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第３ｌ卷第１期

湖南电力

ＨＵＮＡＮ ＥＩ正ＣＴＲＩＣ ＰＯＷＥＲ ２０１１年２月

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８－０１９８．２０１ １．Ｏ１．００８

ＩＥＣ６０８７０．５．１０４规约远动信息丢失异常

分析及对策

梁运华 。曾海燕 。黄亦军

（１．湖南省电力公司超高压管理局，湖南长沙４１００１５；２．武汉供电公司，湖北武汉４３００００；

３．湖南省电力公司衡阳电业局，湖南衡阳４２１４０１）

摘要：介绍当前国内ＩＥＣ６０８７０－５－１０４远动规约应用中存在的异常情况，结合湖南

５００ ｋＶ电网集控自动化系统中ＩＥＣ６０８７０－５—１０４远动规约一次通讯异常案例，剖析出现

该远动规约通讯异常的内在原因，提出相应解决对策。

关键词：远动规约；ＩＥＣ６０８７０－５—１０４；数据传输

中图分类号：ＴＭ７３４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８—０１９８（２０１１）Ｏｌ一００２８—０４

Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅ ｏｎ ａｂｎｏｒｍａｌ ｌｏｓｓ ｏｆ ｒｅｍｏｔｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ

ｆｏｒ ＩＥＣ６０８７０－５．１０４

ＨＡＮＧ Ｙｕｎ．ｈｕａ ，ＺＥＮＧ Ｈａｉ．ｙａｎ２

，ＨＵＡＮＧ Ｙｉ￣ｕｎ

（１．Ｈｕｎａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ ＥＨＶ Ｔｒａｎｍｉｓｓｉｏｎ＆Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｂｕｒｅａｕ，Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１０００４，Ｃｈｉｎａ；

２． Ｗｕｈａｎ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ ｃｏｍｐａｎｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００００，Ｃｈｉｎａ；３．Ｈｅｎｇｙａｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｂｕｒｅａｕ，Ｈｅｎｇｙａｎｇ ４２１４０１，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ａｂｎｏｒｍａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｔａｔｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ＩＥＣ６０８７０－５—１０４ ｔｅｌｅｅｏｎｔｒｏｌ ｐｒｏｔｏｃｏｌ

，

ａｎｄ

ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ａｎ ａｂｎｏｒｍａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ＣａＳｅ ｏｆ ＩＥＣ６０８７０－５—１０４ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ Ｈｕｎａｎ

５００ ｋＶ ｐｏｗｅｒ ｇｒｉｄ，ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｅａｕｓｅ ｏｆ ａｂｎｏｒｍａｌ ｔｅｌｅｃｏｎｔｒｏｌ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｉｓ ａｎａｌｙｓｅｄ ａｎｄ ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅ ｉｓ ｐｕｔ ｆｏｒｗｏｒｄ ｉｎ

ｔｈｅ ｐａｐｅｒ．Ａｃｔｕａｌ ｔｅｓｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ａｂｎｏｒｍａｌ ｉｓ ｅｌｉｍｉｎａｔｅｄ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｅｌｅｃｏｎｔｒｏｌ ｐｒｏｔｏｃｏｌ；ＩＥＣ６０８７０－５—１０４；ｄａｔａ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ

