一種基於離散化編址技術的iec104安全遙控方法
2023-11-11 04:31:17
一種基於離散化編址技術的iec104安全遙控方法
【專利摘要】本發明提供一種基於離散化編址技術的IEC104安全遙控方法，該方法包括以下步驟：基於IEC104通信規約現有的遙控遙調機制，將遙控遙調量的信息對象地址的編制方式，由現有的連續編址方式，改變為離散化的編址方式；設計特定的映射關係，能夠將所有遙控遙調量所對應一次設備目標對象的調度編號映射為一個信息對象地址，且互不重複；廠站核查與認證遙控遙調命令所指定的信息對象地址，對主站的誤遙控意圖實施攔截。本發明解決了IEC104遠動通信中因廠站無法識別信息對象地址錯位而引發的誤遙控問題，保證了遙控遙調過程的安全可靠性，從而提高了電網運行的安全性。
【專利說明】—種基於離散化編址技術的IEC104安全遙控方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及遠動設備及系統的傳輸規約【技術領域】，具體是一種基於離散化編址技術的IEC104安全遙控方法。
[0002]
【背景技術】
[0003]在電力調度自動化主站系統至廠站遠動通信伺服器之間，目前基本採用DL/T634.5104通信規約，即《遠動設備及系統第5-104部分:傳輸規約米用標準傳輸協議集的IEC60870-5-101網絡訪問》。該標準等同採用IEC60870-5-104國際標準，經常被簡稱為IEC10LIEC104通信規約一般被用於實現遙信遙測等廠站過程量信息的上傳以及遙控遙調等主站控制命令的下發。
[0004]隨著電網規模的快速發展，遙控遙調作為調度自動化系統對電網的調度運行實施控制和調節的核心技術支撐手段，顯得日益重要，並期待獲得更加普遍的應用。然而，遙控遙調過程的安全可靠性，尤其是遙控過程的安全可靠性，目前還是不盡人意的。其主要表現在於，在調度員發出遙控指令之後，廠站最終實際動作的一次設備並不是調度員所期望遙控的那個。無論基於何種原因，錯位了的遙控過程都將直接影響電網運行的安全性，甚至導致嚴重後果的發生。因此，提高並確保遙控遙調過程的安全可靠性，具有重要意義。
[0005]IEC104通信規約使用信息對象地址來指定一個遙控、遙調和設定的目標設備對象。無論是調度自動化主站系統(即IEC104通信的控制站)，還是廠站遠動通信伺服器(SPIEC104通信的被控站)，通信雙方均有一份信息表，以完成在信息對象地址和一次設備的有關過程量或者控制量之間的相互轉換。在正常情況下，這兩份信息表應該是一致的，如某個信息對象地址在主站的信息表中對應設備A，在廠站的信息表中也對應設備A。
[0006]然而，實際運行經驗表明，多種原因時常導致信息表出現不一致的情形。仍以上述信息對象地址為例，其在主站的信息表中仍然對應設備A，在廠站的信息表中可能已經被調整為對應設備B。此時，主站如果對設備A實施遙控，廠站根據所給的信息對象地址，最終卻只會對設備B實施控制，從而出現遙控過程的錯位。這就是在IEC104遠動通信中，因信息對象地址錯位而弓丨發的誤遙控問題。
[0007]因信息對象地址錯位而引發誤遙控問題的本質在於，對主站和廠站雙方而言，IEC104通信的遙控遙調過程缺乏認證信息，主站和廠站雙方均無法及時識別因信息對象地址錯位而引發誤遙控，更無法及時終止誤遙控，或者對誤遙控實施攔截。
[0008]IEC104通信規約使用3位元組長度的信息對象地址來指定一個遙信、遙測、遙控或遙調量，而遙信、遙測、遙控、遙調等數據類型各自使用相對連續的信息對象地址區域，也就是採用連續編址方法。也就是說，對所有的信息對象，按數據類型分片編址，相同數據類型的信息對象佔據連續的地址區域。比如，在信息對象地址從0x000021、0x004001、0x006601、0x006001,0x006101和0x006201開始的連續區域，分別存放所有的遙信量、遙測量、步位置量、遙控量、分接頭調節量和設定值控制量。一般而言，使用連續的編址方法，有利於提高遙信遙測量通信過程的總體效率，對於遙控遙調量來說則沒有太大的實際意義。
[0009]
【發明內容】
