關(guān)于配電自動(dòng)化系統(tǒng)的傳輸規(guī)約.doc

關(guān)于配電自動(dòng)化系統(tǒng)的傳輸規(guī)約關(guān)于配電自動(dòng)化系統(tǒng)的傳輸規(guī)約摘要 文章介紹了配電自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)和要求,國(guó)際電工委員會(huì)有關(guān)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約基本標(biāo)準(zhǔn)的一些規(guī)定,電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)-基本遠(yuǎn)動(dòng)任務(wù)配套標(biāo)準(zhǔn)(DLT634-1997)(2)在配電自動(dòng)化中應(yīng)用,以及采用DNP3.0規(guī)約(11)在配電自動(dòng)化中的應(yīng)用中的問(wèn)題。關(guān)鍵詞 配電自動(dòng)化 傳輸規(guī)約目前在我國(guó)城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)的改造正在啟動(dòng),各地正在進(jìn)行配電自動(dòng)化的規(guī)劃或者著手開(kāi)展這方面的工作,配電自動(dòng)化的標(biāo)準(zhǔn)和傳輸規(guī)約問(wèn)題引起人們的極大關(guān)注,有的人認(rèn)為目前國(guó)內(nèi)或者國(guó)際上都沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn),有的人認(rèn)為應(yīng)該采用某種非國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的傳輸規(guī)約(例如DNP3.0)等,本文就國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)傳輸規(guī)約IEC60870-5-101基本遠(yuǎn)動(dòng)任務(wù)配套標(biāo)準(zhǔn)(即我國(guó)的電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T634-1997基本遠(yuǎn)動(dòng)任務(wù)配套標(biāo)準(zhǔn))在配電自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用中的一些特殊問(wèn)題進(jìn)行一些介紹。1 配電自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)及要求配電電力系統(tǒng)是一個(gè)分層的配電網(wǎng)絡(luò),其配電自動(dòng)化系統(tǒng)如圖1所示。變電站、開(kāi)閉所 配電自動(dòng)化系統(tǒng)變電站自動(dòng)化系統(tǒng) RTU/集中器變電站單元17為負(fù)荷開(kāi)關(guān)FTU1 FTU7 FTU1 FTU5I 斷路器 II FTU2 FTU6 FTU2 FTU48 7 6 5FTU3 FTU5 FTU3 1 2 3 4FTU4(A) 配電電力系統(tǒng)示意圖 (B) 配電自動(dòng)化系統(tǒng)示意圖圖1 配電電力系統(tǒng)和配電自動(dòng)化系統(tǒng)示意圖在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中，節(jié)約通道投資一個(gè)非常重要的問(wèn)題。FTU都是沿配電線(xiàn)路安裝的，比較經(jīng)濟(jì)、合理的通道配置是采用多點(diǎn)共線(xiàn)的方式，用一根通道將各個(gè)FTU連接起來(lái)，這樣可以節(jié)約通道投資和主站的設(shè)備投資，也可能采用多點(diǎn)星形 、多點(diǎn)環(huán)形 (圖2),或者撥號(hào)方式。