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摘要：为了实现配电终端的即插即用，提出了配电终端自动发现的模型。在分析配电终端即插即用通信过程和状态转换的基础上，提出了Discover/Register模型，配电自动化主站通 过Discover 命令召唤终端设备信息，配电终端通过Register命令将设备信息向主站进行注 册，实现了配电终端的自动发现。
关键词：配电自动化；智能配电网；配电终端；自动发现
0.引言
配电自动化系统包含大量现场自动化终端设备 （统称为配电终端），通过通信系统完成相互 之间以及与配电自动化主站（以下简称配电主站）之间的信息交互。传统的通信协议只解决了 数据传输问题，数据之间缺乏必要关联和说明，配电终端与配电主站之间需要人工核对数据 点表，大量配电终端的接人导致配电自动化系统施工、维护的工作量都非常大。实现配电终 端的即插即用一直是配电自动化系统迫切需要解决的问题之一。
借助于计算机操作系统的即插即用功能，用户可轻松添加、配置外围设备。而通用即插即用将网络也包含在内，实现了网络设备和服务的发现和控制，如网络打印机、Internet网关和消费类电子设备等，可自动添加和使用。可见智能设备的自发现和自描述是实现即插即用的基础。
要实现智能设备的自描述功能，标准的信息模型和信息交换（服务）模型是其基础。国际电工 委员会制定的IEC 61850《变电站通信网络和系统》系列标准，规范了智能电子设备 （IED）的信息模型和信息交换模型，为实现lED的自描述奠定了基础。很多专家学者对IEC 61850在配电自动化中的应用进行了研究。
以上研究工作主要集中在信息模型的建立和应用上，配电终端自发现方面的研究比较少。配 电终端的自发现主要包括配 电终端向配电主站的注册和配电主站自动发现配电终端2个方 面的功能。通过这2个方面的工作，可以减少配电终端的配置信息，减少配电主站的配置工作。
1.配电终端即插即用的系统结构
1.1配电终端即插即用的实现
为了实现配电终端的即插即用，将配电自动化通信系统分为Manager（管理者）、配电终端、IP网络3个部分。
Manager位于控制中心，负责配电终端的发现和实时信息的接收等，配电终端是监视配电网运行的现场设备，管理者与配电终端、各配电终端之间采用IP网络进行通信。
配电终端即插即用的通信过程如下：
1）主动注册。配电终端上电后，如果配置信息中有控制中心的地址信息，则主动向控制中心 提交Register（注册 ）信息，包括IP、通信端口、版本信息、唯一标识名称等。如果配置信息中没有控制中心的地址信息，则等待控制中心发现信息。
2）发现。控制中心定时（间隔1 arin）发布发现的配电终端Manager信息，包括IP、端口号等。
3）配电终端收到控制中心的Discover（发现）信息，保存控制中心的地址信息，向控制中心发送 Register信息。
4）Manager向配电终端获取模型信息，包括逻辑设备、逻辑节点、数据对象等信息。
5）Manager更新控制中心主站的模型信息。
6）控制中心接收配电终端采集的配电网实时运行信息，并通过相应的命令对配电网设备进行控制，如开关的遥控等。
1.2 配电终端的工作状态
配电终端的工作状态如下：①上电。配电终端开机上电，尚未与控制中心Manager建立通信连接。②联机。配电终端上电后，复位，与Manager建立通信连接。③配置。配电终端将配置信息、模型信息发送给Manager。④正常。Manager接收到配电终端 的模 型信 息后，更新控制中心的模型信息，接收配电终端发送的配电网实时运行信息。
1.3 配电终端上电工作过程
配電终端 （以柱上开关馈线终端装置 （FTU）为例 ）上电后进人初始状态，Manager配置信息，通信过程如下。
1）Manager定时（间隔1 min）发布Discover信息，包括 IP、端口号等。
2）FTU上电后，收到Manager的Discover信息，向控制中心发送 Register信息，包括 IP、通信端口、版本信息、唯一标识名称等。
3）Manager向FTU发起Associate （关联）命令。
4）FTU返回 Associate成功信息。
5）Manager根据FTU的Register信息进行判断：①控制中心不存在FTU的Register信息，标记FTU为新增加；②控制中心存在FTU的Register信息，但FTU的版本号与新注册的不 一致，标记FTU为参数修改；③控制中心保存的FTU的版本信息与新注册的相同，标记FTU为已有的。
6）获取FTU信息模型。
7）Manager发起，获取FTU的实时采集信息。对于新增的和参数修改的FTU，需要重新获取FTU信息模型，执行第6步；对于已有的FTU，不需要获取信息模型，直接进行实时采集信息交换，执行第7步。
2 Discover/Register模型
2 .1 系统模型
