變電站廠站端遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備的檢測(cè)

吳棟萁，陸承宇，杜奇?zhèn)?/p>

（1.浙江省電力試驗(yàn)研究院，杭州 310014； 2.浙江省電力公司， 杭州 310007）

省電力公司技術(shù)監(jiān)督工作近年來(lái)一直強(qiáng)調(diào)要監(jiān)督關(guān)口前移，將事后治理轉(zhuǎn)變?yōu)樘崆胺婪丁８鶕?jù)調(diào)控一體化模式下變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行需求，結(jié)合多年來(lái)在變電站監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)監(jiān)督工作中積累的大量信息和數(shù)據(jù)，在自動(dòng)化技術(shù)監(jiān)督工作中開展了針對(duì)調(diào)控一體化模式下的關(guān)鍵支撐設(shè)備“廠站端遠(yuǎn)動(dòng)工作站”的檢測(cè)，以規(guī)范功能、發(fā)現(xiàn)不足，主動(dòng)消除設(shè)備投入運(yùn)行后的隱患。

1 開展廠站端遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備檢測(cè)的必要性

廠站端遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備作為變電站與調(diào)度主站間的信息交互設(shè)備，其重要性不言而喻。對(duì)廠站端遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備開展檢測(cè)的必要性主要體現(xiàn)在：

（1）調(diào)控一體化帶來(lái)的不僅是調(diào)度運(yùn)行管理模式的變革，同時(shí)也對(duì)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備，特別是廠站端遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備的穩(wěn)定性、可靠性及性能指標(biāo)提出了更高的要求。傳統(tǒng)的變電站有人值班運(yùn)行模式下，調(diào)度端不直接對(duì)操作對(duì)象進(jìn)行遙控操作，而是下發(fā)操作令后由運(yùn)行人員在變電站完成操作和監(jiān)視，因此需要上送至調(diào)度端的信息較少，一般僅包括一次設(shè)備狀態(tài)、潮流數(shù)據(jù)及一些重要的繼電保護(hù)告警信號(hào)，下行控制對(duì)象數(shù)量也極少。調(diào)控一體化模式下，對(duì)變電站所有一、二次設(shè)備的控制操作均在調(diào)度端遠(yuǎn)方遙控實(shí)現(xiàn)，需要廠站端遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備將海量的一、二次設(shè)備實(shí)時(shí)信息及時(shí)、準(zhǔn)確、可靠地上送至調(diào)度端，同時(shí)接收和轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度端下達(dá)的遙控指令。以典型配置的500 kV變電站為例，保守估算需要上送至調(diào)度端的遙信和遙測(cè)信息量將分別超過(guò)6000點(diǎn)和2000點(diǎn)，遙控對(duì)象超過(guò)300個(gè)，是傳統(tǒng)運(yùn)行模式下上送信息和遙控對(duì)象數(shù)量的十倍甚至十幾倍。導(dǎo)致遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表的容量急劇擴(kuò)大，因而對(duì)廠站端遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備的軟/硬件性能提出了更高的要求。

（2）浙江電網(wǎng)廠站端遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備總體運(yùn)行正常，但大部分已投運(yùn)遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備的軟/硬件配置是按常規(guī)變電站運(yùn)行工況設(shè)計(jì)的，并未考慮高負(fù)荷、高實(shí)時(shí)、高可靠、高穩(wěn)定的遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸需求，因此其軟/硬件性能是否能滿足調(diào)控一體化實(shí)際運(yùn)行需求必須通過(guò)測(cè)試才能確定。

（3）浙江電網(wǎng)仍有部分廠家的廠站端遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備的規(guī)約通信程序設(shè)計(jì)不夠規(guī)范，導(dǎo)致實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中易出現(xiàn)遠(yuǎn)動(dòng)通信故障。技術(shù)監(jiān)督統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2010年廠站端遠(yuǎn)動(dòng)通信中斷占遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備故障總數(shù)的57%，其中大部分原因是規(guī)約通信程序的編寫沒(méi)有嚴(yán)格依據(jù)遠(yuǎn)動(dòng)通信規(guī)約標(biāo)準(zhǔn)，造成規(guī)約兼容性問(wèn)題。

2 廠站端遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備檢測(cè)內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題，重點(diǎn)對(duì)廠站端遠(yuǎn)動(dòng)裝置的硬件性能指標(biāo)和IEC 104規(guī)約一致性做了測(cè)試。