配電自動(dòng)化系統(tǒng)是電力系統(tǒng)控制的一個(gè)組成部分,具有電力系統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程的共性,都要求數(shù)據(jù)傳輸?shù)母邤?shù)據(jù)完整性和時(shí)間響應(yīng)要求快、有不同的數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)先級(jí)和不同響應(yīng)時(shí)間的要求以及各個(gè)終端分布地域廣的特點(diǎn)，這些是電力系統(tǒng)生產(chǎn)的性質(zhì)所決定的。但是配電自動(dòng)化系統(tǒng)有其特殊性,就是FTU采用的傳輸通道是多點(diǎn)共線(xiàn)，而在地調(diào)和省調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)中在我國(guó)大多數(shù)采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的全雙工通道結(jié)構(gòu)。多點(diǎn)環(huán)形 多點(diǎn)星形 多點(diǎn)共線(xiàn)圖2 配電自動(dòng)化系統(tǒng)的通道結(jié)構(gòu)配電自動(dòng)化系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)是一個(gè)分層信息系統(tǒng),信息采用逐級(jí)傳輸，從變電站、開(kāi)閉所到配電管理中心的傳輸規(guī)約應(yīng)該采用DL/T634-1997基本遠(yuǎn)動(dòng)任務(wù)配套標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸規(guī)約的規(guī)定, 在饋線(xiàn)自動(dòng)化中其首要任務(wù)是故障識(shí)別、故障隔離、恢復(fù)供電，如果利用通道采用傳輸電力線(xiàn)路故障信息由主站來(lái)識(shí)別故障區(qū)段,在故障發(fā)生的時(shí)候，優(yōu)先地、快速地傳輸故障狀態(tài)信息就成為快速地完成故障識(shí)別的關(guān)鍵,下面重點(diǎn)討論饋線(xiàn)自動(dòng)化的多點(diǎn)共線(xiàn)的傳輸規(guī)約問(wèn)題。2 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)問(wèn)題1)IEC電力系統(tǒng)控制和通信技術(shù)委員會(huì)(TC57)是一個(gè)專(zhuān)門(mén)制定電力系統(tǒng)中遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)和配電自動(dòng)化系統(tǒng)傳輸規(guī)約和標(biāo)準(zhǔn)、變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的通信規(guī)約、通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)等標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)構(gòu)。我國(guó)是IEC的成員國(guó),在我國(guó)是等同、等效采用IEC所制定的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于電力系統(tǒng)傳輸規(guī)約(包括配電自動(dòng)化系統(tǒng)、饋線(xiàn)自動(dòng)化)IEC已經(jīng)頒布了IEC60870-5-101基本遠(yuǎn)動(dòng)任務(wù)配套標(biāo)準(zhǔn)(1),在我國(guó)根據(jù)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)出版了電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(DL/T634-1997基本遠(yuǎn)動(dòng)任務(wù)配套標(biāo)準(zhǔn)(2)，下文簡(jiǎn)稱(chēng)101規(guī)約),應(yīng)在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中大力貫徹101規(guī)約。