电力系统自动化
ＩＥＣ８７０—５—１ ０ １协议翻译软件的研制
苗英杰，王政彩，周旋，朱明明
（江苏省新沂市供电公司，江苏新沂２２１４００）
摘要：介绍电力自动化系￣ＬＩＥＣ８７０—５—１０１协议的相关内容，以及在Ｗｉｎｄｏｗｓ￣，境下，利用ｃ语言编写软件，对厂站端 上送的报文中遥测、遥信值及其对应地址进行转换翻译，最后将转换后的值在程序界面上显示。 关键词：ＩＥＣ８７０—５—１０１协议；电力调度自动化；遥测；遥信
Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ＩＥＣ８７０・－５・－１ ０１ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ Ｓｏｆｔｗａｒｅ
ＭＩＡＯＹｉｎｇ－ｊｉｅ，ＷＡＮＧＺｈｅｎｇ－ｃａｉ，ＺＨＯＵＸｕａｎ，ＺＨＵＭｉｎｇ－ｍｉｎｇ （ＪｉａｎｇｓｈｕＸｉｎｙｉＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙＣｏｍｐａｎｙ，Ｘｉｎｙｉ２２１４００，Ｃｔｕｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅＩＥＣ８７０－５—１０１ ｐｒｏｔｏｃｏｌｏｆｐｏｗｅｒａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．ＩｎＷｉｎｄｏｗｓｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｔｈｅ ｓｏｆｔｗａｒｅｉｓｗｒｉｔｔｅｎｕｓｉｎｇ Ｃｌａｎｇｕａｇｅ，ｗｈｉｃｈｔｒａｎｓｌａｔｅｓｔｈｅｔｅｌｅｍｅｔｒｙｖａｌｕｅ ａｎｄｒｅｍｏｔｅ ｓｉｇｎａｌｉｎｇｖａｌｕｅｕｐｌｏａｄｅｄｂｙｔｈｅｅｎｄｏｆｐａｎｔａｎｄ ｓｔａｔｉｏｎａｎｄｄｉｓｐｌａｙｔｈｅｔｒａｎｓｌａｔｅｄｖａｌｕｅ ｏｎｔｈｅ ｓｏｆｔｗａｒｅｉｎｔｅｒｆａｃｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＩＥＣ８７０－－５・－１０１ ｐｒｏｔｏｃｏｌ；ｐｏｗｅｒ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ；ｔｅｌｅｍｅｔｒｙ；ｒｅｍｏｔｅ ｓｉｇｎａｌｉｎｇ
ＩＥＣ８７０—５一ｌ０１协议在电力调度自动化系统中，有着
广泛的应用。调度自动化及变电站综合自动化系统作 为对电网监控的重要手段，其采集的数据已经成为宝
贵的数据资源。电力自动化工作人员在口常监控和检
修工作中，需要对远动报文进行分析，来确定设备故障
情况及故障点。在分析报文过程中，工作人员需要一个 能够对报文快速、准确解读和翻译，从而快速查处故障
点的工具软件。介绍一种利用Ｃ语言编写的此类软件。
１协议简介
ＩＥＣ８７０—５—１０１协议指电力自动化系统远动设备及系
统传输规约第１ ０ １篇——基本远动任务，其传输方式为 问答方式（Ｐｏｌｌｉｎｇ），主要完成上行、下行两部分信息的
传送。上行信息主要传送：遥测、遥信、遥脉、终端设备
状态等；下行信息主要传送：遥控、设点、对时、分接头
调节、参数设定等。
协议数据帧基本格式包括可变帧长和固定帧长 格式以及单个控制字符。可变帧长格式用于控制站和
被控站之间传输数据，链路数据字节数决定帧长、传输
时间；固定帧长格式中没有用户数据，用于被控站向控
制站回答确认报文或控制站向被控站的询问报文；单
个控制字符Ｅ５，为空闲帧，用于被控站无一级数据和二
级数据时对控制站的回答。
作者简介：苗英杰（１９６４一），研究方向为电力系统调度自
动化装置的开发与应用。
收稿时期：２０１０４Ｙ２－０１ 固定帧长帧格式：
启动字符（１ ０Ｈ） 控制域（ｃ）５ＢＨ 链路地址域（Ａ）３ＡＨ 帧校验和（ＣＳ）９ＯＨ 结束字符（１ ６Ｈ）
