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研究生:何雋堯
研究生(外文):Chun-yao Ho
論文名稱:DNP3與IEC 61850閘道器實作
論文名稱(外文):Implementation of DNP3 and IEC 61850 Gateway
指導教授:蔡孟伸蔡孟伸引用關係
口試委員:范建誼王金墩
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:自動化科技研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
畢業學年度:104
語文別:中文
中文關鍵詞:閘道器
外文關鍵詞:IEC 61850DNP3
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智慧電網的建置是引入綠色能源的一大前提,為了能更有效率的使用綠色能源,許多先進國家都已經實裝了各式規模不等的智慧型電網,在這些不同的電網之中,以美國為首的智慧電網採用的是Westronic公司所開發的DNP3規格,而歐洲各國所使用的智慧電網則多遵循IEC 61850的規範。
台灣的智慧電網尚處於起步階段,雖然台灣絕大部分的變電站是使用美制的DNP3協定,但是基於廣納新興技術的立場,在建立智慧電網的過程中難免會接觸到使用歐洲規範IEC 61850的智慧型電力裝置。為了因應這種狀況,一個能讓DNP3與IEC 61850之間彼此互通的閘道器就顯得非常重要。本論文透過研究DNP3與IEC 61850兩者協定之間的異同,找尋兩者之間能彼此對應的關係,開發出具有雙向映射功能的DNP3與IEC 61850閘道器,讓兩個協定之間的設備與程式能互相讀取資料,下達控制命令和接受事件回報。本論文最後使用wireshark進行封包擷取以達到驗證映射功能。
  Building smart grid is the major premise of green-energy-implementation. Many developed countries have built various sizes of smart-grids to increase the efficiency of using green energy. Among all this smart-grids, most of the American-smart-grids are following the DNP3 standard; while the Europe-smart-grids, by contrast, are following the IEC 61850 standard.
  The development of Smart-grid in Taiwan is in its beginning stage. Most of the substations are using DNP3 protocol. But in the consideration of using new technologies, it’s very likely to use the IEC 61850 intelligent electronic devices co-exist with the DNP3 devices in the same substation. In this case, a gateway can fulfill DNP3 & IEC 61850 protocol requirements become a very important issue.
  In this thesis, the differences between DNP3 and IEC 61850 were studied. A method that is capable of mapping both standards was proposed. This mapping method is used to develop the two-way DNP3 & IEC 61850 gateway. The developed gateway allows the DNP3 and IEC 61850 devices can poll data from one to another through this gateway. Besides polling data, this gateway can also mapping control command and event report. At last, Wireshark is used to capture packets in order to verify the correctness of the mapping function.
中文摘要 I
英文摘要 II
誌 謝 IV
第 1 章 緒論 1
1.1 研究背景與目的 1
1.2 論文架構 2
第 2 章 通訊協定規範 3
2.1 DNP3通訊協定 3
2.1.1 DNP3傳輸模型 3
2.1.1.1 應用層 4
2.1.1.2 偽傳輸層 5
2.1.1.3 資料鏈結層 6
2.1.2 DNP3資料點 7
2.1.3 DNP3事件與自發回報 9
2.2 IEC 61850通訊協定 12
2.2.1 虛擬化和物件導向建模 12
2.2.2 IEC 61850資料交換模型 16
2.2.2.1 資料輸入模型 16
2.2.2.2 資料輸出模型 18
2.2.3 資料集與事件回報 19
2.3 IEC 61850與DNP3之異同 21
第 3 章 資料點映射 22
3.1 61850資料輸入點映射DNP3 23
3.1.1 61850資料品質(q)映射至DNP3物件旗標( obj flag) 26
3.1.2 61850其餘的資料輸入點映設至DNP3 28
3.2 61850資料輸出點映射至DNP3 33
3.3 61850 事件回報映射至DNP3自發回應 37
3.3.1 61850事件回報模型 37
3.3.2 DNP3自發回應設定 41
3.3.3 事件映射方式 42
3.4 DNP3 資料陣列讀控映射至 61850 44
3.5 DNP3 資料陣列事件映射至61850回報 49
第 4 章 實驗結果與驗證 52
4.1 61850 MMS SERVER TO DNP3 MASTER 閘道器 52
4.1.1 閘道器程式架構 53
4.1.2 連結測試 55
4.1.3 待解決的問題 67
4.2 DNP3 OUTSTATION TO 61850 CLIENT 閘道器 70
4.2.1 閘道器程式架構 71
4.2.2 連結測試 72
4.2.3 待解決的問題 84
第 5 章 結論與未來展望 85
[1]IEEE, “ieee standard for electric power systems communications distributed network protocol dnp3”, 2010
[2]IEC, “IEC 61850-7-1 Communication networks and systems in substations Part 7-1:Basic communication structure for substation and feeder equipment –Principles and models”, 2003
[3]IEC 61850 Standard In Details, 取自網址: http://www.csanyigroup.com/iec-61850-standard-in-details-1
[4]IEC, “IEC 61850-7-3 Communication networks and systems in substations Part 7-3: Basic communication structure for substation and feeder equipment –Common data classes”, 2003
[5]IEC, “IEC 61850-8-1 Communication networks and systems in substations Part 8-1: Specific Communication Service Mapping (SCSM) –Mappings to MMS (ISO 9506-1 and ISO 9506-2)and to ISO/IEC 8802-3”, 2004
[6]IEC, “IEC 61850-7-2 Communication networks and systems in substations Part 7-2: Basic communication structure for substation and feeder equipment –Abstract communication service interface (ACSI)”, 2003
[7]IEC, “IEC 61850-7-4 Communication networks and systems in substations Part 7-4: Basic communication structure for substation and feeder equipment – Compatible logical node classes and data classes”, 2003
[8]ITU, ” Information technology -- Open Systems Interconnection -- Connection-oriented protocol for the Association Control Service Element: Protocol specification (ISO 8650-1)”, 1996
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