IEC制定一系列遠(yuǎn)動(dòng)傳輸規(guī)約基本標(biāo)準(zhǔn)和配套標(biāo)準(zhǔn),基本標(biāo)準(zhǔn)有如下一些規(guī)定:(1)基本標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為在監(jiān)視和控制系統(tǒng)中,通信功能的最終目的是達(dá)到最大的系統(tǒng)一致性,即過(guò)程變量狀態(tài)和它們?cè)谶h(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中主站的數(shù)據(jù)庫(kù)的鏡象沒(méi)有任何差別,尤其在電力系統(tǒng)發(fā)生事故的情況下，數(shù)據(jù)的一致性就顯得格外重要，因此規(guī)定了狀態(tài)量和測(cè)量值變化的不同響應(yīng)時(shí)間等指標(biāo)。(2) 基本標(biāo)準(zhǔn)定義了平衡傳輸和非平衡傳輸。并嚴(yán)格規(guī)定平衡傳輸只能用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或者多個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的全雙工通道，如果通道為半雙工通道或者為多點(diǎn)共線(xiàn)，多點(diǎn)環(huán)形，多點(diǎn)星形等網(wǎng)絡(luò)配置只能采用非平衡傳輸。多點(diǎn)共線(xiàn)采用平衡傳輸時(shí)，存在如下影響到傳輸可靠性和SCADA系統(tǒng)性能的問(wèn)題：一) 信息傳輸?shù)臎_突問(wèn)題：在多個(gè)遠(yuǎn)方終端同時(shí)要求傳輸時(shí)，就發(fā)生各個(gè)FTU同時(shí)傳輸信息的沖突問(wèn)題。例如：如果有一個(gè)站在傳輸(可能在傳輸非重要的信息)，其他需要傳輸重要信息的站，只能依靠監(jiān)視通道的電平的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)通道已經(jīng)被占用，就增加延時(shí)，繼續(xù)監(jiān)視通道，如果在延時(shí)這段時(shí)間內(nèi)又有其他的FTU占用通道,等待到需要傳輸重要信息的FTU再次監(jiān)視通道是否被占用時(shí),如果通道被占用，只能又加延時(shí),繼續(xù)進(jìn)行監(jiān)視,等待傳輸，這樣就增加了需要緊急傳輸?shù)氖录膫鬏斞訒r(shí)，甚至?xí)l(fā)生丟失信息。二) 無(wú)法解決傳輸優(yōu)先級(jí)的問(wèn)題：電力系統(tǒng)和配電系統(tǒng)中信息傳輸?shù)奶攸c(diǎn)是有些信息是重要信息，需要立即傳輸，有較高的傳輸優(yōu)先級(jí)，有些信息傳輸?shù)膬?yōu)先級(jí)較低，可以慢慢地傳輸,可是如果這些不重要的信息占用了傳輸通道，就使得重要的信息得不到傳輸?shù)臋C(jī)會(huì)，這是在多點(diǎn)共線(xiàn)的情況下采用平衡傳輸方式的致命的缺點(diǎn)，所以基本標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格規(guī)定只有在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)全雙工通道的情況下才能采用平衡傳輸(見(jiàn)IEC60870-5-2鏈路傳輸規(guī)則的P.69(4)。三) 采用平衡傳輸時(shí),識(shí)別故障的延時(shí)將比較長(zhǎng)。3 電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)-基本遠(yuǎn)動(dòng)任務(wù)配套標(biāo)準(zhǔn)(DLT634-1997)在配電自動(dòng)化中應(yīng)用的一些特殊問(wèn)題101規(guī)約是完全采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC 60870-5-101的標(biāo)準(zhǔn),考慮到我國(guó)電力系統(tǒng)的地調(diào)、省調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)中大多數(shù)采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)全雙工通道，根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC60870-5-160870-5-5(37)傳輸規(guī)約的規(guī)定,規(guī)定了狀態(tài)變位時(shí),遠(yuǎn)方終端可以主動(dòng)觸發(fā)傳輸狀態(tài)變位幀,實(shí)現(xiàn)平衡傳輸?shù)墓δ?。