
本规范规定主站、子站负责通信的计算机应具备支持TCP/IP的网络接口，一般建议采用10M/100M以太网接口。
本规范不规定主、子站间的网络构成，如网络结构、数据网物理信道等，因此也不规定主、子站计算机到数据网之间的具体设备配置。
以下内容仅供参考，不作为规范的要求：
目前电力数据网中调度与变电站间的通信信道一般有：
SDH、ATM和以太网。
变电站中提供的网络接口也各不相同，有10M以太网接口、有E1通信2M接口、有E1信道n×
64K的接口。
而每个变电站有一台故障信息系统子站计算机，子站计算机的联网接口一般是标准的以太网口（10/100M）。
因此，针对不同的接口情况需要分别处理。
●变电站网络接口为10M以太网接口：
子站计算机直接联网。
●变电站网络接口为2M接口：
子站计算机必须先通过2M/10M转换器，才能将10M以太网接口转换到2MG.703信道上，至于2M信道如何联接到不同的调度端，应由数据网所配置的交换机、路由器来实现，不属于本规范的内容。
●变电站网络接口为E1信道n×
64K接口：
子站计算机必须先通过2M/10M（具备可时隙功能）转换器，才能将10M以太网接口转换到n×
64K信道上，至于n×
64K信道如何联接到不同的调度端，应由数据网所配置的交换机、路由器来实现，不属于本规范的内容。
●串行通信方式：
可采用经MODEM接电话网或专用串行通道接口；
原则上采用点对多点结构。
子站一般应具备与三级调度主站的逻辑上独立的通信接口。
4.2链路层/网络层说明
故障信息系统中，主站与子站之间的通信应遵循以下约定：
●网络通信规则
采用电力数据网（TCP/IP）通信时：
①主站与子站之间使用TCP协议交换信息；
②主站作为连接的客户端，子站作为连接的服务器端（监听者）；
③使用TCP连接的端口号应是可配置的，一般在系统设计时与用户协商确定。
建议在缺省情况下使用IEC60870-5-104标准中经IANA确认的端口号2404。
④所有子站计算机的IP地址由调度统一分配，子站计算机到不同调度的路由应由数据网管理单位/部门提供。
●类FT1.2帧格式
考虑到网络传输时的效率，本规范对103标准采用的FT1.2帧格式作了一点修改――改变了长度L的规定，因此，本规范所采用的帧格式称为“类FT1.2帧格式”，包括类FT1.2可变长帧和类FT1.2固定长帧，其说明如下。
图表2类FT1.2帧格式说明
类FT1.2可变帧长帧格式
类FT1.2固定帧长帧格式
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
启动字符（68H）
启动字符（10H）
长度L低8位
控制域（C）
长度L高4位
链路地址域（A）
帧校验和（CS）
结束字符（16H）
链路用户数据（可变长度）
（即应用服务数据单元ASDU）
其中，
①控制域C的定义如下图所示（具体各位的含义可参见103标准附录C）；
图表3控制域C的定义
主站→子站
DIR
1
PRM
帧计数位
FCB
帧计数有效位
FCV
23
22
21
20
子站→主站
传输方向位
启动报文位
要求访问位
ACD
数据流控制位
DFC
功能码
②长度L：
12位，理论取值范围0～4095，实际使用时由主－子站双方根据通道类型、线路状况等确定合适的最大长度；
③帧校验和CS的定义及使用完全遵从103标准的规定（参见103标准附录C）；
④链路地址域A：
规定为子站编号，取值范围1～FEH，其具体数值在系统设计时由用户确定；
FFH用作主站对子站的广播地址，0H保留。
●链路传输规则
采用窗口尺寸为1的非平衡方式传输的链路传输规则，即由主站向子站触发一次传输服务，或者成功的完成、或者产生差错报告，之后才能开始下一轮的传输服务。
一问一答，不问不答。
对于发送/确认（SEND/CONFIRM）、请求/响应（REQUEST/RESPOND）传输服务在传输过程中受到干扰，用等待-超时-重发的方式发送下一帧（参见103标准附录C和101标准5.3～5.4）。
●超时时间及重发次数
当采用电话拨号方式时，超时时间间隔与信道质量等密切相关，由用户及主/子站相关各方根据实际情况确定。
当采用网络方式时，超时时间间隔与信道质量、网络路由等密切相关，由用户及主、子站相关各方根据实际情况确定。
重发次数为3次。
