一种多规约智能转换器的研究
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摘要
可靠的通信是实现电力系统“五遥”(包括“遥视”在内)的关键之一。在整个数字化电力系统中，各种信息(包括实时信息和非实时信息)的采集和传递具有基础地位。而通信时，通信双方必须遵循相同的通信规约。由于不同的远动设备生产厂家存在技术上和利益上的不同，通信规约的统一还将是个长期的过程。实现不同型号、不同规约的设备方便、高效的互联是当前迫切需要解决的问题。
在对各种标准及流行规约查阅、收集和整理的基础上，深入分析不同规约之间的映射关系，编制一种高效、可靠的识别和转换算法，并在一定的软、硬件平台上实现，这是本文的核心工作。其结果可以为解决规约不统一所带来的实际困难提供一个优选方案。查阅和收集的规约包括国际标准化组织IEC 870-5系列、我国国家标准规约以及各RTU或综合自动化装置生产厂家在实用当中经常采用的各种专用规约。规约的转换算法总的来说可以分为三类，即服务级转换方法、规约级转换方法和混合转换方法。本文中根据电力系统SCADA功能要求，采用了服务级转换方法，转换当中兼顾了方便性和高效性。
近些年来，人工智能方法尤其是人工神经网络在许多领域都获得了广泛的应用，如一般模式识别、负荷预测以及直接法安全稳定分析等；但尚未见到有人把它们引入到规约算法中来。这是本文的一个新尝试。这种尝试的背景是硬件的即插即用和软件的代码重用趋势。在本文中，智能方法主要用于规约的识别算法。
另外，本文对电力系统通信规约作了一定的分析，总结了部分流行规约的一些特点及实际存在的一些问题，并提出了一些解决办法。
Reliable communication is principal for SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) of electric power system, and both sides of communication must comply with the same communication protocol. Now that unifying communication protocol is still a long process, it is imperative to connect the devices with different communication protocols.
The main task of this paper is to analyze the mapping among different protocols, work out an efficient and convenient identification and conversion algorithm, and implement them on some software and hardware platform. It is on the basis of the collection and arrangement of prevailing and standard communication protocols. The collected and arranged communication protocols include IEC 870-5, national standard protocols and practical protocols that RTU manufacturers adopt.
There are three approaches for protocol conversion: service level conversion approach, protocol level conversion approach and hybrid conversion approach. Service level conversion approach is applicable to SCADA of electric power automation systems.
Artificial intelligence methods, especially artificial neural network, have been applied to many fields in recent years. But it seems that no one has applied them in protocol algorithm by now. It is a new attempt of this paper on the background of the hardware's PnP (Plug and Play) and the software's code-reuse. The ANN method is mainly used in identification algorithm.
In addition, this paper gives some analysis of communication protocols of electric power system, summarizes some characteristics and some problems in practice of some prevailing protocols, and gives some ways and means to solve them.
在对各种标准及流行规约查阅、收集和整理的基础上，深入分析不同规约之间的映射关系，编制一种高效、可靠的识别和转换算法，并在一定的软、硬件平台上实现，这是本文的核心工作。其结果可以为解决规约不统一所带来的实际困难提供一个优选方案。查阅和收集的规约包括国际标准化组织IEC 870-5系列、我国国家标准规约以及各RTU或综合自动化装置生产厂家在实用当中经常采用的各种专用规约。规约的转换算法总的来说可以分为三类，即服务级转换方法、规约级转换方法和混合转换方法。本文中根据电力系统SCADA功能要求，采用了服务级转换方法，转换当中兼顾了方便性和高效性。
近些年来，人工智能方法尤其是人工神经网络在许多领域都获得了广泛的应用，如一般模式识别、负荷预测以及直接法安全稳定分析等；但尚未见到有人把它们引入到规约算法中来。这是本文的一个新尝试。这种尝试的背景是硬件的即插即用和软件的代码重用趋势。在本文中，智能方法主要用于规约的识别算法。
另外，本文对电力系统通信规约作了一定的分析，总结了部分流行规约的一些特点及实际存在的一些问题，并提出了一些解决办法。
Reliable communication is principal for SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) of electric power system, and both sides of communication must comply with the same communication protocol. Now that unifying communication protocol is still a long process, it is imperative to connect the devices with different communication protocols.