主站主?dòng)啟動(dòng)的傳輸過(guò)程是完全遵守IEC60870-5-101的規(guī)定。為了保證快速傳輸配電電力系統(tǒng)的故障狀態(tài),將負(fù)荷開(kāi)關(guān)的狀態(tài)和電力系統(tǒng)故障信號(hào)等重要信號(hào)作為1級(jí)用戶(hù)數(shù)據(jù)，其他量如測(cè)量量和一般告警信號(hào)等作為2級(jí)用戶(hù)數(shù)據(jù)。1如果在饋線(xiàn)自動(dòng)化的全雙工的多點(diǎn)共線(xiàn)的情況下采用101規(guī)約的平衡傳輸，將發(fā)生如下情況：因?yàn)榕潆娤到y(tǒng)的特點(diǎn)是從變電站斷路器的出線(xiàn)上安裝了很多負(fù)荷開(kāi)關(guān),一旦在某個(gè)區(qū)段發(fā)生故障,例如圖1中A點(diǎn)發(fā)生短路,FTU1、FTU2、FTU3都將檢測(cè)到故障電流,形成1級(jí)用戶(hù)數(shù)據(jù)，將向斷路器處的主站主動(dòng)發(fā)送1級(jí)用戶(hù)數(shù)據(jù)的鏈路規(guī)約數(shù)據(jù)單元(報(bào)文)，每個(gè)FTU需要傳輸報(bào)文時(shí),都將監(jiān)視通道是否有其他FTU在傳輸，主站一直等到全部有1級(jí)用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)文收到以后才能確定哪個(gè)區(qū)段發(fā)生了故障(在這里有三個(gè)FTU將傳輸報(bào)文)。在多點(diǎn)共線(xiàn)的通道結(jié)構(gòu)的情況下,發(fā)生幾個(gè)FTU 同時(shí)要求傳輸數(shù)據(jù)，發(fā)生沖突的問(wèn)題，為了避免沖突只能采用載波監(jiān)聽(tīng)的方式。假定短路故障用一個(gè)狀態(tài)量的變化代表，按照101規(guī)約(見(jiàn)101規(guī)約(2)P.53)的規(guī)定(幀長(zhǎng)為15個(gè)字節(jié)),主站以確認(rèn)幀(見(jiàn)101規(guī)約(2)P.93)回答(確認(rèn)幀的幀長(zhǎng)為5個(gè)字節(jié)),這樣主動(dòng)傳輸報(bào)文的幀長(zhǎng)為15n(n為主動(dòng)傳輸報(bào)文的站數(shù)),由于向主站傳輸報(bào)文的兩幀之間必須有3個(gè)字節(jié)長(zhǎng)度的間隔,以便使得報(bào)文本身的3個(gè)全零字節(jié)和空閑間隔字節(jié)至少有3位的差別,在斷載頻的情況下為了使得對(duì)方的調(diào)制解調(diào)器穩(wěn)定,需要在發(fā)送報(bào)文之前,先發(fā)送一個(gè)字節(jié)長(zhǎng)度的空信號(hào),這樣相當(dāng)于一幀要傳輸19個(gè)字節(jié),加上一個(gè)確認(rèn)幀的幀長(zhǎng),假設(shè)各個(gè)FTU能夠依次傳輸,沒(méi)有受到其他2級(jí)用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)文傳輸?shù)挠绊?這樣識(shí)別故障傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)目為11´ (19n+5),如果傳輸速率為600波特, 識(shí)別故障的傳輸時(shí)間為11´ (19n+5)/600秒。因?yàn)橹髡拘枰邮盏饺扛鱾€(gè)發(fā)生變位的FTU的報(bào)文以后，才能正確判斷故障發(fā)生的區(qū)段，而且各個(gè)主動(dòng)發(fā)送的FTU會(huì)一個(gè)接一個(gè)的不間斷的傳輸，不會(huì)間歇，一直到全部需要發(fā)送的報(bào)文傳輸完了才結(jié)束。