随着电力通信网的发展，大容量、高质量的光

纤通信环网己覆盖到变电站¨】，数字网络通道也

相继在调度自动化系统中得到有效应用。

ＩＥＣ６０８７０－５—１０４协议作为一种国际标准协议，具有

实时陛好、可靠性高、数据流量大、便于信息量扩

充、支持网络传输等优点，非常适合５００ ｋＶ及以

上电压等级变电站集控自动化系统。目前虽然国内

许多电力设备厂家都支持ＩＥＣ６０８７０－５—１０４协议，

但由于部分研发人员对ＩＥＣ１０４规约中的少数参数

存在理解偏差，造成没有正确使用ＡＰＣＩ（应用规

约控制信息） 的情况。另外，一些参数在工程方

面（或经验）考虑上仍有所欠缺，难免造成应用

过程中出现一些异常，尤其在不同厂家设备间通信

时更是如此。

收稿日期：２０１０—０８—１６

・２８・

１ ｍＣ１０４及其在集控自动化系统的

府用［３－４

ＩＥＣ６０８７０－５－１０４规约中的３种类型的控制域格

式是用于编号的信息传输（Ｉ格式）、编号的监视

功能（Ｓ格式）和未编号的控制功能（ｕ格式）。

控制域第１个八位位组的第１位比特定义了Ｉ格

式，Ｉ格式的ＡＰＤＵ（应用规约数据单元）常常包

含１个ＡＳＤＵ（应用服务数据单元）。控制域第１

个八位位组的第一位比特：１，且第二位比特＝０

定义了Ｓ格式，Ｓ格式的ＡＰＤＵ只包括ＡＰＣＩ（应

用规约控制信息），ｓ格式只包括接收序列号而无

发送序列号。

在主站端和子站ＲＴＵ端进行通信时，接收方

可以使用ｓ格式报文（当有应用服务单元需要发

第３１卷第１期 梁运华等：ＩＥＣ６０８７０￣一１０４规约远动信息丢失异常分析及对策 ２０１ １年２月

送给对方时，可使用Ｉ格式报文）对已接收到的Ｉ

格式报文进行确认，以免发送方超时收不到确认信

息而重新建立ＴＣＰ连接。ＩＥＣ６０８７０－５—１０４规定了２

个参数ｋ和１．０，其中ｋ表示发送方在有ｋ个Ｉ格式

报文未得到对方的确认时，将停止数据传送， 表

示接收方最迟在接收了 个Ｉ格式报文后应发出认

可；ＩＥＣ６０８７０－５—１０４规定 和Ｗ的默认值分别为

１２个ＡＰＤＵ和８个ＡＰＤＵ。

到２００７年１２月截止，湖南省５００ ｋＶ电网集

控中心共接人了３座５００ ｋＶ变电站。该集控自动

化系统采用了ＩＥＣ６０８７０－５—１０４远动规约，单个子

站远动信息均在４ ０００个左右，其中遥信总量在

３ ０００个左右，且均为测控装置采集硬接点遥信，

此外重要遥信仍分别设置了ＳＯＥ。

２ ｍＣ６０８７０－５－１０４应用中存在的问

题

各种ＩＥＣ６０８７０－５—１０４应用中存在的主要问题：

（１）总召期间的传输规则不妥，没有将遥信

变位、遥控返校等优先上传，造成该期间遥信不能

正常上传到主站；

（２）变化遥测未采用及时上传，而是采用定

时全部（如５ｓ）上送１次；

（３）网络正常，大量并发数据上传时，仍出

现大量数据丢失；

（４）出现发送报文序号不一致（跳帧）时，

程序没有自动中断链路，再重新链接；

（５）子站上传数据时，不管是否收到主站的

确认帧，有数据就不停地上传，主站侧有时无法完

全接收到数据，造成数据丢失；

（６）主站侧未在接收到一定数量（如：８帧）Ｉ

格式报文后，立即给子站发送Ｓ格式确认帧，而是定

时（如：１ ｓ）给子站发生确认帧，这样子站即使有数

据也不能及时上送，影响了数据的实时性；

（７）总召数据组织策略不妥，帧与帧之间的

延时过长，如延时１８０ ｍｓ等等。

３ 案例分析

３．１案例简介

２００８年８月７日２０时５０分５９秒（子站故障

录波时间）湘潭５００ ｋＶ鹤岭变因５０２２电流互感器