（1）硬件性能測(cè)試主要是模仿在調(diào)控一體化模式下，多主站多IP地址同時(shí)對(duì)廠站端遠(yuǎn)動(dòng)裝置進(jìn)行大負(fù)荷率數(shù)據(jù)召喚操作。為驗(yàn)證遠(yuǎn)動(dòng)裝置性能是否能滿足未來(lái)10年內(nèi)變電站遠(yuǎn)動(dòng)通信需求，測(cè)試環(huán)境采用了大容量多轉(zhuǎn)發(fā)表模式，即1個(gè)遠(yuǎn)動(dòng)裝置含10張獨(dú)立遠(yuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)表，分別對(duì)應(yīng)10個(gè)調(diào)度主站；每張轉(zhuǎn)發(fā)表包含8 192個(gè)遙信、4 096個(gè)遙測(cè)及256個(gè)主變分接頭數(shù)據(jù)信息。測(cè)試時(shí)由10個(gè)仿真主站同時(shí)對(duì)該遠(yuǎn)動(dòng)裝置進(jìn)行反復(fù)不間斷全站數(shù)據(jù)總召喚，并持續(xù)48 h。期間檢查遠(yuǎn)動(dòng)裝置運(yùn)行工況是否正常，是否出現(xiàn)非法報(bào)文、報(bào)文丟失或失去響應(yīng)等異常工況，并同步檢測(cè)遠(yuǎn)動(dòng)裝置的CPU負(fù)荷率和內(nèi)存占用率。

（2）IEC 104規(guī)約一致性測(cè)試是對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)裝置104規(guī)約通信程序的協(xié)議規(guī)范性進(jìn)行測(cè)試，包含3部分內(nèi)容，分別是鏈路層通信機(jī)制規(guī)范性和健壯性測(cè)試、應(yīng)用層報(bào)文語(yǔ)法規(guī)范性測(cè)試和ASDU支持范圍測(cè)試，檢測(cè)依據(jù)是DL/T 634.5104-2002/IEC 60870-5-104:2000《遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備及系統(tǒng)第5-104部分:傳輸規(guī)約采用標(biāo)準(zhǔn)傳輸協(xié)議子集的IEC 60870-5-101網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)》和DL/T 634.5101-2002《華東電網(wǎng)執(zhí)行細(xì)則》，其中鏈路層通信機(jī)制規(guī)范性、健壯性測(cè)試是重點(diǎn)測(cè)試內(nèi)容。

3 測(cè)試過(guò)程及發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題

本次測(cè)試對(duì)象包括南瑞科技、南瑞繼保、國(guó)電南自、北京四方、許繼電氣、深圳南瑞、創(chuàng)維ABB、西門子公司等8個(gè)廠家共10個(gè)型號(hào)的廠站端遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備，基本涵蓋了浙江電網(wǎng)220 kV及以上電壓等級(jí)變電站使用或上述廠家目前在售的主流型號(hào)。經(jīng)過(guò)測(cè)試，主要發(fā)現(xiàn)以下問(wèn)題：

（1）個(gè)別廠家遠(yuǎn)動(dòng)裝置的軟/硬件配置無(wú)法滿足調(diào)控一體化模式下高負(fù)荷、高實(shí)時(shí)、高可靠、高穩(wěn)定的遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸需求。其中硬件配置問(wèn)題具體表現(xiàn)在：CPU主頻較低導(dǎo)致數(shù)據(jù)處理能力低下；運(yùn)行內(nèi)存容量偏小，無(wú)法加載多張大容量轉(zhuǎn)發(fā)表；電子盤容量太小，無(wú)法存儲(chǔ)多張大容量轉(zhuǎn)發(fā)表文件。

軟件配置問(wèn)題主要體現(xiàn)在：轉(zhuǎn)發(fā)表容量上限值設(shè)定太小，大大低于調(diào)控一體化模式下對(duì)遙信、遙測(cè)、遙控信息數(shù)量的實(shí)際需求；獨(dú)立轉(zhuǎn)發(fā)表數(shù)量上限值設(shè)定太小，個(gè)別廠家最多只支持4張。裝置硬件性能較弱是造成軟件配置問(wèn)題的根源，僅通過(guò)修改軟件提高轉(zhuǎn)發(fā)表數(shù)量和容量上限已無(wú)法解決問(wèn)題，必須對(duì)軟/硬件同步升級(jí)。