隨著發(fā)生故障的區(qū)段序號(hào)n增加,傳輸時(shí)間將大大延長(zhǎng), n=7傳輸時(shí)間為1518/600=2.53秒。如果故障發(fā)生在1-2區(qū)段，NO.1主動(dòng)傳輸了狀態(tài)量變位幀,主站接收以后為了慎重起見(jiàn)，需要加上延時(shí)等待FTU傳輸，之后再一次向NO.2FTU召喚要求訪問(wèn)位幀,因?yàn)轫憫?yīng)幀ACD=0,最后確定是1-2區(qū)段發(fā)生故障,所以傳輸時(shí)間為(19+6+6)´ 11/600=0.568秒。如果采用半雙工通道,狀態(tài)量變位主動(dòng)傳輸?shù)臅r(shí)間配合將變得更加復(fù)雜。如果FTU平時(shí)不傳輸信息，或者很長(zhǎng)時(shí)間處于靜止?fàn)顟B(tài)，F(xiàn)TU可以采用101規(guī)約的平衡傳輸,狀態(tài)量變化主動(dòng)傳輸。2在饋線(xiàn)自動(dòng)化全雙工或者半雙工的多點(diǎn)共線(xiàn)的情況下使用101規(guī)約的快速校驗(yàn)過(guò)程配電自動(dòng)化系統(tǒng)從變電站/開(kāi)閉所的斷路器處的主站到這條線(xiàn)路上的各個(gè)FTU的通道結(jié)構(gòu)是多點(diǎn)共線(xiàn),101規(guī)約根據(jù)IEC60870-5-101的規(guī)定，專(zhuān)門(mén)對(duì)多點(diǎn)共線(xiàn)的傳輸過(guò)程作了明確的規(guī)定，以解決在多點(diǎn)共線(xiàn)的情況下多個(gè)FTU同時(shí)發(fā)生重要狀態(tài)量變位時(shí)，在通道上發(fā)生沖突競(jìng)爭(zhēng)的問(wèn)題，保證優(yōu)先級(jí)別高的重要狀態(tài)變位量?jī)?yōu)先傳輸。完全符合配電自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)傳輸規(guī)約的要求。其傳輸過(guò)程是這樣的：1) 平時(shí)主站向多點(diǎn)共線(xiàn)的各個(gè)FTU發(fā)送廣播命令(見(jiàn)圖3),召喚各個(gè)FTU是否ACD(要求訪問(wèn)位)=1(見(jiàn)廣播命令 召喚NO.1 NO.1 廣播命令 召喚NO.2 NO.22級(jí)用戶(hù)數(shù)據(jù) 響應(yīng)幀 2級(jí)用戶(hù)數(shù)據(jù) 響應(yīng)幀下行通道上行通道圖3 正常情況下的傳輸過(guò)程101規(guī)約P.52),如果任何一個(gè)FTU都沒(méi)有發(fā)生1級(jí)用戶(hù)數(shù)據(jù),就不作回答，超時(shí)以后就向NO.1FTU召喚2級(jí)用戶(hù)數(shù)據(jù)(見(jiàn)101規(guī)約P55(2),NO.1FTU以2級(jí)用戶(hù)數(shù)據(jù)幀響應(yīng)，接著又向各個(gè)FTU發(fā)送廣播命令，召喚各個(gè)FTU是否ACD=1, 如果任何一個(gè)FTU都沒(méi)有就不作回答，超時(shí)以后向NO.2FTU召喚2級(jí)用戶(hù)數(shù)據(jù)，NO.2FTU即以2級(jí)用戶(hù)數(shù)據(jù)幀作為回答,之后接著又向各個(gè)FTU發(fā)送廣播命令.,這個(gè)過(guò)程重復(fù)下去,直到收集完了這個(gè)多點(diǎn)共線(xiàn)的最后一個(gè)NO.nFTU的2級(jí)用戶(hù)數(shù)據(jù)，接著又向各個(gè)FTU發(fā)送廣播命令.。這種召喚的順序過(guò)程,解決了重要狀態(tài)量變位優(yōu)先傳輸?shù)膯?wèn)題。