DL476-1992电力系统实时数据通信应用层协议.pdf 35页

'中华人民共和国电力行业标准DL476—92电力系统实时数据通信应用层协议中华人民共和国能源部1992-04-27批准1992-11-01实施1主题内容和适用范围本标准定义了电力系统实时数据通信应用层协议，描述了数据格式、控制序列及服务原语。本标准适用于电力系统控制中心之间的实时数据通信。2引用标准GB2260中华人民共和国行政区划代码3术语3.1应用协议数据单元Applicationprotocoldataunit(APDU)由应用层协议控制信息(报头)和可能有的用户数据块或参数块组成。3.2数据块Datablock由一个块头和一组某类数据构成的有意义的数据集合。不能直接和低层协议作用。只能几个块一起构成APDU，以APDU为单位和低层发生作用。3.3联系(联接)Associate两个用户进程之间的逻辑联系，亦指建立这种联系的过程，只有维持这种联系双方才能交换数据。3.4释放(断联)Release断开两个用户进程之间联系的过程。3.5服务原语Serviceprimitive用户和协议实体间的接口；通过服务原语请求某个服务过程，或者表示某个服务过程的完成情况。3.6质量码Qualitycode描述数据质量属性的一组代码，每个属性用1bit表示，如无效位等。3.7测量值Measurementvalue特指已经数字化的连续变化量，可用整型数或实型数表示。3.8测量量 Measurement由测量值和质量码组成。3.9状态值Statusvalue描述对象所处状态(如断路器的闭合状态和断开状态)的数值，可用1bit或2bit表示。3.10状态量Status由状态值和质量码组成。3.11数据索引表Dataindextable通信双方用户约定的数据集合所对应的索引表，其中每个登录项包括该数据在数据库中的地址等信息。3.12数据索引表号Dataindextablenumber通信双方用户约定的多个数据索引表的统一编号，是数据索引表的唯一标识。4本协议在网络体系中的地位本协议在OSI网络体系中的地位可能有如图1所示的几种情况：图1本协议除支持OSI网络体系之外，还可建立在其它网络体系之上，以适应现有的网络系统。用户可根据实际情况选择合适的网络体系。5应用协议数据单元格式5.1应用协议数据单元种类应用协议数据单元分为三种：a.协议控制的APDU用于双方通信进程之间联系的建立、释放、放弃或复位；b.基本数据的APDU用于数据的接收、发送及应答控制； c.扩充数据的APDU用于探询等。只实现a、b两种称为0型规程，以上三种全部实现称为1型规程。这三种格式在5.2～5.4中分述。注：“规程”指该协议具体实现时的动作序列。5.2协议控制的APDU协议控制APDU的整体格式见图2。5.2.1报头格式图2报头格式见图3。该格式适用于所有协议控制的APDU。5.2.1.1控制域控制域格式见图4。图3图4协议控制的APDU编码协议控制的APDU名称协议控制的APDU功能bit65432100000001A-ASSOCIATE联系0000010A-ASSOCIATE-ACK联系确认0000011A-ASSOCIATE-NAK联系否认0000100A-RELEASE释放0000101A-RELEASE-ACK释放确认 0000110A-RELEASE-NAK释放否认0000111A-ABORT放弃0001000A-RESET复位0001001A-RESET-ACK复位确认以上APDU具有相同的报头格式。地址扩展位：bit70表示在与A-ASSOCIATE相关的APDU里无地址参数字段1表示在与A-ASSOCIATE相关的APDU里有地址参数字段图55.2.1.2运行模式该域用于联接时确定规程的基本运行模式。格式见图5。规程类型：bit765400010型规程00101型规程，始发站为主站01001型规程，始发站为从站其它编码暂无定义测量量传送方式：bit3200暂无定义01测量量变化幅度超过规定范围，单个传送10测量量变化幅度超过规定范围，成组传送11暂无定义状态量传送方式：bit1000暂无定义01状态量变位，单个传送10状态量变位，成组传送11暂无定义5.2.1.3状态标识状态标识格式见图6。