（2）各廠家產(chǎn)品均存在規(guī)約通信程序編寫不規(guī)范、不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)那闆r，未嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)。例如，某廠家的104通信程序是從101通信程序加了TPC/IP封裝后移植過(guò)來(lái)的，一些ASDU報(bào)文仍采用101規(guī)約文本的格式，而未采用104規(guī)約標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定格式。還有廠家對(duì)于遙控選擇-執(zhí)行流程未嚴(yán)格檢驗(yàn)，對(duì)遙控令不作判斷就無(wú)條件轉(zhuǎn)發(fā)至間隔層，將選擇-執(zhí)行保護(hù)機(jī)制交由間隔層裝置保證，沒(méi)有遙控選擇-執(zhí)行超時(shí)自動(dòng)撤銷機(jī)制等。

（3）部分廠家對(duì)異常報(bào)文的響應(yīng)機(jī)制不合理，容易造成頻繁斷鏈或斷鏈后無(wú)法重連的情況。

（4）各廠家通信程序都不同程度存在部分104規(guī)約功能缺失現(xiàn)象，即廠家程序?qū)鹘y(tǒng)運(yùn)行模式下會(huì)用到的ASDU支持較好，而對(duì)調(diào)控一體化模式下可能會(huì)用到的ASDU不支持或支持度較差。例如對(duì)于調(diào)控一體化模式下程序化操作需要用到的遙設(shè)命令A(yù)SDU和文件傳輸命令A(yù)SDU，不少?gòu)S家的設(shè)備根本無(wú)法識(shí)別，對(duì)帶時(shí)標(biāo)遙控命令A(yù)SDU的支持度也較差。

（5）部分廠家對(duì)于裝置程序版本的管理有待完善。個(gè)別廠家雖然在測(cè)試過(guò)程中對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題通過(guò)修改源程序予以整改，但該型號(hào)其他裝置仍使用整改前的程序，問(wèn)題并沒(méi)得到解決。

（6）各廠家為保證與主站系統(tǒng)的兼容性，犧牲了程序的規(guī)范性。原因在于調(diào)度主站系統(tǒng)程序不規(guī)范，如果主站程序的編寫未嚴(yán)格遵循規(guī)約標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的規(guī)定，廠站端遠(yuǎn)動(dòng)裝置程序即使編寫非常規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)，也有可能與主站端通信失敗或通訊異常。由于主站系統(tǒng)的強(qiáng)勢(shì)地位，造成廠站端遠(yuǎn)動(dòng)裝置只能采用遷就和兼容主站程序的方式。同一個(gè)廠站端遠(yuǎn)動(dòng)裝置為了能兼容多個(gè)主站系統(tǒng)廠家的不規(guī)范主站程序，只能盡可能地加大程序的兼容性，由此帶來(lái)了更大的不穩(wěn)定性。

本次測(cè)試時(shí)，各設(shè)備廠家均派出了研發(fā)人員全程配合，對(duì)于測(cè)試中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，由研發(fā)人員現(xiàn)場(chǎng)修改源程序后重新進(jìn)行測(cè)試。通過(guò)本次測(cè)試，發(fā)現(xiàn)和消除了很多程序上的缺陷和隱患，對(duì)提高遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備穩(wěn)定性和可靠性、減少遠(yuǎn)動(dòng)裝置故障率起到了積極的作用。

4 結(jié)語(yǔ)

自動(dòng)化技術(shù)監(jiān)督工作應(yīng)將遠(yuǎn)動(dòng)裝置的測(cè)試工作納入規(guī)范化、常態(tài)化機(jī)制，通過(guò)日常監(jiān)督工作了解遠(yuǎn)動(dòng)裝置的突出問(wèn)題和實(shí)際需求，進(jìn)一步開展以下工作：

（1）收集分析日常運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的異常數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)檢測(cè)腳本，不斷提高檢測(cè)的針對(duì)性。

（2）針對(duì)新增的功能和性能需求，擴(kuò)展檢測(cè)內(nèi)容。

（3）長(zhǎng)期監(jiān)視入網(wǎng)設(shè)備的軟/硬件變更情況，及時(shí)開展對(duì)新設(shè)備、新版本的檢驗(yàn)。

[1]DL/T 634.5104-2009遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備及系統(tǒng) 第5-104部分：傳輸規(guī)約采用標(biāo)準(zhǔn)傳輸協(xié)議集的IEC 60870-5-101網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)[S].北京：中國(guó)電力出版社，2009.

[2]DL/T 634.5101-2002遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備及系統(tǒng) 第5-101部分：傳輸規(guī)約基本遠(yuǎn)動(dòng)任務(wù)配套標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國(guó)電力出版社，2003.