2) 如果故障發(fā)生在圖1的A點(diǎn), 正好發(fā)生在召喚NO.2FTU的測(cè)量量的變化量之前,則在傳輸2級(jí)用戶(hù)數(shù)據(jù)幀中ACD位將置1,通知主站NO.2FTU發(fā)生了狀態(tài)變位,主站在收集了測(cè)量量幀以后, 主站就中斷正常的傳輸過(guò)程,只召喚各個(gè)FTU的故障狀態(tài),并按照對(duì)半分割法(如果采用全雙工通道,不需要傳輸3個(gè)空閑間隔,但保留一個(gè)前置字節(jié)),向NO.5FTU發(fā)送召喚要求訪問(wèn)位的的請(qǐng)求幀(幀長(zhǎng)為5個(gè)字節(jié)見(jiàn)101規(guī)約P.52),NO.5FTU即以要求訪問(wèn)位的響應(yīng)幀(幀長(zhǎng)為5個(gè)字節(jié)見(jiàn)101規(guī)約P.53)響應(yīng),此時(shí)ACD=0,接著主站向NO.3FTU發(fā)送要求訪問(wèn)位的請(qǐng)求幀,NO.3FTU以要求訪問(wèn)位的響應(yīng)幀問(wèn)答,此時(shí)ACD=1,接著主站向NO.4FTU發(fā)送請(qǐng)求要求訪問(wèn)位的請(qǐng)求幀,NO.4FTU以要求訪問(wèn)位響應(yīng)幀響應(yīng),此時(shí)ACD=0,根據(jù)收集到的各個(gè)ACD的狀態(tài),ACD2=1, ACD3=1, ACD4=0, ACD5=0,就可以判斷故障發(fā)生在區(qū)段3-4之間.。這樣總共需要傳輸3´ (12´ 11)=396比特,傳輸時(shí)間為396/600=0.66秒。4)一般發(fā)生故障時(shí),幾個(gè)FTU同時(shí)檢出故障,當(dāng)主站向各個(gè)FTU發(fā)送廣播命令時(shí)，檢出故障的幾個(gè)FTU同時(shí)回答,將發(fā)生沖突, 主站將接受不正確,無(wú)法確定是那一個(gè)區(qū)段發(fā)生故障,但根據(jù)DCD的狀態(tài)，知道是有幾個(gè)FTU傳輸,主站將打破原來(lái)的傳輸過(guò)程,按照對(duì)半分割法,依次向各個(gè)FTU召喚各個(gè)FTU的要求訪問(wèn)位。召喚過(guò)程如圖4所示(鏈路串連7個(gè)F=RTU)。召喚NO.4的要求訪問(wèn)位(ACD)有?有 無(wú)召喚FTU6 的ACD 召喚FTU2 的ACD有? 有?有 無(wú) 有 無(wú)召喚FTU7 的ACD 召喚FTU5的ACD 召喚FTU3的ACD 召喚FTU1的ACD111(7-) ,110(6-7區(qū)段) 101(5-6區(qū)段),100(4-5區(qū)段) 011(3-4區(qū)段), 010(2-3區(qū)段) 001(1-2區(qū)段),000圖4 對(duì)故障區(qū)段的對(duì)半分割檢索過(guò)程采用這種召喚過(guò)程,主站具有主動(dòng)性,而不是被動(dòng)地等待接收,并可以采用一些比較好的檢索方法(對(duì)半分割檢索),確定故障區(qū)段,如果鏈路串連7個(gè)FTU只需要召喚3次,如果串連15個(gè)FTU只需要召喚4次就可以確定故障區(qū)段。確定了故障區(qū)段以后，就進(jìn)行故障隔離，恢復(fù)供電,然后向各個(gè)有要求訪問(wèn)位的FTU召喚1級(jí)用戶(hù)數(shù)據(jù)。這種檢索過(guò)程的時(shí)間是固定的，串連7個(gè)FTU發(fā)現(xiàn)故障地點(diǎn)所需時(shí)間為3´ 12´ 11/600=396/600=0.66秒,串連15個(gè)FTU確定故障區(qū)段其所需要的時(shí)間為4´ 12´ 11/600=528/600=0.88秒。如果在發(fā)送廣播命令時(shí),只有NO.1FTU傳輸了要求訪問(wèn)幀,有必要再召喚NO.2FTU的要求訪問(wèn)幀,以確定是否只有NO.1FTU有1級(jí)用戶(hù)數(shù)據(jù).此時(shí)識(shí)別故障的時(shí)間為2´ 12´ 11/600=264/600=0.44秒如果通道采用半雙工,上述分析仍然有效。從上面的介紹說(shuō)明101規(guī)約完全滿(mǎn)足配電自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆? 在配電自動(dòng)化系統(tǒng)的多點(diǎn)共線(xiàn)中采用非國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)DNP3.0規(guī)約將使識(shí)別故障的傳輸時(shí)間大大延長(zhǎng)1) DNP3.0不符合國(guó)際電工委員會(huì)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC60 870-5-1的FT3的幀格式。