在线标识：bit70本机不在线 1本机在线5.2.1.4原因码原因码格式见图7。图6图7原因码按二进制编码，定义如下：bit7654321000000001确认操作成功00000010受权码错，无权操作00000011请求运行模式错00000100本节点非主机00000101源节点名错或源进程名错00000110目的节点名错名目的进程名错00000111对方节点层次低00001000双方运行模式不兼容00001001数据库与数据索引表版本不一致00001010双方数据索引表版本不一致00001011接收到不可识别的APDU00001100接收到不可识别的数据块00001101双方协议版本不一致其它编码暂无定义。 图85.2.1.5参数域长度参数域长度指参数部分的八位位组总数。对于与建立联系无关的APDU(A-RELEASEAPDU，A-RELEASE-ACKAPDU，A-RELEASE-NAKAPDU，A-ABORTAPDU，A-RESETAPDU，A-RESET-ACKAPDU)，其参数域长度必须为0。对于与建立联系有关的APDU(A-ASSOCIATEAP-DU，A-ASSOCIATE-ACKAPDU，A-ASSOCIATE-NAKAPDU)，若参数域长度不为0，则表示该APDU带有5.2.2中所述参数；若参数域长度为0，则表示该APDU不带参数。5.2.2参数格式参数格式见图8。本格式仅适应于与建立联系有关的APDU，其中地址参数的有无，取决于地址扩展位(见5.2.1.1)，其位置及长度是固定的。若用户需扩充参数，可将新参数序列放在固定部分之后，用报头中参数域长度字段统一计数，但参数的意义需由双方人员协商确定。5.2.2.1受权码、缓冲区长度、窗口尺寸和协议版本号受权码占4个八位位组，表示通信双方预先约定的保护密码、访问特权等信息。格式见图9。缓冲区长度、窗口尺寸和协议版本号，建立联系时由双方协商确定。5.2.2.2目的节点、源节点、目的进程和源进程域这四个字段是可选参数，地址格式取决于具体系统，可由双方有关人员协商确定。5.3基本数据的APDU基本数据的APDU的格式见图10。图9 图105.3.1报头格式数据APDU报头格式见图11。图11数据应答APDU格式见图12。5.3.1.1控制域控制域格式见图13。基本数据的APDU编码基本数据的APDU名称基本数据的APDU功能bit65432100001010A-DATA数据0001011A-DATA-ACK数据确认0001100A-DATA-NAK数据否认END：bit70表示该APDU为最后一个APDU1表示该APDU还有后继APDU图12 图135.3.1.2接收序号(NR)和发送序号(NS)NS：在A-DATAAPDU中为该APDU的发送顺序号，在A-DATA-ACKAPDU或A-DATA-NAKAPDU中无意义；NR：在三种数据APDU中表示已正确收到NR-1号及以前所有A-DATAAPDU，期望接收NR号A-DATAAPDU；在A-DATA-NAKAPDU中强调未正确收到NR号及以后所有A-DATAAPDU，请求重发。NS和NR都以256为模。5.3.1.3优先级取值从0到255，当优先级为255时，表示紧急APDU，优先传送；取值非255时，如何处理由双方人员协商。5.3.1.4长度域APDU长度指数据APDU中数据部分的八位位组总数。5.3.1.5原因码原因码用于A-DATA-ACKAPDU和A-DATA-NAKAPDU，其编码与5.2.1.4相同。5.3.2数据块格式在数据APDU、探询数据APDU的数据域中可含有1个或多个数据块。每个数据块的格式见图14。图14数据块类型编码见图15。数据索引表号指双方有关人员约定的数据索引表的编号。附录D给出了数据索引表的典型结构。 图15数据块长度指数据项部分的八位位组总数。5.3.2.1全测量量整型块(BID为1，十进制，以下同)每个整型测量量占3个八位位组，格式如图16。 图16整型测量值用整数补码形式表示。各测量量从起始测量量序号开始按数据索引表规定的顺序排放。质量码的定义见图17。