《工业控制计算机｝２０１３年第２６卷第６期
数字化变电站过程层传输标准的应用探讨
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｏｆ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｌｅｖｅ
徐春霞’ 张艳霞 葛跃田 李 莹。
（１克拉玛依职业技术学院电子与电气工程系，新疆独山子８３３６００；
２天津大学智能电网教育部重点实验室，天津３０００７２；３鸟鲁木齐电业局调度中心，新疆鸟鲁木齐８３００１ １）
摘要
在ＩＥＣ６１８５０标准下有四种采样值传输标准：Ｆ．ｒ３规约、ＩＥＣ ６１８５０—９—１规约、ＩＥＣ ６１８５０—９—２及ＩＥＣ ６１８５０—９～２
ＬＥ版规约。对四种规约在传输的格式、通信方式、工程应用等方面进行了对比分析，研究了它们各自特性和用于工程实施
中的优缺点。深入了解这些规约，对于研发符合ＩＥＣ６１８０５０标准的数字化变电站、过程层网络规约的选择以及现场工程应
用有一定的现实意义。
关键词：ＦＴ３，ＩＥＣ６１８５０—９—１，ＩＥＣ６１８５０—９—２，ＩＥＣ ６１８５０—９－２ ＬＥ，采样值
Ａｂｓｔｒａｃｔ
ＦＴ３，ＩＥＣ６１８５０—９—１．ｆＥＣ６１８５Ｏ一９—２１ａｎｄ ＩＥＣ ６１８５０－９－２ ＬＥ ｄｅｆｉｎｅｄ ｔｈｅ ｓａｍｐｌｉｎｇ ｖａｌｕｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ ｂｅｌｏｎｇｓ ｔｏ
ｔａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｉｎ ｔｈｅ ＩＥＣ６１ ８５０ ｓｔａｎｄａｒｄｓ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｆｏｕｒ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｆｏｒｍａｔｓ，
ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ａ ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅｉｒ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．ａｎｄ
ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｆｏｒ ｐｒｏｊｅｃｔ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ．Ａ ｔｈｏｒｏｕｇｈ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ，
ｆｏｒ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｉｎ ｌｉｎｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ＩＥＣ６１ ８０５０ ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ ｄｉｇｉｔａｌ ｓｕｂｓｔ￣ｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｌｅｖｅｌ ｎｅｔｗｏｒｋ ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＦＴ３，ＩＥＣ６１８５０—９—１，ＩＥＣ６１８５０—９—２，ＩＥＣ ６１８５０—９—２ＬＥ，ｓａｍｐｌｅｄ ｖａｌｕｅ
国际电工技术委员ＩＥＣ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＥｌｅｃｔｒｏＴｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ）在过程层采样值的传输标准上陆续推出了 ＩＥＣ６００４４—７／８、ＩＥＣ６１８５０—９ １、ＩＥＣ６１８５０—９—２规约，并且公 共通信体系ＵＣＡ（Ｕｔｉｌｉｔｙ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ）又在 ＩＥＣ６１８５０—９—２规约的基础上发布并使用了ＩＥＣ６１８５０—９－２的 实现指南，即ＩＥＣ６１８５０—９—２ ＬＥ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｄｉｔｉｏｎ）版，这些标准 都是数字化变电站过程层采样值的通信传输规约，这些规约被 不同的公司用于不同时期的工程实践中，其应用程度也不同。 １ 过程层及过程层网络 数字化变电站的结构通常是“三层两网”——逻辑上三层，物 理上两网。即过程层、间隔层和站控层，站控层网络和过程层网络， 如图１所示。过程层是一、二次侧设备的结合面，包含的组件有断 路器、隔离开关、ＣＴ／、，－ｒ互感器等一次设备及其所属的智能组件 以及一些智能电子设备ｌＥＤ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）。如 果是过程层组网，网络还应该包括交换机，交换机上面连接着间隔 层的ｌＥＤ，下面连 接着过程层的智能 终端和合并器，智 能终端是目前数字 化变电站解决与传 统开关、变压器接 口的较好途径。合 并器目前发送的数 据格式分别为 Ｆ１－３、ＩＥＣ ６１８５０— ９－１、ｌＥＣ ６１８５０— ９－２（ＩＥＣ６１８５０－ ９－２ ＬＥ）。 工作站１ 工作站２ 运动站 站控层｛殳备 站撞甚闷络 闩ｌ鬲层设备 过程届网络 过程层设备 电子式互毫鼍 智蕾一次设鲁 图１ 数宇化变电站的结构图 ２过程层数据传输标准的分析
２．１ ＦＴ３全光纤电流互感器数据通信协议传输规约
ＦＴ３规约是ｌＥＣ６００４４～８中定义的电子式互感器数字输出
接口的通信规约，标准中的链路层帧格式采用的是ＩＥＣ６０８７０—
５—１［． 定义的定长ＦＴ３，ＦＴ３帧格式如图２所示。在数字输出部分
ＩＥＣ６００４４—８规定的典型做法是将７个电流５个电压互感器的
二次变换器组成一个合并单元，将所有的测量量转换为数字量
串行输出，数字输出采用单相的点对点联接到ｌＥＤ，传输介质为
光纤。标准中数字输出采用曼彻斯特码进行编码，高位先传送，
数据帧的速率都为２．５Ｍｂｉ ｓ（国内扩展为１０ＭｂｉＶｓ），调制后的
传输速率为５Ｍｂｉｔ／ｓ。ＦＴ３规约链路层采用ＦＴ３定长格式，应用
层报文模型定义和通信格式与ＩＥＣ ６１ ８５０—９—１兼容。ＦＴ３帧格
式优点是数据具有完整性，传输延时确定，在高速数据处理中能
进行多点同步数据的链接，硬件、软件实现简单。缺点是串口方
式传输采样值，带宽较低，点对点连接时，同一模拟量多装置必
须引独立的多根光纤。光纤数目较多，共享性差，通道固定，扩展
不易。早期的数字变电站过程层多用此种传输方式传输数据。
ｌ字节卜２ 字节３一ｌＢ 字节ｌ９－２０ 字节２卜３６ 字节３７—３８ Ｉ字节３ ５４ 字节５５—５６ １
ｌ起始字节 用户数据１ ｃＲｃ校验数据１ 用户数据２ ｃ校验数据２ 用户数据３ ｃＲｃ校验数据
图２ Ｆｌ３帧擎式
２．２ ＩＥＣ６１８５０—９—１采样值点到点传输规约
ＩＥＣ６１８５０—９—１规约是ＩＥＣ为了适应数字化采样值传输方
案在数字化变电站建设初期，传输基于电子式互感器的标准
ＩＥＣ６００４４—８相一致的单向多路点对点串行通信链路的采样
值。该模式只提供报文传输一种服务，即通过合并单元撮供多个
光纤数据输出接１３，与间隔层设备之间通过光纤点对焦进行连
接。如图３所示阐述了该种接１３的原理。点对点传送方式只需考
虑传送介质的带宽和接受方ＣＰＵ处理数据的能力，而不用担心