IEC 60870-5-101
IEC 60870-5-101
一、技术介绍
IEC 60870 - 5 - 101是电力系统自动化领域中应用广泛的通信规约,属于IEC 60870 - 5标准体系的一部分。该标准定义了具有远方终端设备(RTU)的变电站和调度中心之间的通信传输功能,为电力系统中不同设备之间的数据交换和控制提供了统一的规范,使得来自不同厂家的设备能够实现互联互通,促进了电力自动化系统的集成和互操作性。
二、发展历史
IEC 60870系列标准最早起源于欧洲,随着电力系统自动化技术的发展,为了满足不同电力设备和系统之间通信的需求,国际电工委员会(IEC)开始制定相关标准。IEC 60870 - 5 - 101标准在20世纪90年代正式发布,它是在IEC 60870 - 5系列早期标准的基础上发展而来的。随着电力系统的不断发展和技术的进步,该标准也在不断修订和完善,以适应新的应用场景和需求。目前,它已经成为国际上广泛认可和应用的电力通信标准之一。
三、技术原理
(一)分层结构
IEC 60870 - 5 - 101采用了分层的结构,主要分为物理层、链路层和应用层。
- 物理层:规定了通信的物理介质,如双绞线、光纤等,以及电气特性,如信号的电压、电流等。常见的物理层接口有RS - 232、RS - 485等。
- 链路层:负责数据的可靠传输,包括数据的帧格式、帧的发送和接收、错误检测和重传等功能。链路层采用了异步通信方式,通过链路传输规则确保数据的正确传输。
- 应用层:定义了各种应用服务和数据对象,如遥测、遥信、遥控等。应用层规定了数据的编码方式和传输规则,使得不同设备能够理解和处理对方发送的数据。
(二)传输规则
IEC 60870 - 5 - 101采用主从式通信方式,调度中心作为主站,远方终端设备(RTU)作为从站。主站发起通信请求,从站根据主站的请求进行响应。通信过程中采用了问答式和循环式两种传输方式。
- 问答式传输:主站主动向从站发送查询命令,从站根据命令返回相应的数据。这种方式适用于需要实时获取数据或进行控制操作的场景。
- 循环式传输:从站按照一定的周期主动向主站发送数据,主站不需要主动查询。这种方式适用于需要定期获取数据的场景,如实时监测电力系统的运行状态。
(三)数据编码
IEC 60870 - 5 - 101对不同类型的数据采用了不同的编码方式,以提高数据传输的效率和可靠性。例如,遥测数据通常采用浮点数编码,遥信数据采用二进制编码。数据编码还包括数据的起始标志、长度、校验码等信息,以确保数据的完整性和正确性。
四、应用场景
(一)变电站自动化
在变电站中,IEC 60870 - 5 - 101用于实现变电站内各种设备(如断路器、变压器、保护装置等)与调度中心之间的通信。调度中心可以通过该规约实时获取变电站的运行数据,如电压、电流、功率等,同时可以对变电站内的设备进行遥控操作,实现对变电站的远程监控和控制。
(二)配电网自动化
在配电网中,IEC 60870 - 5 - 101用于实现配电自动化终端(如FTU、DTU等)与配电主站之间的通信。配电主站可以通过该规约实时监测配电网的运行状态,如线路故障、负荷情况等,及时进行故障定位和隔离,提高配电网的供电可靠性。
(三)发电厂自动化
在发电厂中,IEC 60870 - 5 - 101用于实现发电厂内各种设备(如发电机、汽轮机、锅炉等)与调度中心之间的通信。调度中心可以通过该规约实时获取发电厂的发电数据,如发电量、发电功率等,同时可以对发电厂的设备进行控制,实现对发电厂的优化运行和调度。
(四)分布式能源接入
随着分布式能源(如太阳能、风能等)的大量接入,IEC 60870 - 5 - 101可以用于实现分布式能源发电设备与电网调度中心之间的通信。调度中心可以通过该规约实时监测分布式能源的发电情况,合理安排分布式能源的接入和消纳,提高电网的稳定性和可靠性。
总之,IEC 60870 - 5 - 101在电力系统自动化领域具有重要的应用价值,它为电力系统的安全、稳定和经济运行提供了有力的技术支持。