图17bit60表示该数据未停止更新1表示该数据停止更新bit50表示该数据有效1表示该数据无效bit40表示该数据未引起告警1表示该数据引起告警bit30表示该数据是自动采集的1表示该数据是人工置入的bit20表示该数据不是状态估计导出的1表示该数据是状态估计导出的5.3.2.2全测量量实型块(BID为2)每个实型测量量占5个八位位组，格式见图18。 图18实型测量值用浮点数表示，具体格式双方协商确定。质量码的定义与5.3.2.1相同，各测量量从起始测量量序号开始按数据索引表规定的顺序排放。5.3.2.3全状态量块(BID为3)每个状态量占1个八位位组，格式见图19。图19状态值用1个比特或2个比特表示。当用1个比特表示时，状态值：bit00表示闭合状态或正常状态1表示断开状态或异常状态用2bit表示的格式，双方协商确定。质量码的定义与5.3.2.1相同。状态量从起始状态量序号开始按数据索引表规定的顺序排放。5.3.2.4成组测量量整型块(BID为4)和成组测量量实型块(BID为5)成组测量量整型块和成组测量量实型块的格式见图20。 图20测量量组序号为2个八位位组，用户根据数据索引表确定。测量量可以是整型测量量或实型测量量，质量码的定义与5.3.2.1相同，整型测量量和实型测量量的格式分别与5.3.2.1和5.3.2.2相同；组内顺序由数据索引表确定。5.3.2.5成组状态量块(BID为6)成组状态量块的格式见图21。图21状态量组序号用2个八位位组表示，组号的定义应与数据索引表一致。状态值和质量码的定义与5.3.2.3相同。5.3.2.6变化测量量整型块(BID为7)和变化测量量实型块(BID为8)变化测量量整型块和变化测量量实型块的格式见图22。图22测量量序号是双方预先约定的，应与数据索引表一致。质量码的定义与5.3.2.1相同。 测量量可以是整型测量量或实型测量量，整型测量量和实型测量量的表示方式分别与5.3.2.1和5.3.2.2相同。该块主要用于传输变化幅度超过规定范围的单个测量量。5.3.2.7变化状态量块(BID为9)变化状态量块的格式见图23。图23状态量占1个八位位组。状态量表示变化后的状态，格式与5.3.2.3相同。状态量序号由双方按数据索引表约定，占2个八位位组。该块用于传送单个变化的状态量。5.3.2.8时标测量量整型块(BID为10)和时标测量量实型块(BID为11)时标测量量整型块和时标测量量实型块的格式见图24。图24图24中的相对时间为从当日0h0min0s0ms计起的时间量，以ms为单位占4个八位位组，第1个八位位组为低位，依次类推。时间应为当地时间。测量量序号、测量值及质量码的定义分别与5.3.2.1及5.3.2.2所述相同。5.3.2.9时标状态量块(BID为12)时标状态量块的格式见图25。 图25图25中的相对时间格式与5.3.2.8相同。状态量序号与5.3.2.7相同，状态值及质量码的定义与5.3.2.3相同。5.3.2.10时标成组测量量整型块(BID为13)和时标成组测量量实型块(BID为14)时标成组测量量整型块和时标成组测量量实型块的格式见图26。图26相对时间格式与5.3.2.8相同。测量量组号、测量值及质量码的定义与5.3.2.4相同。5.3.2.11时标成组状态量块(BID为15)时标成组状态量块的格式见图27。 图27图27中的相对时间格式与5.3.2.8相同。状态量组序号、状态值及质量码的定义与5.3.2.5相同。5.3.2.12时标电能量整型块(BID为16)和时标电能量实型块(BID为17)时标电能量整型块和时标电能量实型块的格式见图28。图28图28中的相对时间格式与5.3.2.8相同。每个电能量占5个八位位组。整型电能值用整数补码表示。实型电能值的表示格式双方协商确定。质量码的定义与5.3.2.1相同。5.3.2.13时标双精度电能量整型块(BID为18)和时标双精度电能量实型块(BID为19)时标双精度电能量整型块和时标双精度电能量实型块的格式见图29。 图29相对时间格式与5.3.2.8相同。每个双精度电能量占9个八位位组。双精度整型电能值用整数补码表示。双精度实型电能值的表示方法双方协商确定。质量码的定义与5.3.2.1相同。5.3.2.14压缩型成组状态量块(BID为20)压缩型成组状态量块的格式见图30。 