DNP3.0的文件中說(shuō)明DNP3.0是符合IEC60870-5-1的幀格式中的FT3幀格式，事實(shí)上有五個(gè)方面不一樣 ,IEC60870-5-1的FT3幀格式規(guī)定：(1)每個(gè)數(shù)據(jù)的八位字節(jié)沒(méi)有啟動(dòng)位和停止位,也就是數(shù)據(jù)的一個(gè)八位字節(jié)和另一個(gè)八位字節(jié)是連續(xù)的,中間沒(méi)有其他比特位(見(jiàn)IEC60870-5-1P.35(3),而DNP3.0的每個(gè)八位字節(jié)都有一個(gè)啟動(dòng)位和停止位。(2)每個(gè)數(shù)據(jù)的八位字節(jié)由高位比特先傳輸,低位比特后傳輸,(見(jiàn) IEC870-5-2的P.23(4), 而DNP3.0的每個(gè)八位字節(jié)都是低位比特先傳輸,高位比特后傳輸。(3)幀的數(shù)據(jù)區(qū)的CRC校驗(yàn)是從通道發(fā)送的數(shù)據(jù)碼求得的,CRC碼的高字節(jié)先傳送,低字節(jié)后傳送(見(jiàn)IEC60870-5-1的P49,P51(3)。而DNP3.0的CRC碼的發(fā)送順序正在好相反。(4)CRC碼的每個(gè)字節(jié)的發(fā)碼順序是高位比特先傳送，低位比特后傳送(見(jiàn)IEC60870-5-1P.49,P.51),而DNP3.0的傳送順序正好相反。(5)DNP3.0的應(yīng)用數(shù)據(jù)元素的定義和編碼和IEC60870-5-4完全不同。從上述五點(diǎn)可以看出，不能說(shuō)DNP3.0是符合IEC60870-5-1 FT3的幀格式或者和IEC標(biāo)準(zhǔn)兼容。2) DNP3.0是平衡傳輸,根據(jù)DNP3.0鏈路層的說(shuō)明(8)(9),經(jīng)常使用的傳輸模式為變位掃瞄方式和非請(qǐng)求變位工作方式,在這里假設(shè)通道為全雙工，DNP3.0在多點(diǎn)共線(xiàn)的情況下應(yīng)用時(shí)將發(fā)生如下問(wèn)題。1 變位掃瞄方式(見(jiàn)圖8)沒(méi)有傳輸優(yōu)先級(jí),使得故障識(shí)別的時(shí)間大大延長(zhǎng),其傳輸過(guò)程如下:(1)主站平時(shí)經(jīng)常請(qǐng)求FTU的全數(shù)據(jù)即靜態(tài)數(shù)據(jù)(幀長(zhǎng)為17個(gè)字節(jié),幀長(zhǎng)字節(jié)均見(jiàn)參考文獻(xiàn)11的DATA LINK LAYER,APPLICATION LAYER),FTU即以確認(rèn)幀回答(根據(jù)主站傳輸?shù)膸械拇_認(rèn)位為0,FTU可以不用確認(rèn)幀回答)；(2)接著FTU將主站所請(qǐng)求的數(shù)據(jù)向主站傳輸(幀長(zhǎng)為25個(gè)字節(jié)),主站以確認(rèn)幀回答(幀長(zhǎng)為14個(gè)字節(jié)),如果在這之前有狀態(tài)量變位,在FTU向主站傳輸數(shù)據(jù)幀中在變位狀態(tài)字節(jié)中將那一級(jí)數(shù)據(jù)變位的狀態(tài)位置1,主站接受以后得知有某一級(jí)用戶(hù)數(shù)據(jù)發(fā)生變化；(3)接著向FTU請(qǐng)求那一級(jí)的用戶(hù)數(shù)據(jù)(幀長(zhǎng)為17個(gè)字節(jié)),FTU以確認(rèn)幀回答(根據(jù)主站傳輸?shù)膸械拇_認(rèn)位為0,FTU可以不用確認(rèn)幀回答)；(4)然后FTU向主站主動(dòng)傳輸那一級(jí)的數(shù)據(jù),假設(shè)只有1個(gè)狀態(tài)量發(fā)生變位的幀長(zhǎng)為20個(gè)字節(jié),主站接受以后就以確認(rèn)幀回答(幀長(zhǎng)為14個(gè)字節(jié)見(jiàn)圖5)。