張艷麗 徐興輝 趙學臣

【摘要】 首先介紹了微電網能量管理系統(tǒng)的通訊系統(tǒng)結構，然后根據微電網能量管理和優(yōu)化控制的特點，對IEC60870- 5- 104國際標準規(guī)約進行擴展應用研究，最后針對互操作性，給出了建議報文類型的選擇方案。

【關鍵詞】 微電網 IEC60870- 5- 104規(guī)約 能量管理系統(tǒng)

微電網（Micro-Grid），是一種由分布式電源、儲能裝置、能量轉換裝置、相關負荷和監(jiān)控保護裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)。其中，IEC60870-5-104規(guī)約（以下簡稱104規(guī)約）作為一種國際標準，除已經在變電站自動化、調度自動化等領域得到廣泛應用外，104規(guī)約在微電網監(jiān)控與能量管理系統(tǒng)中也被大量采用。

一、微電網前置通訊系統(tǒng)架構

一種是采用通訊管理機進行規(guī)約轉換，各種格式的數據經轉換后統(tǒng)一以一種規(guī)約，如IEC60870-5-104規(guī)約，傳到微網能量管理系統(tǒng)的前置服務器。另一種，不需要專門的規(guī)約轉換裝置，直接在微網能量管理系統(tǒng)的前置服務器上接入各種微電網設備，前置通訊服務器完成全部的數據采集功能。

二、104規(guī)約在微網能量管理系統(tǒng)中的擴展應用

微網能量管理系統(tǒng)需要根據特定的運行模式和控制策略，實時調節(jié)分布式發(fā)電與儲能功率等數據。為實現實時快速響應，同一時刻需要下達對多個設備的調節(jié)指令。標準104規(guī)約中，遙控、遙調指令的報文格式規(guī)定同一幀報文只能發(fā)送一條指令，無法滿足實時要求。另外，標準104規(guī)約中雖然可以傳送保護信息，但也不能完全滿足實際需求。

2.1 擴展多點控制命令

在一幀中發(fā)送多個控制指令。類型53用于不帶時標的多點遙控或多點設定值，類型54用于帶時標的多點設定值。

<53>自定義： =多點控制方案命令 C_MC_ NA_1

標準104規(guī)約的遙控命令（C_DC_NA_1）和遙調命令（C_ RC_NA_1），需要首先發(fā)送選擇命令，返校正確后，再發(fā)送執(zhí)行命令。此處擴展的多點控制方案命令將在一幀中直接傳送控制命令集下發(fā)到各個微網設備或者通訊管理機，遙控、遙調指令使用同一個數據幀類型。

信息幀格式依次為：

類型標識（TYP）=53

可變結構限定詞（VSQ）：高位K/T，低7位表示控制命令個數

傳送原因（COT）：在標準104規(guī)約7.2.3中定義

ASDU公共地址：在標準104規(guī)約7.2.4中定義

遙控信息對象1：在標準104規(guī)約中定義

……其余遙控信息對象

遙調信息對象1：在標準104規(guī)約中定義

……其余遙調信息對象

傳送原因：

在控制方向

<6>：=激活 <8>：=停止激活

在監(jiān)視方向

<7>：=激活確認 <9>：=停止激活確認 <10>：=激活終止

K/T <0>：=表示是遙控 <1>：=表示是遙調

<54>自定義： =帶時標多點設定值 C_SE_NA_2

本命令不同于C_SE_NA_1，可以帶多個設定值下行，而且可表示設定值時標。信息幀格式依次為：

類型標識（TYP）=54

可變結構限定詞（VSQ）：高位為0，低7位表示控制命令個數

傳送原因（COT）：在標準104規(guī)約7.2.3中定義

ASDU公共地址：在標準104規(guī)約7.2.4中定義

遙調信息對象1：在標準104規(guī)約7.2.5和6.2.2中定義

……其余遙調信息對象

設定地址范圍為6201H～6400H，其中：

6400H用于年份，設定值高字節(jié)HI_BYTE=20，低字節(jié)LO_BYTE=年份-2000

63FFH用于月日，設定值高字節(jié)HI_BYTE表示月份，低字節(jié)LO_BYTE表示日

63FFH用于時分，設定值高字節(jié)HI_BYTE表示小時，低字節(jié)LO_BYTE表示分鐘

6201H～63FDH用于設定值。

傳送原因

在控制方向

<6>：=激活 <8>：=停止激活

在監(jiān)視方向

<7>：=激活確認 <9>：=停止激活確認 <10>：=激活終止

2.2 擴展保護命令

根據104規(guī)約中規(guī)定的配套標準定義，擴展保護類型從151開始。

<151…>自定義： =擴展保護信息 M_EP_TD_2 信息幀格式依次為：

類型標識（TYP）=151

可變結構限定詞（VSQ）：0

傳送原因（COT）

ASDU公共地址

幀序號

保護單元地址

數據長度

保護報文

其中：

類型標識：從151開始根據不同保護類型分別擴展，如151標識103保護信息。

傳送原因：

COT=3 表示“突發(fā)”原因 COT=5 表示“請求/被請求”原因

幀序號：表示當前幀為第幾幀，A/S表示是否還有后續(xù)的保護信息幀。0：無后續(xù)幀， 1：有后續(xù)幀。如果有后續(xù)幀，前七位表示本幀是第幾幀，如果無后續(xù)幀，前七位為0。一般情況下，該字節(jié)為0。

數據長度：指純保護報文的長度。

三、建議報文類型

監(jiān)視方向：

M_SP_NA_1單點信息

M_ME_NC_1短浮點數測量值

M_SP_TA_1帶時標CP56Time2a的單點信息

控制方向：

C_SC_NA_1單命令

C_MC_NA_1多點控制指令

C_MC_NA_2帶時標多點設定值

C_SE_TC_1帶時標設定值命令

監(jiān)視、控制兩個方向：

C_IC_NA_1召喚命令

C_CS_NA_1時鐘同步命令

四、結語

為適應微網能量管理與優(yōu)化調度控制的實時要求，對104規(guī)約進行了擴展，可以滿足一個數據幀中傳送多個控制指令。這種擴展方法目前在多個微電網監(jiān)控系統(tǒng)中得到了應用，效果良好。從遠景看，微電網的通訊標準將會進一步清晰，如考慮將IEC61850規(guī)范應用在微電網建設中，有待進一步的研究。

參考文獻

[1]IEC60870-5系列協議應用指南[M]，王首頂主編，北京：中國電力出版社 2008

[2] 張齊，史金偉，徐俊杰，104 規(guī)約在水電廠與電網調度通訊中的擴展研究及應用[J]，電力系統(tǒng)保護與控制，第39卷第15期，2011