图30每组包含16个状态值，每个状态值用1位表示，状态值的定义与5.3.2.3相同。状态量组号的定义与5.3.2.5相同。5.3.2.15时间块(BID为27)时间块的格式见图31。图31时间应采用当地标准时间。时间块可与其它块组合使用，以表示相关数据的绝对时间。SU为夏时制标志，SUbit70表示非夏时制1表示夏时制5.3.2.16编码型块ASCII码块，BID为28，每码占1个八位位组。BCD码块，BID为29，每码占半个八位位组。汉字码块，BID为30，每码占2个八位位组。画存码块，BID为31，格式暂不定。以上码块各自编码规则，由相应的标准定义，本协议仅以码串形式给予描述，串的含意由用户解释。5.3.2.17数值型块对于BID为32到37的数值型块，本协议仅以串的形式给予描述，具体格式可参照机 器表示形式，由双方协商确定。数值型块和编码型块，可以组合使用，用于描述表报等。5.3.2.18远方控制型块远方控制是指上一级控制中心通过下一级控制中心对被控对象进行的间接控制。设定命令块(BID为21)和设定返回块(BID为24)、开关命令块(BID为22)和开关返回块(BID为25)、升降命令块(BID为23)和升降返回块(BID为26)的格式以及传输方式有待进一步研究试验。5.4扩充数据的APDU扩充数据APDU的格式见图32。图325.4.1控制域控制域的格式见图33。扩充数据的APDU编码扩充数据的APDU名称扩充数据的APDU功能bit6543210图330001110A-POLL探询0001111A-POLL-DAT探询数据0010000A-POLL-NAK探询否认0010001A-SEND发送0010010A-SEND-ACK发送确认0010011A-SEND-NAK发送否认其余编码暂无定义。END(bit7)的定义与5.3.1.1相同。5.4.2块类型、数据索引表号、原因码和长度域块类型、数据索引表号、原因码和长度域分别与5.3.1和5.3.2中的相应定义相同。5.4.3数据项为数据块，或用户双方协商确定。6服务原语 本协议的服务原语以宏命令或子程序的形式实现，供用户程序使用。证实型服务原语序列如图34所示。非证实型服务原语序列如图35所示。图34图350型规程仅使用6.1到6.5的服务原语，1型规程可使用全部服务原语。6.1A-ASSOCIATE联系原语本地进程使用该原语与远方进程建立逻辑联系。只有建立起联系之后，才能进行收发操作。1)原语名称：A-ASSOCIATE{request/indication/response/confirmation}参数格式：DEVICE,CHANNEL，2)［DST-NODE,SRC-NODE,DST-PROCESS,SRC-PROCESS］,AUTHORIZATION，［MESSAGE，SIZE］，STATUSDEVICE为本方线路设备，用ASCII字符串表示，具体格式取决于所用网络系统(系统可读，以下简称可读)。CHANNEL为逻辑通道号，联接成功后，本协议将得到的通道号赋予此参数(系统可写，以下简称可写)。DST-NODE为目的节点名(可读)。SRC-NODE为源节点名(可读)。DST-PRCCESS为目的进程名(可读)。SRC-PROCESS为源进程名(可读)。上述四个地址参数的表示方法，取决于所用网络系统。AUTHORIZATION为用户授权码，包括口令密码、存取方式、特权等，具体格式用户双方协商(可读)。MESSAGE用户可选送给对方的一些附加信息(可读)。SIZE为附加信息长度(可读)。STATUS为返回状态码，指示原语执行结果(可写)。注：1)｛｝表示其中几者必选其一，以下相同。2)在［］中的参数为可选参数，以下相同。6.2A-RELEASE释放原语本地进程使用A-RELEASE原语请求释放已与远方进程建立的联系，并释放有关的系统 资源，属正常断联，一般用于数据收发结束时，以确保不丢失数据。原语名称：A-RELEASE｛request/indication/response/confirmation｝参数格式：CHANNEL，AUTHORIZATION，［MESSAGE，SIZE］，STATUSCHANNEL为指明要断开的逻辑通道号，为必选参数。