故障，导致５００ ｋＶ民鹤Ⅱ线保护及５００ ｋＶ ＩＩ母２

套母差保护动作，５００ ｋＶ ＩＩ母所接５台断路器全

部跳闸，但５００ ｋＶ集控中心主站在２０时５２分１０

秒＿２０时５２分５３秒才陆续收到来自鹤岭变的６Ｏ

多条告警报文，光子牌图上的信号依次被点亮，且

这些告警信息均后缀“全数据判定”（当子站现场

设备已发生变位，远动装置采集到相应变位，但没

有上送变位报文，在主站系统发送总召唤后，新上

传数据与当前前置机中的遥信状态进行比较，如发

现不一致，就会在相关遥信后缀“全数据判定”，

以示区别正常遥信）。在子站核对信息后，发现主

站丢失了不少告警信息和ＳＯＥ信息。

综上所述，本次电网事故监控系统出现了遥信

未及时上传、部分遥信和部分ＳＯＥ丢失等异常现

象，因此主站、子站远动通信是重点检查对象。

３．２原因分析

出现上述现象的主要原因：事故时远动通道出

现异常、子站远动管理机远动ＩＥＣ１０４通信程序部

分参数设置不当、远动管理机缓冲区太小、主站

ＩＥＣ１０４通信程序部分参数设置不当及主、子站通

信程序配合不当所致。

（１）报文序号出现不连续，且未重新建立链

路

从主站前置机保存报文中，查找２００８年８月

７日２０时５Ｏ分左右事故时录制的远动数据报文得

出：

ａ．接收（遥信）：Ｚ２ ６８ ０Ｅ ｏ６Ｄ２ ３８１７ ０１ ０１

０３０００１００ ６７１ １０００１＜４４５４：合＞

ｂ．接收（事件）：ｚ３ ６８ １５ ０８Ｄ２ ３８１７ １Ｅ ０ｌ

０３０００１００ １７１１０００１１２Ｅ９３２１４０７ ０８０８＜４３７４：Ｔｈｕ

Ａｕｇ ２０：５０：５９：６６６ ２００８合＞［ ｕ Ａｕｇ ７ ２０：５１：０１

２００８］

ｃ．接收（遥测）：Ｚ０ ６８ １０ ＣＡＤ３ ３８１７ ０９ ０１

０３０００１００ １５４１００２０６Ｅ００＜２７６：２ ８１９２＞［Ｔｈｕ Ａｕｇ ７

２０：５１：０１ ２００８］

ｄ．接收（总召）：６８０Ｅ７ＡＤ６３Ａ１７ ６４ ０１

０７０００１００ ００００００ １４［Ｔｈｕ Ａｕｇ ７ ２０：５２：０４ ２００８］

从上面报文可以看出，２００８年８月７日２０时

５Ｏ分５９秒６６６毫秒一２０时５１分Ｏ１秒之间，出现

报文序号不连续现象（ＣＡＤ３—０８Ｄ２＝Ｃ２０１＞２），

中途丢失了２５０（Ｃ２０１／２，转换成十进制）帧报

文，这样造成主站侧出现部分遥信、ＳＯＥ丢失的现

象。同时在这段时间之内，也没有出现任何ｓ格式

和Ｕ格式报文，因此出现报文序号跳帧后，程序

也未中断链路重新链接。直到２Ｏ时５２分ｏ４秒主

・２９・

第３ｌ卷第１期 湖南电力 ２０１１年２月

站发生总召唤（１５ ｒａｉｎ １次），才把子站远动管理装

置没有上传变位报文传到主站。

ＩＥＣ１０４规约中规定当报文序号发生不连续

（跳帧）时，主站和子站发现有跳帧的情况都应该

有出错处理机制，此时发送方或接收方应关闭现在

的ＴＣＰ连接，然后再重新建立新的ＴＣＰ连接，但

实际双方均未关闭链路，因此ＩＥＣ１０４规约通讯程

序设计出现了失误。

（２）数据传输未加限制

在２Ｏ时５０分５９秒，子站连续发送报文序号

（Ｄ２Ｄ１～Ｆ８Ｄ１）共２Ｏ帧（序号连续）报文１ ｓ后，

主站于２０时５１分ｏ０秒才向子站发送确认帧。２０

时５１分０ｏ秒＿２Ｏ时５１分０１秒，子站又连续发送

报文序号（ＦＡＤ１～ＥＡＤ３）共２５帧（期间出现报

文序号发生了跳帧现象）；２０时５１分Ｏ１秒主站向

子站发送ｌ帧Ｓ格式确认帧，因此子站、主站均不

符合ＩＥＣ１０４中的相关规定（ｋ和Ｗ的默认值分别