Manager定时广播 Discover信息，FTU收到Discover信息后，向 Manager发送Register信息，将自己的版本配置、通信地址等相关信息通知Manager。利用 Discover/Register机制，可以减少FTU和Manager的相关配置，实现FTU的自动识别。
2.2 发现
Manager采用广播方式定时发布Discover信息，Discover信息包括Manager的名字、通信地址 （用于接收 FTU的Register信息）等。Discover信息根据需要采用定时发送和特定召唤2种方式。 1）定时发送。发送的时间间隔为l min，FTU收到召唤信息需要及时响应。同时，利用此信息作为心跳检测，检测相关FTU的运行状态，如果超过5次没有收到应答信息，则可以认为该FTu处于失电或运行停止状态。
2）特定召唤。Manager重新启动或新增加Manager后，由Manager主动触发发送，FTU收到 后及时响应，这种方式可以发现目前运行的所有FTU。
2.3注册
FTU收到Manager发布的Discover命令后，需要向Manager发送Register信息，包括名字、通信地址、信息模型配置版本号等。Manager根据收到的FTU的Register信息与本地存储的 FTU信息进行比较，以确定当前FTU的工作状态。
1）Manager本地存储的FTU信息库中没有发现新注册的FTU，则FTU为新增加的FTU， Manager在本地FTU信息库中增加相应的信息，下一步Manager需要读取FTU的模型信息。
2）Manager本地存储的FTU信息库中存在新注册的FTU，但是配置信息的版本号不同，Manager讀取FTU的模型信息，修改本地FTU信息库的信息。
3）Manager本地存储的FTU信息库中存在新注册的FTu，且版本信息相同，则Manager下一步直接读取FTU的实时信息即可。
3.结语
采用Discover/Register模型，利用配电主站的Discover命令和配电终端的 Register命令，新的配电终端上电后或配电终端的配置信息改变后能自动被配电主站检测到，实现了配电终 端的自动发现。 实现了自发现后，结合自描述功能、标准的信息模型和服务模型，即可实现即插即用，从而提高终端设备的智能化水平，推动智能配电网的建设。
[1]韩国政，徐丙垠.小电流接地故障选线和定位装置的IEC 61850信息建模[J].电力系统自动化，2011，35（5）：57—60.
[2]凌万水，刘东，陆一鸣，等.基于IEC 61850的智能分布式馈线自动化模型[J].电力系统自动化，2012，36（6）：90一95.
[3]石文江，冯松起，夏燕东.新型智能配电自动化终端自描述功能的实现[J].电力系统自动化，2012，36（4）：105—109.
关键词：配电自动化；智能配电网；配电终端；自动发现
0.引言
配电自动化系统包含大量现场自动化终端设备 （统称为配电终端），通过通信系统完成相互 之间以及与配电自动化主站（以下简称配电主站）之间的信息交互。传统的通信协议只解决了 数据传输问题，数据之间缺乏必要关联和说明，配电终端与配电主站之间需要人工核对数据 点表，大量配电终端的接人导致配电自动化系统施工、维护的工作量都非常大。实现配电终 端的即插即用一直是配电自动化系统迫切需要解决的问题之一。
借助于计算机操作系统的即插即用功能，用户可轻松添加、配置外围设备。而通用即插即用将网络也包含在内，实现了网络设备和服务的发现和控制，如网络打印机、Internet网关和消费类电子设备等，可自动添加和使用。可见智能设备的自发现和自描述是实现即插即用的基础。
要实现智能设备的自描述功能，标准的信息模型和信息交换（服务）模型是其基础。国际电工 委员会制定的IEC 61850《变电站通信网络和系统》系列标准，规范了智能电子设备 （IED）的信息模型和信息交换模型，为实现lED的自描述奠定了基础。很多专家学者对IEC 61850在配电自动化中的应用进行了研究。
以上研究工作主要集中在信息模型的建立和应用上，配电终端自发现方面的研究比较少。配 电终端的自发现主要包括配 电终端向配电主站的注册和配电主站自动发现配电终端2个方 面的功能。通过这2个方面的工作，可以减少配电终端的配置信息，减少配电主站的配置工作。
1.配电终端即插即用的系统结构
1.1配电终端即插即用的实现
为了实现配电终端的即插即用，将配电自动化通信系统分为Manager（管理者）、配电终端、IP网络3个部分。
Manager位于控制中心，负责配电终端的发现和实时信息的接收等，配电终端是监视配电网运行的现场设备，管理者与配电终端、各配电终端之间采用IP网络进行通信。
配电终端即插即用的通信过程如下：
1）主动注册。配电终端上电后，如果配置信息中有控制中心的地址信息，则主动向控制中心 提交Register（注册 ）信息，包括IP、通信端口、版本信息、唯一标识名称等。如果配置信息中没有控制中心的地址信息，则等待控制中心发现信息。
2）发现。控制中心定时（间隔1 arin）发布发现的配电终端Manager信息，包括IP、端口号等。