AUTHORIZATION为用户口令密码、存取方式、特权码等，当特权不够或口令不对时，本协议拒绝断联操作，并给出一错误码。MESSAGE用户可选送的一些附加信息(可读)。SIZE为附加信息长度(可读)。STATUS为返回码(可写)。6.3A-ABORT放弃原语本地进程使用该原语请求立即拆除已与远方进程建立的联系，释放资源，可能会丢失数据，建议仅在紧急情况下使用。原语名称：A-ABORT｛request/indication｝参数格式：CHANNEL，AUTHORIZATION，［MESSAGE，SIZE］，STATUS所有参数定义均与A-RELEASE原语中相应参数相同。6.4A-RESET复位原语用户可调用该原语将指定的联系重新初始化。原语名称：A-RESET｛request/indication/response/confirmation｝参数格式：CHANNEL，AUTHORIZATION，［MESSAGE，SIZE］，STATUS所有参数定义均与A-RELEASE原语中相应参数相同。6.5A-DATA数据原语用户可调用该原语发送数据APDU，或对接收到的数据APDU进行应答。原语名称：A-DATA｛request/indication｝参数格式：CHANNEL，MESSAGE，SIZE，STATUSCHANNEL为已用A-ASSOCIATE原语建立的逻辑通道号(可读)。MESSAGE为用户数据区地址，其中含有数据APDU(可读)。SIZE为用户数据区长度(可读)。STATUS为返回状态(可写)。6.6A-POLL探询原语该原语用于请求对方发送某类指定数据。原语名称：A-POLL｛request/indication/response/confirmation｝参数格式：CHANNEL，MESSAGE，SIZE，STATUS这四个参数定义与A-DATA原语中相应参数相同。 6.7A-SEND发送原语该原语用于发送的某类数据，并要求对方立即应答。原语名称：A-SEND｛request/indication/response/confirmation｝参数格式：CHANNEL，MESSAGE，SIZE，STATUS这四个参数定义与A-DATA原语中相应参数相同。7运行模式和控制序列7.10型规程应答控制序列7.1.1建立联系阶段的控制序列(无联系存在时)建立联系阶段的控制序列如图36所示。图367.1.2释放联系阶段的控制序列(联系存在时)释放联系阶段的控制序列如图37所示。图377.1.3放弃联系阶段的控制序列(联系存在时)放弃联系阶段的控制序列如图38所示图387.1.4复位阶段的控制序列(联系存在时)A-RESET原语可在不释放联系的情况下使双方恢复同步。复位阶段的控制序列如图39 所示。图397.1.5数据通信阶段的控制序列(联系存在时)数据通信阶段的控制序列如图40所示图40该方式主要用于主动随即传送变化数据，并周期性地传送数据索引表指定的数据或全数据。本协议提供自动确认，且负责重传。用户发出一个A-DATArequest之后，不必等待对方应答，即可发起后继的A-DATArequest。7.2.1型规程应答控制序列建立联系阶段、释放联系阶段、放弃联系阶段及复位阶段的控制序列与0型规程相同。数据传输阶段的控制序列如图41和图42。图41 图42POLL方式主要用于向对方要求指定数据，该服务为证实型服务。注：用A-POLL实现远方实时数据库检索，有待进一步研究。POLL序列：SEND序列：7.3规程变量及规程参数7.3.1规程变量STATE(n)状态变量：表示第n条逻辑联系当前的状态。MODE(n)方式变量：表示第n条逻辑联系的本端是始发站还是从站。CLASS(n)类别变量：表示在第n条逻辑联系上实现的规程类别。7.3.2规程参数：WINDOW-SIZE(n)：表示在第n条逻辑联系上的窗口尺寸，窗口尺寸应小于接收或发送缓冲区个数。BUFFER-LENGTH(n)：表示在第n条逻辑联系上的接收缓冲区长度。RETRY-NUMBER(n)：表示在第n条逻辑联系上所允许的最大重发次数。7.3.3数据库及数据索引表的一致性数据库及数据索引表的关系如图43所示。图43发送数据索引表与接收数据索引表之间的版本一致性由网络管理员及双方系统管理员共同负责处理。