這個(gè)FTU數(shù)據(jù)變化的傳輸過(guò)程才告結(jié)束,所需要的傳輸字節(jié)為17+25+17+20+14+5=98個(gè)字節(jié)(5為每一個(gè)幀都得增加一個(gè)前置字節(jié)),一個(gè)FTU傳輸時(shí)間為980/600=1.633秒,如果有n個(gè)FTU檢出故障,總的傳輸時(shí)間為1.633´ n秒(1)請(qǐng)求NO.1 NO.1 (2)NO.1 傳輸 確認(rèn)幀 (3)召喚NO.1 NO.1 (4) NO.1傳輸 確認(rèn)幀 全數(shù)據(jù) 確認(rèn) 所請(qǐng)求數(shù)據(jù) 狀態(tài)量變位 確認(rèn) 狀態(tài)量變位 下行通道上行通道圖5變位掃瞄傳輸模式的傳輸過(guò)程同樣是召喚全數(shù)據(jù)或者召喚2級(jí)用戶(hù)數(shù)據(jù)之前發(fā)生了狀態(tài)變位,采用 101規(guī)約只有2個(gè)傳輸過(guò)程就可以將狀態(tài)變位收集完成,采用DNP3.0傳輸規(guī)約的傳輸過(guò)程從圖5可以看到至少需要有4個(gè)傳輸過(guò)程,需要傳輸98個(gè)字節(jié),傳輸時(shí)間將為1.633秒。按照這個(gè)過(guò)程，如果某個(gè)FTU例如NO.3FTU剛被主站掃瞄召喚全數(shù)據(jù)以后，主站轉(zhuǎn)向NO.4掃瞄時(shí)正好發(fā)生狀態(tài)量變位，那么就要等到對(duì)這條線(xiàn)路上的全部FTU掃瞄一次，再重新對(duì)發(fā)生狀態(tài)量變位的NO.3FTU掃瞄時(shí)才能將這個(gè)NO.3FTU的狀態(tài)量變位傳輸?shù)街髡?，這種傳輸過(guò)程不能實(shí)現(xiàn)重要的信息優(yōu)先傳輸，將使得狀態(tài)量變位傳輸?shù)捻憫?yīng)時(shí)間大大延長(zhǎng)。如果通道為半雙工，上面的分析仍然有效。2 采用DNP3.0的非請(qǐng)求變位工作方式，在線(xiàn)路故障時(shí)發(fā)生傳輸沖突,使得識(shí)別故障時(shí)間大大延長(zhǎng)： 如果采用非請(qǐng)求變位工作方式(8 P7.17.3), 在多點(diǎn)共線(xiàn)的通道結(jié)構(gòu)的情況下,可能發(fā)生幾個(gè)FTU 同時(shí)要求傳輸數(shù)據(jù)，發(fā)生沖突的問(wèn)題。為了避免沖突只能采用載波監(jiān)聽(tīng)的方式，而次要信息可能占用通道得到優(yōu)先傳輸。假定短路故障用一個(gè)狀態(tài)量的變化代表，按照DNP3.0規(guī)約P.53的規(guī)定幀長(zhǎng)為20個(gè)字節(jié),主站以確認(rèn)幀(見(jiàn)參考文獻(xiàn)11)回答,確認(rèn)幀(幀長(zhǎng)為14個(gè)字節(jié)),這樣主動(dòng)傳輸報(bào)文的幀長(zhǎng)為20n(n為主動(dòng)傳輸報(bào)文的站數(shù)),由于向主站傳輸?shù)膱?bào)文的兩幀之間必須有3個(gè)字節(jié)長(zhǎng)度的間隔,以便和報(bào)文本身的3個(gè)全零字節(jié)區(qū)別,在發(fā)送報(bào)文之前,先發(fā)送一個(gè)字節(jié)長(zhǎng)度的空信號(hào)(這和101規(guī)約主動(dòng)傳輸?shù)那闆r一樣),這樣相當(dāng)于一幀要傳輸24個(gè)字節(jié),加上一個(gè)確認(rèn)幀的幀長(zhǎng),識(shí)別故障的幀長(zhǎng)為10(24n+15),如果傳輸速率為600波特, 傳輸時(shí)間為10(24n+15)/600秒。因?yàn)橹髡拘枰拷邮盏礁鱾€(gè)發(fā)生變位的FTU的報(bào)文以后，才能正確判斷故障發(fā)生的區(qū)段，而且各個(gè)主動(dòng)發(fā)送的FTU會(huì)一個(gè)接一個(gè)的不間斷的傳輸，不會(huì)間歇，一直到全部需要發(fā)送的報(bào)文傳輸完了，因此隨著發(fā)生故障的區(qū)段n的增加,傳輸時(shí)間將大大延長(zhǎng),如果n=2傳輸時(shí)間為630/6001.05秒, n=7傳輸時(shí)間為1830/600=3.05秒,如果故障發(fā)生在1-2區(qū)段n=1,NO.1FTU傳輸報(bào)文以后,還需要確認(rèn)只有一個(gè)FTU有狀態(tài)變位,最好的辦法是召喚NO.2FTU的全數(shù)據(jù),從其響應(yīng)幀中,可以得知是否有某個(gè)級(jí)別為1,確認(rèn)是1-2區(qū)段發(fā)生故障,這樣傳輸字節(jié)為24+14+17+25=80個(gè)字節(jié)，傳輸時(shí)間為1.333秒，這還不包括主站向