[0010]本發明的目的在於提供一種基於離散化編址技術的IEC104安全遙控方法，該方法基於IEC104通信規約現有的遙控遙調機制，將遙控遙調量，將遙控遙調量的信息對象地址的編制方式，由現有的連續編址方式，改變為離散化的編址方式，通過設計特定的映射關係，能夠將所有遙控遙調量所對應一次設備目標對象的調度編號映射為一個信息對象地址，且互不重複，廠站(即被控站-下同)核查與認證遙控遙調命令所指定的信息對象地址，從而使得廠站能夠及時發現主站(即控制站-下同)的誤遙控意圖，並對其實施攔截。
[0011]本發明的技術方案為:
一種基於離散化編址技術的IEC104安全遙控方法，包括以下步驟:
(1)對IEC104通信規約中各遙控遙調量的信息對象地址進行離散化編址；
(2)確定各遙控遙調量所對應一次設備目標對象的調度編號與信息對象地址之間的映射關係，將所有遙控遙調量所對應一次設備目標對象的調度編號映射為互不重複的信息對象地址；主站與廠站使用相互一致的映射關係；
(3)準備遙控遙調量的信息表，所述遙控遙調量的信息表包括各遙控遙調量所對應一次設備目標對象的調度編號；
作為主站的準備工作，針對遙控遙調量的信息表，事先為各遙控遙調量計算並確定將為其使用的互不重複的信息對象地址；
作為廠站的準備工作，針對遙控遙調量的信息表，事先為各遙控遙調量計算所有可能被使用的互不重複的信息對象地址；
(4)主站將遙控遙調ASDU發送到廠站，所述遙控遙調ASDU使用信息表中為其選定的信息對象地址；
(5)廠站對接收到的遙控遙調ASDU的信息對象地址進行核查與認證處理，並向主站發送相應的確認；
(6)主站對廠站返回的確認進行檢查，判斷是肯定確認還是否定確認，若是否定確認，則視為已經發生了遙控遙調命令的錯位，啟動相應的後續處理。
[0012]所述的基於離散化編址技術的IEC104安全遙控方法，所述步驟(2)具體包括以下步驟:
(21)確定用於遙控遙調量的信息對象地址的區域範圍；
(22)設計多個子映射關係，將遙控遙調量的信息對象地址的區域範圍相應地劃分為多個連續的子空間；
(23)為各子映射關係靜態指定使用某個子空間；
(24)按照各子映射關係對各遙控遙調量所對應一次設備目標對象的調度編號進行計算和轉換，得到所述調度編號在各個子空間所對應的信息對象地址。
[0013]所述的基於離散化編址技術的IEC104安全遙控方法，所述步驟(5)具體包括以下步驟:
(51)廠站檢查由ASDU中的信息對象地址所指定的遙控遙調量是否存在，是否對應某個一次設備，並複查該遙控遙調量所對應一次設備的調度編號與ASDU中的信息對象地址是否具有約定的映射關係；
(52)廠站若發現ASDU中的信息對象地址與某個一次設備不對應，或者該一次設備的調度編號與ASDU中的信息對象地址不具有約定的映射關係，則視為認證失敗，認定為發生了遙控遙調命令的錯位；
(53)廠站對於認證失敗的遙控遙調命令，中止當前的遙控遙調選擇過程或者遙控遙調執行過程，並向主站發回相應的否定確認。
[0014]由上述技術方案可知，本發明提供了一種基於離散化編址技術的IEC 104安全遙控方法，首先，基於IEC104通信規約現有的遙控遙調機制，將遙控遙調量的信息對象地址的編制方式，由現有的連續編址方式，改變為離散化的編址方式；其次，設計特定的映射關係，能夠將所有遙控遙調量所對應一次設備目標對象的調度編號映射為一個信息對象地址，且互不重複；最後，廠站核查與認證遙控遙調命令所指定的信息對象地址，從而使得廠站能夠及時發現主站的誤遙控意圖，並對其實施攔截。本發明解決了 IEC 104遠動通信中因廠站無法識別信息對象地址錯位而引發的誤遙控問題，保證了遙控遙調過程的安全可靠性，從而提高了電網運行的安全性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明的方法流程圖；
圖2是子映射關係設計示意圖；
圖3是主站遙控遙調量的調度編號與信息對象地址映射示意圖；
圖4是廠站遙控遙調量的調度編號與信息對象地址映射示意圖。
[0016]
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和具體實施例進一步說明本發明。
[0018]如圖1所示，一種基於離散化編址技術的IEC104安全遙控方法，包括以下步驟: S1、改變IEC104通信中遙控遙調量的信息對象地址的編制方式，由現有的連續編址方