实时数据库与数据索引表之间的版本一致性由本方系统管理员负责处理。本 协议提供一种机制，当一方的通信程序发现本方的实时数据库与数据索引表之间的版本不一致时，应立即释放相关的联系，并在释放APDU的原因码域中指明原因为“实时数据库与数据索引表之间的版本不一致”，通知对方；同时向本方给出一告警信息，通知系统管理员处理或自动重建数据索引表并重新启动。实现该协议时，应遵循在相同优先级下“先发生先处理”的原则，以保证实时数据的一致性。8状态表本章的状态表是对本协议动态特性的确切描述。附录A中的状态图是对本协议动态特性的形象描述。状态表中各项的含义是：对于某一逻辑联系，在当时状态下发生某个事件时，协议实体应采取的动作。8.1状态定义和符号约定状态定义和符号约定如图44所示。图448.2分类状态表建立联系阶段状态表见表1，释放和放弃联系阶段状态表见表2，复位阶段状态表见表3，基本数据通信状态表见表4，探询状态表见表5，发送状态表见表6。表1建立联系阶段状态表 注：1)空白栏目表示在相应状态下发生相应事件时，不作任何处理。2)可采取如下动作：清相应定时器(T2、T3、T4、T5、T6)，清重发计数器，发送A-ASSOCIATE-ACK，复位联系→4，该措施用以保证在任何状态下都能建立或恢复联系，为可选项。表2释放和放弃联系阶段状态表 注：空白栏目表示在相应状态下发生相应事件时，不作任何处理。表3复位阶段状态表 注：空白栏目表示在相应状态下发生相应事件时，不作任何处理。表4基本数据通信状态表表5探询状态表 表6发送状态表 附录A状态图(补充件)A1状态图中所用符号的约定S状态图中所用符号的定义见图A1和图A2。图A1表示在“状态n”下，若发生“事S件”，则应采取“动作”，然后转移到“状态n”。状态定义、定时器定义和其它符号约定见8.1图A1图A2A2分类状态图建立联系阶段状态图见图A3，释放联系阶段状态图见图A4，放弃联系阶段状态图见图A5，复位联系阶段状态图见图A6，基本数据通信状态图见图A7，探询状态图见图A8，发送状态图见图A9。 图A3建立联系阶段状态图图A4释放联系阶段状态图图A5放弃联系阶段状态图 图A6复位联系阶段状态图图A7基本数据通信状态图 图A8探询状态图A9发送状态图图附录B网络节点地址和进程名表示格式(参考件)B1目的节点地址和源节点地址表示格式这两个字段格式相同，均以GB2260为基础，在其后加1个八位位组的层次标识码构成。GB2260用6位数字表示最低到县级的行政区划，其中低数第1位和第2位表示县，第3位和第4位表示地区，第5位和第6位表示省。本协议建议用3个八位位组BCD码表示，见 图B1。图B1层次码：二进制十进制含义bit321000011国家调度00102大区网调00113省调01004地调01015地调01106电厂01117变电站其余码组留待扩充。图B2为地址表示格式的几个例子。图B2B2目的进程和源进程这两个字段格式相同，均用6个八位位组表示6个ASCII字符。不足6个时，高端补空格。如：目的进程“SCADA”，格式见图B3。 图B3附录C网络节点区域地址编码(参考件)各省、自治区、直辖市电力局的实时计算机网络节点区域地址编码方案应符合GB2260；大区网局的节点区域地址编码参照GB2260作了相应扩充，见表C1。表C1名称代码名称代码北京市11湖北省42天津市12湖南省43河北省13广东省44山西省14广西壮族自治区45内蒙古自治区15海南省46辽宁省21四川省51吉林省22贵州省52黑龙江省23云南省53上海市31西藏自治区54江苏省32陕西省61浙江省33甘肃省62安徽省34青海省63福建省35宁夏回族自治区64江西省36新疆维吾尔自治区65山东省37台湾省71河南省41华北10华中40东北20南方50华东30西北60能源部80，19 附录D数据索引表使用举例(参考件)发送数据索引表见图D1。接收数据索引表见图D2。图D1图D2附加说明：本标准由中华人民共和国能源部提出。本标准由全国电力远动通信标准化技术委员会归口。本标准由能源部电力调度通信局、电力科学研究院和南京自动化研究所负责起草。本标准主要起草人：辛耀中、杨秋恒、姚和平、徐剑菲、胡习文、杨汉栋。'