重发3次仍不成功，则认为本轮传输服务结束，丢弃过程中的不完整信息，重新初始化链路。
对串行、网络方式下初始化链路的具体实现不属于本规范的内容。
4.3应用层说明
应用层是故障信息系统中主站与子站之间数据通信的核心，在本规范中需要对应用层进行特别说明。
在103标准中，应用层主要体现在应用服务数据单元（简称ASDU，下同）中，为方便说明，将ASDU的结构示意图摘录如下。
图表4ASDU及包含ASDU的类FT1.2帧结构示意图
ASDU中各部分含义与103标准的对照如下表所示。
具体说明请参见103标准。
图表5ASDU在103标准中的位置
数据单元
标识符
103标准
对应章节
信息体
类型标识（TYP）
7.2.1
功能类型（FUN）
7.2.5.1
可变结构限定词（VSQ）
7.2.2
信息序号（INF）
7.2.5.2
传送原因（COT）
7.2.3
信息元素集
7.2.6
ASDU公共地址
7.2.4
4.3.1应用服务数据单元公共地址
应用服务数据单元公共地址（简称ASDU地址）用于区分应用层内容是与子站本身相关还是与站内某台装置相关，规定：
●0H表示子站本身；
●1H~FEH表示变电站内装置编号；
规定一台装置只使用一个编号；
●FFH用于对子站内所有装置广播。
4.3.2功能类型FUN及信息序号INF
●功能类型FUN：
由子站根据装置情况确定，子站自身应单独视为一个装置。
●信息序号INF：
由子站根据装置情况确定。
1.信息表一般应由子站提前提交给主站，如有自定义或定义冲突等情况由双方协商。
2.各接入的二次设备的“通讯状态”视为子站的一组状态量，使用103协议中的专用部分功能类型FUN（253），信息序号INF代表装置地址。
在对子站总召唤（ASDU地址=0）时，子站上送全部设备的“通讯状态”；
运行过程中的装置“通讯状态”变化使用ASDU1立即上送。
4.3.3关于配置信息
为了正确地传递和解释信息，主站、子站对于装置信息量的含义、格式等必须理解一致。
一般而言，传统作法是主站、子站根据用户要求确定统一的信息表，各自输入其数据库。
由于103标准提供通用服务，信息可以自描述，因此可以通过通用服务传递信息配置表，只要有一方（一般是子站）作好配置后，另一方直接调配置就行，不用再重复输入。
本规范建议采用通用服务传递子站配置，但考虑到主、子站厂家的具体实现很可能不同，配置信息的处理应由双方协商，但通信双方应该保证至少能够按照传统的信息表输入方式处理。
通过通用服务传递信息配置表时，一般只在主站或子站启动并且子站配置有变化时才需要进行。
『附录A』是本规范推荐的采用通用服务传递子站配置的作法；
『附录B』是采用信息表输入方式时子站一般需要给主站提供的资料。
5主站与子站通信报文规范
5.1概述
在103标准中，对于各种信息的传送方式和格式都有规定。
但由于103标准同时提供常规方式和通用分类服务方式，如模拟量（被测值）信息既可以采用常规方式，也可以采用通用分类服务，其他一些信息也类似。
这样做非常灵活，但也给主－子站之间带来了一些不确定因素，需要通信双方协商和适应的东西较多。
因此，本规范力图对各种信息的传送方式和格式做出明确的、唯一的规定。
故障信息系统主－子站通信的主要功能是收集子站装置的配置/参数信息、正常运行状态信息、异常告警信息、故障信息及故障相关数据，概而言之，这些信息可以分为状态量、模拟量、数据文件和其它信息四大类。
5.1.1状态量信息
状态量主要有装置动作信息（包括元件启动、出口等）、装置开入量信息以及装置（包括子站）内部产生的异常告警信息等。
状态量信息可能是突发的、暂态性的，如动作信号，也可能是持续性的，如开入量所对应的触点位置。
从主站端来说，对暂态性的状态量一般只要求其在从OFFON变化时上送，其它时间则不要求上送，而对于持续性状态量，不但要求信号的两种变化（从OFFON和ONOFF）都要送，而且定时通过总召唤来获得其当前状态，因此，103标准要求子站对状态量要加以区分。
遵循103标准的精神，本规范明确要求子站对状态量加以区分。
持续性状态量在总召唤时要求上送当前值，当持续性状态量从OFFON和ONOFF变化、暂态性状态量从OFFON变化时，子站置当前回答报文的ACD＝1，然后等主站召唤1级数据时，以ASDU1报文（含状态变化信息）回答。
状态量一般还分为SPI和DPI两种，为简单起见，本规范要求统一采用DPI。