The main task of this paper is to analyze the mapping among different protocols, work out an efficient and convenient identification and conversion algorithm, and implement them on some software and hardware platform. It is on the basis of the collection and arrangement of prevailing and standard communication protocols. The collected and arranged communication protocols include IEC 870-5, national standard protocols and practical protocols that RTU manufacturers adopt.
There are three approaches for protocol conversion: service level conversion approach, protocol level conversion approach and hybrid conversion approach. Service level conversion approach is applicable to SCADA of electric power automation systems.
Artificial intelligence methods, especially artificial neural network, have been applied to many fields in recent years. But it seems that no one has applied them in protocol algorithm by now. It is a new attempt of this paper on the background of the hardware's PnP (Plug and Play) and the software's code-reuse. The ANN method is mainly used in identification algorithm.
In addition, this paper gives some analysis of communication protocols of electric power system, summarizes some characteristics and some problems in practice of some prevailing protocols, and gives some ways and means to solve them.
引文
[1] 敬东等，电力监控系统实时级互联的研究．电力系统自动化，1999．14
[2] P. Green. Protocol conversion. IEEE Trans. on Communications, Vol. 34/3,1986
[3] Kassem Saleh, Mansour Jaragh. Synthesis of communications protocol converters: survey and assessment. Computer Communications Vol. 21/8, 1998
[4] S. Lam. Protocol conversion. IEEE Trans. on Software Eng. Vol.13/3,1988
[5] 刘增良，刘有才．模糊逻辑与神经网络—理论研究与探索．北京航空航天大学出版社，1996
[6] 胡广书．数字信号处理—理论、算法与实现．清华大学出版社，1997
[7] 刘贯宇．电力系统远动技术．水电技术出版社，1986
[8] 胡道元．计算机局域网．清华大学出版社，1999
[9] 孙淑琪．接口与通信．中国电力出版社，1998
[10] 盛寿麟．电力系统远动原理．中国电力出版社，1998
[11] 谭文恕．关于电力系统和变电站自动化传输规约的介绍．“配网自动化技术”研讨会材料，1999
[12] 叶世勋，谭文恕等．中华人民共和国电力行业标准DL 451—91，循环式远动规约．中国电力出版社，1991
[13] 谭文恕等．远动设备及系统第5部分传输规约 第101篇 基本远动任务配套标准，中华人民共和国电力行业标准DL／T 634—1997．中国电力出版社，1998
[14] 谭文恕等．远动设备及系统第5部分传输规约第103篇继电保护设备信息接口配套标准，中华人民共和国电力行业标准DL／T 667—1999．中国电力出版社，1999
[15] 汪润生，周师熊等．数据通信工程．人民邮电出版社，1990
[16] 王仲文．工程遥控遥测系统．机械工业出版社，1982
[17] 程吉宽，张鸣瑞，郭建邦．遥控遥测系统．国防工业出版社，1981
[18] 辛耀中．电力系统数据通信协议体系．电力系统自动化，1999．1
[19] 钟义信，潘新安，杨义先．智能理论与技术—人工智能与神经网络．人民邮电出版社，1992
[20] T. Khanna. Foundations of Neural Networks. Addison-Wesley Pub., 1989
[21] 李士勇．模糊控制·神经控制和智能控制．哈尔滨工业大学出版社，1998
[22] 孙增圻等．智能控制理论与技术．清华大学出版社、广西科学技术出版社，1997
[23] R. Lippmann. An introduction to Computing with Neural Nets. IEEE ASSP Mag. April, 1987
[24] 陈文伟．智能决策技术．电子工业出版社，1998
[25] 王耀南．智能控制系统—模糊逻辑·专家系统·神经网络控制．湖南大学出版社，1996
[26] 王明俊，傅书逖，吴玉生．面向对象设计的开放式能量管理系统．中国电力出版社，1997
[27] 王燕．面向对象的理论与C++实践．清华大学出版社，1997
[28] 徐腊元，高以梅．农村电网无人值班变电所设计与技术应用．中国电力出版社，2000
[29] 张海藩．软件工程导论．清华大学出版社，1998
[30] 杨文龙．软件工程．电子工业出版社，1997
[31] 谭文恕．测试SCADA系统性能的参考数据雪崩(RDA)．电网技术，1999．3
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