摘要：从最初的电力网发展到今天，伴随着计算机技术、网络技术和通信技术的发展，这些技术被广泛地应用到电力网络中。随着电力物联网的提出，配电设备向着物联化、智能化方向转变，此次终端测试软件的设计目标就是一套基于IEC104协议的实时数据库的电力远程测试平台，以第三方视角对系统、设备、通信等多方面进行模型比对和数据分析，把被动的维护工作向主动的量化管理推进，以更好地保障电网的安全稳定运行。
关键词：以太数据网;电力物联网;IEC104协议;远程测试
由于地缘辽阔，地形复杂，使得电力网络显得非常的复杂而难以维护，各种网络的交织，还有可能使用着不同的通信协议，因此数据的准确传输就成了一大难题，通常需要大量的人力去巡查和记录，这无疑为维护电力网络增加了很大的成本，而且有些设备自身还存在着一定的缺陷、一系列的问题，大大增加了电网出现故障的风险。电力物联网的发展和提出，配电设备需要进行网络连接，也就是现在的物联网趋势，同时也需要设备连接更加的智能化，从而保证配电房的高效稳定的运行。此次终端测试软件的设计目标就是一套基于IEC104协议的远程检测系统，能够实施传输设备数据，从电力种端的交换机镜像端口，采集数据到检测系统，并要求数据是实时采集的，并根据实现定义好的数据检测算法，建立相应的数据模型，预先找到可能存在的问题，以第三方视角对系统、设备、通信等多方面进行模型比对和数据分析，把被动的维护工作向主动的量化管理推进，更好地保障电网的安全稳定运行。
1IEC104规约
1.1IEC104规约介绍
IEC104规约协议是一种国际规范的标准，用来定义电力远动方面，它的特点是能够保证数据的实时传输、数据传输效率高、传输的数据量大，而且适用性好，支持多平台的网络传输；与之前的IEC101协议比较来看，IEC104协议对于数据的安全性方面有更好的保护作用[1]，主要原理是之前的IEC101协议传输数据时，采用的是ASDU（应用服务数据单元），没有采用APCI（应用规约控制信息），这就使数据在传输过程中若丢失的话，就没法恢复，并且数据传输过程中如果有重复单元，也没有控制功能[2]。IEC104协议的传输比较遵照网络的OSI七层模型设计，主要使用的是七层模型中的物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层来进行数据传输。
1.2IEC104规约的工作原理
104规约目前采用的也是网络中流行的客户端(Client)/服务器端（Server）的架构，主要是以配电主站作为客户端(Client)，配电终端为服务器端（Server），对于某些使用特殊场合（如GPRS模块为动态IP）也可以是相反的设计，总之根据实际情况可以灵活改变。端口号一般采用默认的2404端口，如有特殊要求也可改变。支持定时总召和手动召唤，回答总召唤时必须用（SQ=1）连续地址方式传送。
2IEC104规约终端测试软件设计
2.1软件的体系结构
在设计此IEC104终端测试软件时，结构上首先是定义了开放的TCP/IP接口，其次是设计了一个局域网案例，该局域网中包含IEC60870-5-101ASDU的远动设备。最后让不同类型的广域网（如X.25、帧中继、ISDN等）的都可以通过定义的TCP/IP局域网接口进行互联。在此结构中，采用单独的路由器设计。使用单独的路由器有如下优点：（1）支持终端系统中平台的多样性，不需要特定的网络软件；（2）路由功能事先已经定义，因此终端中不需要具备路由功能；（3）网络管理也是由基本的网络架构实现，终端中无需有此服务；（4）终端系统是独立的，不需要远端厂商的支持；（5）可以在非特定的远端厂商中获得路由的支持，并用来适应各类网络；（6）如果传输的网络结构有改变，不影响终端软件的使用，改变路由器即可；（7）能够与前期的IEC101协议的终端设备对接；（8）对于将来的改变也有很好的适应性。
2.2应用规约控制信息(APCI)的定义
2.2.1应用服务数据单元基本格式
在IEC104规约终端测试软件中，主要是电力设备数据的传输，因此如何定义好数据传输的单元就成了重要的课题。在此次的设计中，对于数据单元结构的定义，我们使用下面的方式：在数据单元中，使用一个字节用来进行标识数据类型；再使用一个字节用来定义可变的结构限定词；使用两个字节用来定义数据的传输因素；使用两个字节来定义数据在互联网中的公共IP地址；使用单个字节定义信息的物理地址[3]。信息的集合可以是单个信息元素，也可以是信息元素集合，同时还可以是单个信息元素序列和信息元素集合序列[4]。
2.2.2APCI的定义
APCI是应用规约控制信息，是数据传输的单元，可以用来实现对数据传输过程中出现的丢失和重复等问题，如何处理这些问题，主要是在用户对TCP接口IEC60870-5-104传输接口中定义面向数据量的接口，为了解决数据传输过程中识别数据的开始和结束位，APCI中定义了启动字符和结束字符，这样可以方便地检测出数据传输过程中的差错，并通过一定的校验方式来纠错；在APCI中海定义了应用服务数据单元的长度规范，以达到对数据的控制目的。APCI数据单元在传输的过程中，可以传输完整的应用规约数据单元，也可以为了实现更好的控制目的，只传输规约控制信息域[5]。APDU是APCI中的数据单位，一般称之为应用规约数据单元，它包含于APCI中，早期的APCI数据单元就是单纯的ASDU，不包括4个控制域，因此没有对数据的控制功能，而现在的IEC104规约中，对于APDU做了改变，它包括4个控制域8位位组和ASDU。其中，ASDU是包含了基本的传输数据，而4个控制域8位位组中则定义了报文的传输启动/停止，输出监视等内容，保证了数据的不丢失和不重复，ASDU的长度是有限制的，最大是249[6]。
3IEC104规约终端测试软件的实现
104规约测试软件主要是链接底层的设备，电闸之类的底层设备信号被接入继电保护装置，然后装置转换成信号，显示在继电保护装置中，并通过104规约测试软件传输到后台，把底层装置的数据读到软件里面，软件可以读取报文并且解析出来，而且还能通过软件去对底层装置进行遥控。软件具体的使用过程如下。（1）把电脑IP和装置IP设置到同一段。（2）PING装置IP是否能连接成功，成功后进行下一步。（3）把模拟软件放在电脑D盘下，打开“101和104仿真”文件夹中的“ProtocalTool1”；显示如图1的界面。在规约中选择规约复选框，在IP中输入装置的IP地址。（4）点击菜单中的“文件”菜单选择登陆，出现输入口令的对话框，输入密码nari确定。（5）点击菜单“联接”中的“启动”会看见对话框中有联接数据产生，表示联接成功，具体如图2所示。（6）点击菜单“工具”中的“调试”，出现如图3所示的对话框，然后在“单点遥控”点号中输入遥控点号24577，选择“合闸”，就可以“选择”如果通信正常，会看见装置中会出现“遥控选择成功”的字样，接下来点击“执行”装置就进行遥控合闸的操作。装置同期功能投入的情况下就进行同期合闸。（7）遥控分闸的操作只要把“单点遥控”中的“合闸”改为“分闸”即可，具体如图4所示。
4结语
该文介绍了IEC104规约终端测试软件的设计原理以及设计过程，详细介绍了IEC104规约终端测试软件的数据单元的设计方法以及传输规则，并在文章的最后详细介绍了IEC104规约终端测试软件的使用方法，使人们能够对次软件的设计有一个详细和全面的了解，最后该软件在实际的应用中可能还会遇到各种各样的实际问题，需要后期的调试和改进。
作者：王莉 单位：南京信息职业技术学院