CN112187901A - 一种基于跨隔离iec104的主配网三遥交互方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于跨隔离IEC104的主配网三遥交互方法，在调度控制系统（EMS）和配电管理系统（DMS）之间通过跨隔离IEC104建立单向连接，EMS将变电站出线开关的量测数据通过遥信遥测报文发送至DMS，DMS对变电站出线开关进行控合/控分操作时将遥控命令报文保存为文件通过反向隔离发送至EMS，EMS解析文件格式的遥控命令并发送遥控反校报文至DMS。本发明在不改变现有EMS‑DMS网络结构的情况下实现了横向隔离模式中主配网之间的三遥数据交互，在保障电力监控系统边界安全的前提下提高了主配网之间的数据交互效率。

Description

一种基于跨隔离IEC104的主配网三遥交互方法
技术领域
本发明涉及一种基于跨隔离IEC104的主配网三遥交互方法，属于电力系统配电主站与调度主站数据交互技术领域。
背景技术
目前，在配电主站建设过程中需要与其他系统交互图模信息、台账信息、量测信息等。一方面，根据“安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证”的电力监控系统安全防护基本准则，配电管理系统与调度控制系统之间的横向数据流需跨越横向隔离，而传统的IEC104规约在链路初始化、控制报文等过程均需要进行双向报文交互因而无法满足跨隔离传输；另一方面，不同系统间传统的E格式文件等数据交互方式存在实时性较差及维护效率低等缺点。
发明内容
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于跨隔离IEC104的主配网三遥交互方法。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种基于跨隔离IEC104的主配网三遥交互方法，包括如下步骤：
步骤1：EMS侧作为客户端，DMS侧作为服务端，端口可设置为默认端口或可用端口，调度控制系统向配电管理系统发起连接请求，配电管理系统响应连接请求建立TCP连接方式的通讯通道；
步骤2：无需进行链路初始化，采用跨隔离IEC104规约EMS侧立即向DMS侧发送一次遥信和遥测全数据；
步骤3：周期启动遥信和遥测全数据发送过程，当有遥信和遥测数据变化时，启动遥信和遥测变化数据发送过程，且变化数据发送优先级高于周期性的全数据发送；
步骤4：EMS侧客户端以周期间隔t1向DMS侧服务端发送单字节的00H，DMS侧服务端返回单字节的FFH；
步骤5：EMS侧作为数据发送端预留k个字节的遥信变位和SOE事件缓存区，若与DMS侧连接异常中断并重连成功后，EMS侧需将缓存区内最近t2时间段产生的遥信变位和SOE补发送至DMS侧，同一数据仅补发一次，补发完成后再发送一次遥信和遥测全数据；
步骤6：DMS侧作为遥控发起方，将遥控选择报文保存为遥控文本文件通过反向隔离发送至EMS侧遥控执行方；EMS侧收到遥控文本文件后解析成遥控选择命令并下发给变电站，并将变电站的遥控反校报文发送至DMS侧；DMS侧接收到遥控反校报文后解析成遥控反校命令并向EMS侧发送文本文件格式的遥控执行/撤销命令；EMS侧服务收到遥控命令文件后解析成遥控执行/撤销命名发送给变电站，并将变电站反校报文发送至DMS侧。
作为优选方案，所述跨隔离IEC104规约帧结构如表1所示：
Figure BDA0002691781690000021
Figure BDA0002691781690000031
表1。
作为优选方案，步骤6中EMS至DMS正向传输以socket方式通过跨隔离IEC104规约传输；DMS至EMS反向传输以文本文件方式通过方向隔离ftp方式传输。
作为优选方案，所述遥控文本文件为将跨隔离104规约的遥控二进制报文转化为ASCII码保存至遥控的报文文件，并根据报文文件的发送时间命名文件为YK_年月日时分秒毫秒.txt。
作为优选方案，所述t1为1分钟。
作为优选方案，所述k取1024。
作为优选方案，所述t2为1分钟。
有益效果：本发明提供的一种基于跨隔离IEC104的主配网三遥交互方法，在不改变现有配电主站-调度主站的横向隔离网络结构的情况下解决了配电管理系统与调度控制系统之间的三遥数据交互问题，提高了配电管理系统的运维效率和可靠性。方便维护人员进行主配网跨隔离通道接入，对保证配电主站配电管理系统的高效可靠运行具有重要意义。
附图说明
图1为本发明技术的结构示意图；
图2为本发明实施案例中主配网跨隔离新增通道接入的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明。