为１２个ＡＰＤＵ和８个ＡＰＤＵ），子站一旦有上传数

据，就往主站上传，而主站侧不关注子站发送多少

数据过来，均定期１ ｓ后才向子站发生ｓ格式确认

帧，通讯双方缺乏恰当的传输协调机制。

若严格按照ＩＥＣ１０４规定，子站端最多每发送

１２帧Ｉ格式数据后，就停止发送数据，必须等待

主站端发送ｓ格式确认帧后，方进行下一轮的数据

上传，确保了１ ｓ内上传数据不会太大；主站端将

程序设置为每隔１ ｓ向子站发送Ｓ格式确认帧，这

样在子站不严格遵循ＩＥＣ１０４相关规定时，可能会

出现处理数据异常。

从上述分析可以看出，一方面通讯双方必须具

备合理的传输协调机制，另一方面主站端需具有必

备的缓冲数据处理能力，否则可能造成主站接收缓

冲区数据溢出现象，导致远动数据丢失。鹤岭变在

１ ｓ内上传了至少＞２７５（２５０＋２５＝２７５）帧的并

发数据（每帧可能包含多个遥信或遥测值），若此

时上传的数据，可能大于程序设计时预测１ ｓ上传

数据量（即１ ｓ内能处理完的数据），此时有可能

造成其接收数据缓冲区数据溢出，致使部分告警信

息丢失，因此本次事故告警信息丢失，此原因可能

性最大。

（３）事故时未出现通道中断现象

查阅２００８年８月７日２０时５０分５９秒６６６毫

秒＿２Ｏ时５１分Ｏ１秒之问主站收到的报文，在此

期间任何１ ｓ中均有报文，若出现通道中断的话，

则出现一段时间内没有任何报文，且没有出现ｕ

・３０・

格式报文（包含链路重建），故可以推断事故时远

动通道工作正常，没有出现中断。

（４）总召数据上传不全

２Ｏ时５２分０４秒，恰好在子站刚发生事故后，

主站发送总召命令，虽然把部分变位遥信上传到了

主站，此刻主站部分相关光字牌相继点亮，后缀

“全数据判定”遥信告警只有６Ｏ多条，而实际报

文序号跳了２５０帧，故仍出现部分变位遥信和ＳＯＥ

没有上传过来。不仅普通遥信没有及时上传到主

站，且总召过程仍出现了数据丢失现象，严重影响

到了监控功能。

此后，在主站人工总召时，仍出现部分数据不

能正常上传的现象，而此时远动通道实属正常，因

此该现象可能与子站总召数据组织策略有关。

４主要对策及测试结论

在分析故障时规约报文后，主站及子站厂家按

照ＩＥＣ６０８７０－５—１０４规约，均完善了相关程序，并

进行了相关测试工作。

４．１主要对策

在子站端完善（修改）远动管理机的相关数

据传输规则等参数，其中包括将总召时调整遥控反

校和遥信变位优先上送；增加报文跳帧判断（报

文序号跳号），一旦出现子站关闭ＴＣＰ／ＩＰ链接，

则重新建立ＴＣＰ／ＩＰ链接；ｋ和Ｗ值改设默认值

（即１２个ＡＰＤＵ和８个ＡＰＤＵ）；将总召帧与帧之

间的延时间隔由１８０ ｍｓ改为２５ ｍｓ；增大远动管理

机数据缓存区。

在主站端完善前置服务器部分通讯程序，其中

包括将每隔１ ｓ发生ｓ格式确认帧，改为每隔接收

８帧Ｉ格式帧后，立即发送Ｓ格式确认帧；完善了

数据传输的纠错功能，即增加报文跳帧判断逻辑，

在报文发生跳帧后，自动关闭ＴＣＰ／ＩＰ链接，并重

新建立ＴＣＰ／ＩＰ链接。

４．２测试

（１）数据传输限制测试

将主站发送Ｓ格式确认帧时间人为延长到５ ｓ，

测试子站是否在未收到ｓ帧情况下停止发送数据。

通过查看故障时的规约报文，查阅子站在发送完第

１２帧Ｉ格式数据５ ｓ后，才会收到主站ｓ格式确认

帧，并进行下轮数据发送。将主站发送ｓ格式确认

帧时间间隔恢复正常后，子站在发送完第８帧Ｉ格

式数据后，会立即收到主站ｓ格式确认帧。同理，

验证主站接收了８帧后，立即向子站发送Ｓ格式确