可变帧长帧格式
启动字符（６８Ｈ） Ｌ１０ Ｌ（重复）１ ＯＨ 启动字符（６ ８Ｈ） 控制域（ｃ）８８Ｈ 链路地址域（Ａ）３ＡＨ 应用服务数据单元 帧校验和（ＣＳ）ＤＥＨ 结束字符（１ ６Ｈ）
应用服务数据单元（ＡＳＤＵ）中含有可变数据量，即
上传的遥测、遥信等数据。ＡＳＤＵ中所含的信息体为：类
型标识、可变结构限定词、传送原因、服务器单元公共
地址、信息体地址、信息体元素、信息体时标…… 在编程中需要对“类型标识”和“可变结构限定词”
的字符串进行转换和判断，确定上传量测数据类型和
结构从而进行翻译。 类型标识是对上传数据的分类，在自动化系统日
常工作中常用的有：遥测，０９Ｈ（带品质描述的测量值）、
１５Ｈ（不带品质描述的测量值）；遥信，０１Ｈ（不带时标的 单点遥信）、０３Ｈ（不带时标的双点遥信）。
可变结构限定词，占一个字节：
Ｄ７ Ｄ６ ＳＱ Ｄ１ 信息对象数目
自动化应用；２０１０；７期
５３ 电力系统自ｅ２Ｐｆ－ｅ，， 骖 撵誓 ０ｌｌ
ＳＱ＝０：离散的信息报文；ｓＯ＝１：连续的信息报文。
信息对象数目个数为０～１２７，为一报文中所含（遥
测、遥信等）的数目。 信息体地址和信息体元素的结构，由“类型标识”
和“可变结构限定词”定义。
帧校验码Ｃ Ｓ用于校验报文是否错误及传输过程
中是否出现误码，判断方法为：从控制域开始，一直到
帧校验码之前，所有数据按字节相加，最后得到的数如 果超过一个字节，取最低位的一个字节，如果这个字节
的数值和帧校验码相等表示收到一个完整的报文帧；
如果不相等，则表示在传输过程中出现误码，报文内容
不正确。
２编程思想
在对报文协议理解和分析的基础上，程序功能的 实现，必须要将报文协议转换成相应的编译规则。现
在要做的就是把１ ０ １协议转换成程序可执行的规则。
转换规则要解决２个问题：报文中数据都是用十六 进制表示的，计算时要把十六进制转换成可以计算的
数据类型；按位读取报文内容，所以必须先确定报文每 个位上的数据标识什么内容。从上面对报文内容的分
析可知，除了ＡＳＤＵ中数据的长度是不固定的，其他内
容都占固定的字节长度，均为一个字节。也就是说只要
￣ＡＳＤＵ中报文每个字节代表的什么内容搞清楚，程序
就可以实现了。
类型标识把报文内容总体分为遥测和遥信量，并 且定义了遥测和遥信量对应报文长度，如表ｌ所示。
表１ ＡＳＤＵ报文内容及字节长度
类型标识 标识内容 对应宁节长度
０９Ｈ
ｌ５Ｈ ０１Ｈ Ｏ３Ｈ 每个遥测量占３个字 前 带品质描述的遥删量 ２个 表示遥测内容，低 位在前 不带品质描述的遥测量 占２个宁节，低位在前 不带时标的单点遥信繁 遥估量占１个 带时标的单点遥信量 遥信量占１个字节
遥测、遥信量还分为离散和连续的，离散即是报
文中每个遥测、遥信量之前都有对应的信息体地址（地
址占２个字节，低位在前）；如果是连续的，则报文中只 给出第一个遥测、遥信量的地址，后面量测值的地址默
认依次加１，可以通过可变结构限定词中字节最高位
ｓＱ来判断是否连续。
把报文中每个字节标识的内容确定下来，转换之 后便可以得到想要的数据。
３程序简介
程序实现的功能主要有２个：对报文内容的翻译，
５４ ｗｗｗ．ａｕｔｏ—ａｐｐｌｙ．ｃｏｍ 自动化应用 可以在程序界面的窗体中，对“分析”控件进行编程，分 析输入报文的类型为遥测量还是遥信量，并在表格中
显示信息体内容及个数，信息体地址；对输入报文内容
的正确性和完整性进行检查，即校验功能。因为报文在
上传过程中本身存在误码的可能，或是报文在输人过
程中产生错误，都会影响到翻译结果的正确性，所以输
入报文后需先进行校验，通过后方可进行翻译。
基本编程思路：对标识报文类型的字节进行判
断，直到最终确定报文类型，然后通过对应的编译程序
进行翻译。报文内容为十六进制，先将其转换成二进制
数，再进行分析和计算，最后将结果转换成十进制显