一种基于跨隔离IEC104的主配网三遥交互方法，包括如下步骤：
步骤1：建立配电管理系统与调度控制系统的通讯链路，具体为：EMS(调度控制系统)侧作为客户端，DMS(配电管理系统)侧作为服务端，端口可设置为默认端口2404或其他可用端口，调度控制系统向配电管理系统发起连接请求，配电管理系统响应连接请求建立TCP连接方式的通讯通道。
步骤2：首次连接遥信、遥测全数据发送，具体为：不同于常规IEC104的初始化过程，本发明所用跨隔离IEC104规约无需进行链路初始化，EMS侧立即向DMS侧发送一次遥信和遥测全数据。
步骤3：变化及周期遥测、遥信数据发送，具体为：周期启动全数据发送过程，有数据变化时启动变化数据发送过程，且变化数据发送优先级高于周期性的全数据发送。
步骤4：链路连通周期性检查，具体为：基于隔离装置的隔离特性，EMS侧客户端以周期间隔t1向DMS侧服务端发送单字节的00H，t1为1分钟，DMS侧服务端返回单字节的FFH，用于检测TCP连接是否正常。
步骤5：中断重连数据补发，具体为：EMS侧作为数据发送端预留k个字节遥信变位和SOE(事件顺序记录)事件缓存区，k取1024。若与DMS侧连接异常中断并重连成功后，EMS侧需将缓存区内最近t2时间段产生的遥信变位和SOE补发送至DMS侧，t2为1分钟，同一数据仅补发一次，补发完成后再发送一次遥信和遥测全数据。
步骤6：遥控命令，具体为：DMS侧作为遥控发起方，将遥控选择报文保存为遥控文本文件通过反向隔离发送至EMS侧遥控执行方；EMS侧收到遥控文本文件后解析成遥控选择命令并下发给变电站，并将变电站的遥控反校报文发送至DMS侧；DMS侧接收到遥控反校报文后解析成遥控反校命令并向EMS侧发送文本文件格式的遥控执行/撤销命令；EMS侧服务收到遥控命令文件后解析成遥控执行/撤销命名发送给变电站，并将变电站反校报文发送至DMS侧。
所述步骤2中跨隔离IEC104规约帧结构如表1所示：
Figure BDA0002691781690000051
Figure BDA0002691781690000061
表1
与常规IEC规约差别在于：由于规约为单向传输，除了校验帧序号连续外缺乏流量控制的手段，因此加入校验域和结束符以校验数据帧的完整性，校验域为ASDU(应用服务数据单元)部分所有字节的累加和。
所述步骤6中，遥控命令双向传输特征为：EMS至DMS正向传输以socket方式通过跨隔离IEC104规约传输；DMS至EMS反向传输以文本文件方式通过方向隔离ftp方式传输。
所述步骤6中，遥控文本文件具体为：将跨隔离104规约的遥控二进制报文转化为ASCII码保存至遥控的报文文件，并根据报文文件的发送时间命名文件为YK_年月日时分秒毫秒.txt。
实施例：
配电管理系统与调度控制系统属于不同主站业务，根据“安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证”的电力监控系统安全防护基本准则，系统之间的数据交互需跨越横向正反向隔离。传统的IEC104规约链路初始化、控制报文等过程均需要进行双向报文交互，无法在跨隔离场景应用。
跨隔离数据传输采用正向规约报文、反向文本文件的方式，即正向传输时以socket方式发送IEC104规约报文，遥控命令进行文本文件形式的反向传输，无链路初始化过程及除遥控命令、连接状态返回单字节FFH以外的接收方确认报文。对应为：遥信遥测及遥控反校报文以IEC104规约从EMS发送端传送至DMS侧；DMS侧遥控选择、执行及撤销命令以文本文件反向ftp至EMS侧并解析为对应的遥控命令发送至变电站。
多种数据保全机制保障数据完整性，数据补发：EMS侧作为数据发送端预留1024个遥信变位和SOE事件缓存区，若与DMS侧连接异常中断并重连成功后，EMS侧需将缓存区内最近1分钟产生的遥信变位和SOE补发送至DMS侧，同一数据仅补发一次，补发完成后再发送一次全遥信和全遥测数据；数据校验：DMS对接收的EMS遥信遥测报文发送序号进行判断，如果该序号不是连续递增，则中断通道连接，此外加入校验域和结束符以校验数据帧的完整性。
附图2为本发明实施案例中主配网跨隔离新增通道接入的过程示意，流程包括：
S201、建立连接；EMS侧作为TCP客户端，DMS侧作为TCP服务端，填写对端IP并指定端口号，建立通道连接。
S202、全数据发送；
首次连接建立后，EMS侧向DMS侧发送全遥信和全遥测数据。
S203、变化数据发送；
EMS侧变化遥信遥测以IEC104报文格式通过正向隔离发送至DMS侧。
S204、连接状态测试；
当无变化数据发送时，为检测链路连接状态是否正常，EMS侧周期发送00H单字节报文以检测链路状态。
S205、连接状态应答；