第３１卷第１期 梁运 等：ＩＥＣ６０８７０－５—１０４规约远动信息丢失异常分析及对策 ２０１ １年２月

认帧。

（２）总召传输规则测试

在总召时刻送遥信变位，即在子站收到主站总

召命令后，利用远动管理机调试程序，人为将某个

遥信点变化位置，然后看在主站侧是否可以查到该

遥信值的变位信号；同理，在总召期间，主站发送

遥控预置后，通过查看报文，看遥控返校是否在总

召期间优先上送到了主站。也可以通过看数据前后

是否一致（即是否会出现全数据判定，遥信状态总

召前后不一致），保证总召唤数据是最新的。模拟

测试结果正常，遥信变位能优先上送，总召时无报

文丢失及错误现象。

（３）总召唤测试

检验总召是否丢失数据的抽样方法：在子站，

利用远动管理机调试软件，将１０个遥信量人为变

位（实际设备位置不变），且这１０个遥信分布不

连续，上述１Ｏ个遥信在主站侧也相继变位，超过

子站综自系统向其测控装置定期召唤时间后（如

１０ ｒａｉｎ），在主站侧执行总召，上述１Ｏ个遥信应再

次发生变位（在此期间，设备工况没有发生变

化），则可认为本次总召唤未发生数据丢失现象。

重复了３次，均未发现有数据丢失的现象。

另外，通过在子站、主站分别录制总召期间的

上送报文，再在两端分别对发生报文序号进行核

对，检查同一时刻的报文序号的一致性，总召全过

程的各个报文序号的一致性，以及这些报文序号是

否出现跳帧现象。主站人为执行了３次总召，所需

时间比以前缩短了２０ ｓ（总召时共有１５４帧），核

对报文序号也未出现异常。

（４）跳帧测试

子站送数据，使数据发生丢包，造成主站接受

不连续。产生跳帧，测试是否会中断链路，重新开

始。因子站远动管理机为运行设备，模拟发送报文

跳帧，试验条件比较难以满足。随机抽查了２０个

不同时问段（间隔为１０ ｒａｉｎ）的报文发送序号，

没有发现跳帧现象。

５ 结 论

ＩＥＣ６０８７０—５—１０４远动规约支持ＴＣＰ／ＩＰ网络传

输，且传输容量大等特点，非常适合作为５００ ｋＶ

及以上电网集控自动化系统的远动规约，但目前国

内各变电站综自系统和调度自动化系统开发人员对

部分参数理解不一致，未完全按照规约的标准内容

来编程实现，结果实际应用起来出现各种异常。为

此，一方面各设备厂家应该严格遵守标准，并向用

户公布相关技术参数，另一方面用户在技术标书中

应明确技术参数，且在调度自动化系统、变电站综

自系统工程验收时，应该严格做雪崩试验，变电站

综自系统做雪崩试验应包括远动管理机，以具体验

证其正确性与可靠性。

参考文献

【１］开圣武，夏友斌，胡金双．远动数字通道网络化的３种实现

方法［Ｊ］．电网技术，２００６，３０（ｓ２）：４８０—４８４．

［２］金坤．基于以太网和ＴＣＰ／ＩＰ的ＩＥＣ６０８７０－５－１０４协议的性能分

析（Ｄ］．上海交通大学，２００７．

［３］鞠阳，张惠刚．ＩＥＣ６０８７０－５—１０４远动规约的设计及其应用

［Ｊ］．继电器，３４（１７）：５５－５８．

【４］ＩＥＣ６０８７０－５．１０４远动设备及系统第５—１０４部分：传输规约采

用标准传输文件集的ＩＥＣ６０８７０－５・１０１网络访问［ｓ］．２００６．

作者简介

梁运华（１９７４一），男，湖南株洲人，硕士，工程师，从事电力

系统调度自动化和变电站自动化等工作。

曾海燕（１９７８一），女，湖北随州人，硕士，工程师，从事电力

系统自动化管理工作。

黄亦军（１９７１一），男，湖南衡阳人，本科，工程师，从事电力

系统调度管理工作。

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