3）配电终端收到控制中心的Discover（发现）信息，保存控制中心的地址信息，向控制中心发送 Register信息。
4）Manager向配电终端获取模型信息，包括逻辑设备、逻辑节点、数据对象等信息。
5）Manager更新控制中心主站的模型信息。
6）控制中心接收配电终端采集的配电网实时运行信息，并通过相应的命令对配电网设备进行控制，如开关的遥控等。
1.2 配电终端的工作状态
配电终端的工作状态如下：①上电。配电终端开机上电，尚未与控制中心Manager建立通信连接。②联机。配电终端上电后，复位，与Manager建立通信连接。③配置。配电终端将配置信息、模型信息发送给Manager。④正常。Manager接收到配电终端 的模 型信 息后，更新控制中心的模型信息，接收配电终端发送的配电网实时运行信息。
1.3 配电终端上电工作过程
配電终端 （以柱上开关馈线终端装置 （FTU）为例 ）上电后进人初始状态，Manager配置信息，通信过程如下。
1）Manager定时（间隔1 min）发布Discover信息，包括 IP、端口号等。
2）FTU上电后，收到Manager的Discover信息，向控制中心发送 Register信息，包括 IP、通信端口、版本信息、唯一标识名称等。
3）Manager向FTU发起Associate （关联）命令。
4）FTU返回 Associate成功信息。
5）Manager根据FTU的Register信息进行判断：①控制中心不存在FTU的Register信息，标记FTU为新增加；②控制中心存在FTU的Register信息，但FTU的版本号与新注册的不 一致，标记FTU为参数修改；③控制中心保存的FTU的版本信息与新注册的相同，标记FTU为已有的。
6）获取FTU信息模型。
7）Manager发起，获取FTU的实时采集信息。对于新增的和参数修改的FTU，需要重新获取FTU信息模型，执行第6步；对于已有的FTU，不需要获取信息模型，直接进行实时采集信息交换，执行第7步。
2 Discover/Register模型
2 .1 系统模型
Manager定时广播 Discover信息，FTU收到Discover信息后，向 Manager发送Register信息，将自己的版本配置、通信地址等相关信息通知Manager。利用 Discover/Register机制，可以减少FTU和Manager的相关配置，实现FTU的自动识别。
2.2 发现
Manager采用广播方式定时发布Discover信息，Discover信息包括Manager的名字、通信地址 （用于接收 FTU的Register信息）等。Discover信息根据需要采用定时发送和特定召唤2种方式。 1）定时发送。发送的时间间隔为l min，FTU收到召唤信息需要及时响应。同时，利用此信息作为心跳检测，检测相关FTU的运行状态，如果超过5次没有收到应答信息，则可以认为该FTu处于失电或运行停止状态。
2）特定召唤。Manager重新启动或新增加Manager后，由Manager主动触发发送，FTU收到 后及时响应，这种方式可以发现目前运行的所有FTU。
2.3注册
FTU收到Manager发布的Discover命令后，需要向Manager发送Register信息，包括名字、通信地址、信息模型配置版本号等。Manager根据收到的FTU的Register信息与本地存储的 FTU信息进行比较，以确定当前FTU的工作状态。
1）Manager本地存储的FTU信息库中没有发现新注册的FTU，则FTU为新增加的FTU， Manager在本地FTU信息库中增加相应的信息，下一步Manager需要读取FTU的模型信息。
2）Manager本地存储的FTU信息库中存在新注册的FTU，但是配置信息的版本号不同，Manager讀取FTU的模型信息，修改本地FTU信息库的信息。
3）Manager本地存储的FTU信息库中存在新注册的FTu，且版本信息相同，则Manager下一步直接读取FTU的实时信息即可。
3.结语
采用Discover/Register模型，利用配电主站的Discover命令和配电终端的 Register命令，新的配电终端上电后或配电终端的配置信息改变后能自动被配电主站检测到，实现了配电终 端的自动发现。 实现了自发现后，结合自描述功能、标准的信息模型和服务模型，即可实现即插即用，从而提高终端设备的智能化水平，推动智能配电网的建设。
[1]韩国政，徐丙垠.小电流接地故障选线和定位装置的IEC 61850信息建模[J].电力系统自动化，2011，35（5）：57—60.
[2]凌万水，刘东，陆一鸣，等.基于IEC 61850的智能分布式馈线自动化模型[J].电力系统自动化，2012，36（6）：90一95.
[3]石文江，冯松起，夏燕东.新型智能配电自动化终端自描述功能的实现[J].电力系统自动化，2012，36（4）：105—109.