DMS侧接收到连接状态测试报文后以FFH单字节报文应答。
S206、完整性校验；
DMS侧根据发送序号及校验域，对接收到的应用报文进行数据完整性校验。
S207、中断通道；
若数据完整性校验失败则DMS侧主动断开通道。
S208、待发数据缓存；
若通道中断时EMS侧产生变化数据，可缓存至多1024个遥信变位和SOE重要数据。
S209、重建连接；
EMS侧恢复与DMS侧通道连接。
S210、数据补发；
EMS侧将S208步骤缓存的数据补发至DMS侧。
S211、遥控选择；
DMS侧对10kV进线开关等发起遥控选择命令。
S212、遥控选择文本；
IEC104格式的遥控选择报文转换为ASCII文本文件。
S213、遥控选择文本发送；
DMS侧将遥控选择文本文件通过反向隔离传输至EMS侧。
S214、遥控文本解析；
EMS侧接收到遥控选择文本后将其解析为对应的遥控命令并下发至变电站。
S215、选择反校命令；
EMS侧接接收到变电站的遥控选择返回命令后将该反校命令以IEC104报文发送至DMS侧。
S216、遥控执行/撤销；
DMS侧根据接收的遥控选择反校命令及实际需求发起遥控执行或撤销命令。
S217、执行/撤销文本；
IEC104格式的遥控执行/撤销报文转换为ASCII文本文件。
S218、遥控执行/撤销文本发送；
DMS侧将遥控执行/撤销文本文件通过反向隔离传输至EMS侧。
S219、遥控文本解析；
EMS侧接收到遥控执行/撤销文本后将其解析为对应的遥控命令并下发至变电站。
S220、执行/撤销反校命令；
EMS侧接接收到变电站的遥控执行/撤销返回命令后将该反校命令以IEC104报文发送至DMS侧。
至此，主配网跨隔离新增通道接入完成，后续三遥数据按流程交互。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于跨隔离IEC104的主配网三遥交互方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：EMS侧作为客户端，DMS侧作为服务端，端口可设置为默认端口或可用端口，调度控制系统向配电管理系统发起连接请求，配电管理系统响应连接请求建立TCP连接方式的通讯通道；
步骤2：无需进行链路初始化，采用跨隔离IEC104规约EMS侧立即向DMS侧发送一次遥信和遥测全数据；
步骤3：周期启动遥信和遥测全数据发送过程，当有遥信和遥测数据变化时，启动遥信和遥测变化数据发送过程，且变化数据发送优先级高于周期性的全数据发送；
步骤4：EMS侧客户端以周期间隔t1向DMS侧服务端发送单字节的00H，DMS侧服务端返回单字节的FFH；
步骤5：EMS侧作为数据发送端预留k个字节的遥信变位和SOE事件缓存区，若与DMS侧连接异常中断并重连成功后，EMS侧需将缓存区内最近t2时间段产生的遥信变位和SOE补发送至DMS侧，同一数据仅补发一次，补发完成后再发送一次遥信和遥测全数据；
步骤6：DMS侧作为遥控发起方，将遥控选择报文保存为遥控文本文件通过反向隔离发送至EMS侧遥控执行方；EMS侧收到遥控文本文件后解析成遥控选择命令并下发给变电站，并将变电站的遥控反校报文发送至DMS侧；DMS侧接收到遥控反校报文后解析成遥控反校命令并向EMS侧发送文本文件格式的遥控执行/撤销命令；EMS侧服务收到遥控命令文件后解析成遥控执行/撤销命名发送给变电站，并将变电站反校报文发送至DMS侧。
2.根据权利要求1所述的一种基于跨隔离IEC104的主配网三遥交互方法，其特征在于：所述跨隔离IEC104规约帧结构如表1所示：
Figure FDA0002691781680000021
表1。
3.根据权利要求1所述的一种基于跨隔离IEC104的主配网三遥交互方法，其特征在于：步骤6中EMS至DMS正向传输以socket方式通过跨隔离IEC104规约传输；DMS至EMS反向传输以文本文件方式通过方向隔离ftp方式传输。
4.根据权利要求1所述的一种基于跨隔离IEC104的主配网三遥交互方法，其特征在于：所述遥控文本文件为将跨隔离104规约的遥控二进制报文转化为ASCII码保存至遥控的报文文件，并根据报文文件的发送时间命名文件为YK_年月日时分秒毫秒.txt。
5.根据权利要求1所述的一种基于跨隔离IEC104的主配网三遥交互方法，其特征在于：所述t1为1分钟。
6.根据权利要求1所述的一种基于跨隔离IEC104的主配网三遥交互方法，其特征在于：所述k取1024。
7.根据权利要求1所述的一种基于跨隔离IEC104的主配网三遥交互方法，其特征在于：所述t2为1分钟。
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