示。程序的基本流程如图１所示。
图１程序的基本流程图
某报文内容如图２所示。
６８ １Ａ １Ａ ６８ ８８ ３Ａ ｌ５ ０５ Ｏ３ ３Ａ ｌＢ ０７ Ｂ７ ｌＡ ｌＦ０７ ５５Ｄ９２Ｏ０７…．．
启动宁头 翥
标 结原 信息体地址１ 头 识 凶 信息元素１
词 图２某报文示意图
程序首先对报文的帧校验码进行判断，如果算出
的结果与帧校验码（ＣＳ）数据一致，说明收到一完整的 报文。然后程序对类型标识进行分析，是否为遥测，如
果不是再判断是否为遥信，如果两者都不是，判断报文 输人类型错误。如图２所示报文，类型标识占报文的１ ３
和１４位，读出类型标识为１ ５Ｈ，即不带品质描述的遥测 量，可判断报文信息体内容占２个字节。０５Ｈ可变结构限
定词，占报文的１５和１６位，转换成二进制为００００ ０１０１，最
高位ＳＯ＝Ｏ，判断报文内容是离散的，每个遥测量都对应 （下转第５６页）
传感检测系统 。 － 簪 ｜｜
４．２温度补偿
射线粒子在钢板中的穿透能力与材质的密度有
关，热轧生产中材质种类繁多，厚度规格范围较人，并
且材质的密度是随轧制温度的变化而变化的，所以要
精确测量钢板的厚度就必须要对厚度进行各种补偿。
在厚度补偿中，温度补偿是保证钢板厚度测量精度的
关键，它是由红外线辐射高温汁检测钢板瞬 温度，用 于对测得厚度的修正。
温度补偿曲线是一条修正值随温度变化的曲线，
目前测厚仪的温度补偿一般由“温度一修 值”补偿表
的方式来实现，在测量范围（６００～１２００）之间设置一 种或
几种不同的温度间距。根据温度修正值，从下式计算出 温度补偿以后的板厚（Ｔ）：
×（１＋Ｃ『／１００）
式中， 为温度补偿前的板厚，ｒａｍ；Ｃ 为温度修正值，％。
因此，温度修正值为：
Ｃｔ＝（丁一 ）／Ｔｔ×１００ 通过现场采集大量测厚仪的在线测量数据，经过数
据分析计算出局部温度点的修正值，再利用回归分析手
段得出不同材质的温度补偿曲线。一般在设备州试时就
会做好各种温度曲线，由基础自动化存发送的电文中根
据成分的不同选定不同的温度曲线进行计算。 ４．２合金补偿（密度补偿）
即使钢板厚度相同，如果材质（密度，成分）不同，
其测量厚度也随之不同。密度大则厚度测定值高，反之 则低，因此为、ｒ准确测量板厚，要进行材质密度补偿。
４．３减小统计噪声
射线的发生服从统计规律，在一个固定的厚度，
探头信号在一个平均值周围波动。噪声的范围直接取 决于探头电流的大小。产生噪声的主要因素有探头与
射线源之问的介质，以及反射源的大小和衰减常数等， 要减小统计噪声就要使这几个方面得到充分的控制。 在轧制小为清除氧化铁皮和进行轧辊冷却，要使用大
量的水。这些水滞留在钢板表面则会吸收射线，使厚度 测量产生误差。为解决这个问题，增加压缩空气吹扫设
备。在管道下方安装吹扫装置直接对着窗口吹，以消除 残留在窗口表而的杂质引起的误差。 ４．４动态测厚误差
动态测厚误差是由运动钢板厚度随机变化造成 的不可消除的误差，即被测钢板厚度不均匀而给测量 引入误差；同时在厚度测量中，存在检测厚度上的统计
噪声。对于这个问题，把相邻的几个通道的平均值作为 陔点的测量数据，能减小误差。目前经过测厚仪系统改 造，保证了６个测量通道全部投入使用，采用多点测量
的平均值获得准确的测量数据。
５总结
这套系统在现场复杂的环境中，通过投入补偿运 算功能，提高＿ｒ测量精度。在Ｉ：ｔ常的使用中要注意定期
进行校准，检查水路、气路和温度等状况，确保测厚仪
的正常使用。
（上接第５４页）
给出一个地址，并且有５个信息体。２ １～２４他为第 个遥测信息体地址，为１ Ｂ０７Ｈ，根据低位在前传送的原
则，转换后为７１ＢＨ，十进制为ｌ８１９。第一个遥测量：传送 值为Ｂ ７ １ Ａ Ｈ，根据低位在前传送的原则，实际值为
１ＡＢ７Ｈ，转换成十进制为６８３９。可以看出信息体及地址 如“１Ｂ ０７ Ｂ７ １Ａ”以４个字节为一组，程序在读取的时候