式，改變為離散化的編址方式。
[0019]S2、確定由遙控遙調量所對應一次設備目標對象的調度編號向信息對象地址映射的方法。具體涉及以下幾個要點:
S21、確定用於遙控遙調量的信息對象地址區域範圍。原則上，除了遙信、遙測等所有其它量所使用的，其它部分都是可以用於遙控遙調量的。調研IEC104現有的信息對象編址方法，均未發現有超出使用0X00000(T0X0FFFFF這片低地址範圍的。為此，將0X10000(T0XEFFFFF確定為用於遙控遙調量的信息對象地址區域範圍。
[0020]S22、設計特定的映射關係，以將所有遙控遙調量所對應一次設備目標對象的調度編號映射為一個信息對象地址，且互不重複。
[0021]S23、主站和廠站使用相互一致的映射關係。
[0022]S24、理論上，由於調度編號空間大於信息對象地址空間範圍，所以，所有的映射關係均可能產生重複的信息對象地址。為便於確保前述互不重複要求，採用如下步驟:S241、設計多個子映射關係，同時，將遙控遙調量的信息對象地址區域範圍相應地劃分為多個連續的子空間，並為各子映射關係靜態指定使用某個子空間。將信息對象地址的最高階4個比特位，規定為子映射關係類型；信息對象地址的餘下28個比特位則使用該子映射關係，通過對遙控遙調量所對應一次設備目標對象的調度編號進行相應的計算和轉換後得到。
[0023]S242、保留子映射關係類型0X0為繼續使用常規的連續編址方法，其所對應的OXOOOOOO^OXOFFFFF範圍內的信息對象地址區域，正好可以兼容現有的連續編址方法，繼續供遙信遙測等過程量使用。
[0024]S243、其它子映射關係類型，均對應一種離散化的編址方法，供遙控遙調等控制量使用。
[0025]S244、此時，對各遙控遙調量所對應一次設備目標對象的調度編號，僅需確保有一個或者以上的子映射關係，其映射所得的對應子空間中的某個信息對象地址，在該子空間中其是與眾不同的。
[0026]S245、一種不意的子映射關係設計如圖2所不。
[0027]S246、以上映射方法一旦確定，宜保持長期不變，並儘可能列入有關標準，擴大應用範圍。
[0028]S3、準備遙控遙調量的信息表。具體包括如下幾個步驟:
S31、新上廠站之際，在主站和廠站之間離線交換的遙控遙調量的信息表，應包含各遙控遙調量所對應一次設備目標對象的調度編號，但不應包含各自將要為之使用的信息對象地址。
`[0029]S32、作為主站的準備工作，針對遙控遙調量的信息表，必須事先為各遙控遙調量計算並確定將為其使用的信息對象地址，需確保其是唯一的、與眾不同的。如圖3所示，其中:斜體字符部分表示了出現重複、不可使用；加粗字符表示了被選定使用；最後兩行表示了現有的這幾個子映射關係均無法確保不會重複，需增加新的子映射關係類型，以進一步確保互不重複；另外，目前實際的調度編號一般不會超過5位。
[0030]S33、作為廠站的準備工作，針對遙控遙調量的信息表，必須事先為各遙控遙調量計算所有可能被使用的信息對象地址，並刪除所有的重複項，如圖4所示。
[0031]S34、一旦遙信遙調量的信息表發生改變，則需要重新進行前述三個步驟。
[0032]S4、使用離散化信息對象地址的IEC104遙控遙調通信過程，所使用的ASDU類型標識、ASDU格式、遙控遙調命令傳輸過程等細節，均與現有標準保持完全一致，但必須注重增加實現以下幾個步驟:
S41、主站為各遙控遙調量所外發的遙控遙調ASDU，均使用信息表中已為其選定的信息對象地址,如圖3中的加粗字符部分。
[0033]S42、廠站對每一個所接收到的遙控遙調ASDU，無論是在選擇階段，還是在執行階段，均必須對其信息對象地址進行額外的核查與認證，具體地，至少包括以下子步驟:
S421、檢查由ASDU中的信息對象地址所指定的遙控遙調量是否存在，是否對應哪個一次設備，匹配查找過程分兩步進行，第一步先按信息對象地址的最高階4位確定子映射關係類型，第二步則是在該子映射關係類型下面的那一列進行全面匹配與查找。
[0034]S422、複查該遙控遙調量所對應一次設備的調度編號與ASDU中的信息對象地址，是否具有約定的子映射關係，其類型同樣可以由信息對象地址的最高階4位確定。
