網絡通信協議在電氣監控系統中的應用

常志惠

（陽煤集團升華實業分公司 山西陽泉 045008）

0 引言

電氣監控系統的正常運轉是冶金、包裝、石化等行業正常發展的基礎條件。電氣監控系統借助自身優異性能達到了電氣設備遠程監督、統一管理的目標，有效加強了電氣行業工作員工的效率，降低了工作量加強了勞動生產力。電氣監控系統在產生故障時工作效率會大打折扣，由此可看出電氣監控系統實時性和可靠性能力均不足。網絡通信協議是通信網絡中一種最基礎的規則，不同的協議具備不同的通信方法和傳輸訪問機制，傳輸訪問機制的不同主要體現在傳輸信號時的性能中。本文在研究過程中對網絡通信協議進行了簡單概述，并詳細分析了網絡通信協議的具體應用情況。

1 網絡通信協議概念

網絡通信協議是一類網絡通信語言，網絡通信協議主要是借助相應的系統和結構為互聯網絡引帶來通信條件。網絡通信協議以邏輯為基礎對網絡展開七層分割，每層都擁有關鍵的結構設施，例如，路由器、交換機等。電氣監控系統中現下有兩種協議：①IEC60870-5-103。②IEC60870-5-104。

1.1 IEC60870-5-103

該協議是國際電工委員會設計。IEC60870-5-103可以有效加強數據傳輸的穩定性。該協議是借助非平衡傳輸來達到傳輸目的的，非平衡傳輸具備主從一對多的特征。主是通信前置機，從站是繼電保護裝置，該協議的傳輸效率為一秒九千六百bit，實際運轉過程中，可將其分為固定幀長報文和變幀長報文。無論是任何一種傳輸方式，都需按照有關標準進行，通常是按照服務數據單位和標準化報文傳輸，這兩種規定涵蓋面有限，不可用于全部數據的通用分類服務傳遞。

1.2 IEC60870-5-104

該協議是IEC60870-5-103協議的延伸和發展。該協議可應用于變電站調度端，應用范圍十分廣泛。此外，該協議還可在變電站的通信網中科學應用。該協議在各大領域應用時多選用RFC2200協議的鏈路層、物理層等。標準TCP/IP協議是RFC2200的主體，RFC2200能夠讓該協議廣泛地應用于高寬帶網絡數據傳遞中。它本身還具有可靠性高、實時性強的有事，可以進行大流量數據傳遞，能夠為信息擴展提供基礎條件。

2 網絡通信協議在電氣監控系統中的具體應用

我國科技進步速度飛快，電氣監控系統也正在不斷優化和革新，網絡通信協議若能在電氣監控系統中合理使用，能夠有效改善電氣監控系統實時性差、可靠性差的缺點。因此，本文主要研究網絡通信協議如何優化電氣監控系統性能，借此體現出網絡通信協議的應用優勢。

2.1 實時性優化應用

可以改善電氣監控系統實施性差的方式很多，體現方式有兩種：①優化軟件算法。②革新電氣監控系統硬件。

本文研究過程中先重點研究IEC60870-5-103協議。該協議最為常見的兩種接口種類，分別是光纖和EIARS485接口。光纖本身所具備的優異性能眾所周知，例如，傳輸速率快，抗干擾能力強等。研究過程中發現，在同一變電站或進行短距離傳輸時這兩類接口傳輸速率大體相同。通信鏈路拓撲層面，這兩類接口也相吻合。在此基礎上研究這兩類接口可應用同一分析方法。因此，本文具體以EIA RS485為分析對象展開下列研究：

EIA RS485是三線制半雙工接口，該接口工作在信息傳輸中有一定的局限性，只能單向工作，不可同時接收或發出信息。具體應用過程中，還需選擇通信拓撲結構，具體通信權一般是按照有關原則選用三個繼電保護設施，最后按照順序把信息傳輸至通信前置機。該數據傳輸的速率與通信權時間間隔相關。若信息傳輸過程中電氣產生大范圍故障，繼電保護裝置可能會產生很多變位信號，不利于信息的實時傳輸。

該協議主要用于優化電氣監控系統的實時性，影響因素體現在兩點內容上：①該協議具備太網傳輸功能，在這之中起到關鍵作用的分別是太網帶寬和網絡拓撲結構。②報文信號攜帶效率。為進一步加強電氣監控系統各項功能，筆者研究過程中主要加強IEC60870-5-104報文信號攜帶效率。該協議的主要體現形式為I格式幀。在二百四十九字節范圍內可展開火一組數據傳遞。在不斷發展過程中，為加強信號傳遞信號，需要改進I格式幀長度。

2.2 可靠性優化應用

電氣監控系統的正常運轉，需要借助多種技術結合支持。若想達到電氣監控系統可靠性增強的必須借助服務器、遠動機等重要設備。此外，拓展網絡通信協議的綜合性能，還需提升通信前置機冗余切換和通信網絡冗余切換的穩定性。如此才可有效加強電氣監控系統的整體效率和綜合能力。

（1）EIA RS485接口在使用時若只有一個接口則只可設置一位主機，若設置兩位主機則難以正常工作，也難以借助接口傳輸報文。為進一步加強該協議的傳遞可靠性，可并接兩位主機。一主機工作狀態，另一主機熱備狀態。在實際工作過程中，若主機中信號中斷可被熱備狀態識別并替換，最后主機借助新的接口繼續傳輸報文。此種方式就是協議雙機熱備接口替換，是目前較為常用的一種方法。

（2）冗余配置能夠高效加強數據傳遞的可靠性。這種切換方式是冗余兩主機中一位主機借助冗余通信網絡中的一條線路與運動機或服務器相連接。若此時正在運轉的主機產生故障或發生數據中斷，另一主機可替換并繼續傳輸報文。但是該主機切換方式還有很多不足之處，例如，只可借助內部軟件進行切換，難以達到無憂連續切換。

若應用并行冗余協議，可把鏈路冗余體加入到設備內部，進而實現數據傳輸、整理目的。此項方式雖然理論可行，但實際電氣監控系統中不不支持，若非要應用此協議技術人員要展開系統再設計工作。若不改變監控系統需要科學調整通信方法，如此才可實現冗余網絡并行信息傳遞的目標。

3 結束語

目前，為進一步加強電氣監控系統工作效率，需改善電氣監控系統可靠性差、實時性差的缺點，此項工作已經成為了科研領域中的難點。通過研究表明，本文所研究的這兩種協議優化能夠加強電氣監控系統整體性能，彌補電氣監控系統可靠性差、實時性差的缺點。今后，若想大力推動電氣監控系統的發展需要科研領域的技術人員大力研發新的技術并應用于電氣監控系統中。此外，科研人員還需不斷加強電氣監控系統的實時性和可靠性，為今后電氣監控系統的發展做好基礎。