如状态量实际是SPI，则由子站负责转换为DPI。
5.1.2模拟量信息
模拟量主要是装置量测的电压、电流、功率、频率、故障点距离等信息。
由于各种装置所量测的信息不统一，很难用一两个ASDU来适应各种情况，因此，本规范规定模拟量信息全部采用通用服务上送。
考虑到采用电话拨号时的效率问题，而且故障信息系统中对模拟量的实时变化要求并不太高，故本规范规定：
主站通过定时召唤“一个组全部条目的值”来获得模拟量，召唤时间间隔根据实际需要设置。
在103标准中，模拟量可以有很多种编码格式，为简单统一起见，本规范规定，所有模拟量都上送以IEEE标准754短实数R32.23编码的工程值，即对电气量U、I等，上送的是二次工程值（如5.0A、100.0V）。
模拟量的量程、格式转换等工作应由子站完成。
5.1.3故障录波数据及文件传输
故障记录数据是事故分析的主要依据，是故障信息系统中非常重要的一种信息。
故障录波数据由子站从录波装置收集，格式化为符合COMTRADE标准的数据文件并保存到子站历史数据库。
当电网发生故障时，子站收集故障录波数据并形成简要分析报告，并首先将简要分析报告上送到主站，主站通过召唤命令可以直接获取所需的录波文件。
此外，主站也可以先通过召唤获得某段时间内的故障录波文件列表，再选择召唤所需要的录波文件供事故分析处理使用。
故障录波文件包括故障录波器的录波文件、带录波插件的微机保护的分散录波文件、微机保护采样值记录等，对不同类型文件的收集及格式化由子站负责完成。
此外，在实际应用中，可能还有其它一些文件类型的数据需要传输，因此本规范还增加了用于“文件传输”的报文。
5.1.4其它信息
其它信息主要有定值、带参数的保护动作报告、操作过程及结果记录、行波测距结果以及其它带有状态量、测量值、字符串等的信息。
由于这些信息内容复杂、格式不一、很难规范，本规范建议一般采用通用服务来传输。
对于定值的操作有比较明确的模式，请参见后文描述。
其它信息根据需要由通信双方协商。
5.1.51级数据、2级数据和总召唤
在103标准中定义了召唤1级数据、召唤2级数据和总召唤时应回答的信息。
本规范原则遵循103标准的精神，并根据实际需要考虑做出如下规定：
●总召唤在初始化完成后进行，并在正常运行过程中定时进行总召唤；
子站回答总召唤时仅回答持续性状态量（参见5.1.1）；
●主站在一般情况下总是召唤2级数据，子站以“无所请求数据帧”M_NV_NA_3回答，并在有1级数据时置ACD=1，再由主站召唤1级数据；
●当子站回答报文的ACD=1时，主站召唤1级数据；
1级数据的定义及优先级参见103标准附录F，一般来说，本规范中所有响应报文都通过响应“1级数据召唤”而上送。
5.1.6通信异常处理
主站－子站之间的通信异常主要有以下几种情况：
●主站出现异常。
此时，不管子站是否回答，均认为通信异常。
需要等待主站恢复后重新经过初始化过程方可认为通信正常。
●链路或者子站出现异常。
串行通道：
主站在等待超时后重新发送上一帧报文（FCB不翻转），如果链路恢复正常，则由子站重复回答上一帧报文；
如果链路没有恢复，则主站继续等待超时，并重复此过程。
重复次数超过3次后，主站将不停地重复初始化过程直至通信链路恢复。
网络通道：
此时，TCP连接已断开。
主站不断去连接（connect）子站，直至重新建立TCP连接。
在TCP连接建立后，重新初始化过程。
●子站缓冲区满。
此时，子站应该在回答报文的控制域（C）中将DFC位置为1。
主站在接收到此信息后，可以定时地重复传输请求链路状态，直到子站指明数据溢出位DFC＝0可以接收后续报文。
5.1.7通信流程示意
综上所述，一个示意性的主－子站通信流程如下图所示。
图表6通信流程示意图
上图所示的是主站对一个子站的通信处理主循环，当采用电话拨号方式时，一个子站的主循环结束应转入对下一个子站的处理。
图中用虚框表示的“读取子站配置”和“对时”是根据需要可配置的功能模块；
下发命令及命令处理过程包括手工/智能产生的操作性命令；
“总召唤”、“召唤模拟量”、“命令处理”等仅为示意，具体过程请参见后续章节的具体描述。
5.1.8通信报文
本规范对主站和子站之间的通信过
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