[0035]S423、其它常規檢查。
[0036]S43、廠站一旦發現ASDU中的信息對象地址並不對應哪個一次設備，或者該一次設備的調度編號與ASDU中的信息對象地址不具有約定的映射關係，即視作認證失敗，認定為發生了遙控遙調命令的錯位。
[0037]S44、廠站對於認證失敗的遙控遙調命令,應中止當前的遙控遙調選擇或者遙控遙調執行過程，儘快向主站發回相應的否定確認，並設置其原因碼為「:=未知的信息對象地址」。
[0038]S45、無論是在選擇階段，還是在執行階段，主站必須始終檢查廠站所返回的確認，檢查到底是肯定的、還是否定的。對於否定確認，應視作遙控遙調過程的失敗，並對原因碼為「:=未知的信息對象地址」的遙控遙調對象引起足夠的重視，將其視作已經發生了遙控遙調的錯位，並及時啟動相應的後續處理，比如:警告有關運行值班人員、日誌記錄等。
[0039]以上所述實施方式僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，並非對本發明的範圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發明的權利要求書確定的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種基於離散化編址技術的IEC104安全遙控方法，其特徵在於，包括以下步驟: (1)對IEC104通信規約中各遙控遙調量的信息對象地址進行離散化編址； (2)確定各遙控遙調量所對應一次設備目標對象的調度編號與信息對象地址之間的映射關係，將所有遙控遙調量所對應一次設備目標對象的調度編號映射為互不重複的信息對象地址；主站與廠站使用相互一致的映射關係； (3)準備遙控遙調量的信息表，所述遙控遙調量的信息表包括各遙控遙調量所對應一次設備目標對象的調度編號； 作為主站的準備工作，針對遙控遙調量的信息表，事先為各遙控遙調量計算並確定將為其使用的互不重複的信息對象地址； 作為廠站的準備工作，針對遙控遙調量的信息表，事先為各遙控遙調量計算所有可能被使用的互不重複的信息對象地址； (4)主站將遙控遙調ASDU發送到廠站，所述遙控遙調ASDU使用信息表中為其選定的信息對象地址； (5)廠站對接收到的遙控遙調ASDU的信息對象地址進行核查與認證處理，並向主站發送相應的確認； (6)主站對廠站返回的確認進行檢查，判斷是肯定確認還是否定確認，若是否定確認，則視為已經發生了遙控遙調命令的錯位，啟動相應的後續處理。
2.根據權利要求1所述的基於離散化編址技術的IEC104安全遙控方法，其特徵在於，所述步驟(2)具體包括以下步驟: (21)確定用於遙控遙調量的信息對象地址的區域範圍； (22)設計多個子映射關係，將遙控遙調量的信息對象地址的區域範圍相應地劃分為多個連續的子空間； (23)為各子映射關係靜態指定使用某個子空間； (24)按照各子映射關係對各遙控遙調量所對應一次設備目標對象的調度編號進行計算和轉換，得到所述調度編號在各個子空間所對應的信息對象地址。
3.根據權利要求1所述的基於離散化編址技術的IEC104安全遙控方法，其特徵在於，所述步驟(5)具體包括以下步驟: (51)廠站檢查由ASDU中的信息對象地址所指定的遙控遙調量是否存在，是否對應某個一次設備，並複查該遙控遙調量所對應一次設備的調度編號與ASDU中的信息對象地址是否具有約定的映射關係； (52)廠站若發現ASDU中的信息對象地址與某個一次設備不對應，或者該一次設備的調度編號與ASDU中的信息對象地址不具有約定的映射關係，則視為認證失敗，認定為發生了遙控遙調命令的錯位； (53)廠站對於認證失敗的遙控遙調命令，中止當前的遙控遙調選擇過程或者遙控遙調執行過程，並向主站發回相應的否定確認。
【文檔編號】H04L29/12GK103825889SQ201410054523
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月18日 優先權日:2014年2月18日
【發明者】黃太貴, 方興其, 李端超, 黃少雄, 程栩, 馬金輝, 汪偉, 梁肖, 何星, 朱六璋, 吳金淦 申請人:國網安徽省電力公司, 上海交通大學, 安徽南瑞繼遠軟體有限公司