綜述電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)自動(dòng)化測(cè)試

溫健龍

中圖分類號(hào)：TM712

摘要：本文講述電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)自動(dòng)化測(cè)試基本功能，并結(jié)合測(cè)試儀在工程應(yīng)用解決實(shí)際問題的案例，說明測(cè)試儀是一種快速準(zhǔn)確判斷自動(dòng)化通道故障的高效手段。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);通道;規(guī)約;遠(yuǎn)動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)

0引言

隨著電力行業(yè)的高速發(fā)展，電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)也得到了規(guī)模建設(shè)，且逐步占據(jù)了更加重要的地位。種類眾多的自動(dòng)化設(shè)備而帶來的復(fù)雜的電力規(guī)約，再加上方式多樣、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜的通信傳輸通道是電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)面臨的新形式。在這種新形式下如何對(duì)自動(dòng)化通道故障快速定位，實(shí)現(xiàn)通道資源的有效管理，如何確保電力自動(dòng)化系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)、及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中存在的隱患，這些都是調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)維護(hù)工程師會(huì)面臨的問題。

在自動(dòng)化系統(tǒng)中，遠(yuǎn)動(dòng)通道是連接主站與子站系統(tǒng)的一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)[3]，站端設(shè)備所采集的所有數(shù)據(jù)都要通過通道上傳給主站，供主站分析和使用。而主站對(duì)廠站設(shè)備的操作命令也是通過通道下達(dá)到變電站自動(dòng)化設(shè)備的。所以通道是連接主站與站端的神經(jīng)，遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)能否可靠穩(wěn)定地運(yùn)行，在很大程度上取決于遠(yuǎn)動(dòng)通道是否可以很好地工作。自動(dòng)化系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)，有效地維護(hù)它需要結(jié)合多種手段，不是單一的通道測(cè)試、單一的規(guī)約分析可以完成的。電力遠(yuǎn)動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)是一個(gè)綜合的測(cè)試系統(tǒng)，其具備從物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、規(guī)約層及應(yīng)用層的綜合測(cè)試能力。

1電力遠(yuǎn)動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)功能

該測(cè)試系統(tǒng)由便攜式測(cè)試儀和軟件測(cè)試平臺(tái)兩部分組成，如圖1所示，測(cè)試儀可獨(dú)立或與軟件測(cè)試平臺(tái)組合使用，測(cè)試儀與軟件平臺(tái)間采用高速的USB接口互連，數(shù)據(jù)可在兩個(gè)平臺(tái)間實(shí)時(shí)交互。便攜式測(cè)試儀采用32位處理器、實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)、超大液晶顯示、觸摸屏輸入，可獨(dú)立于軟件平臺(tái)進(jìn)行通道測(cè)試、誤碼測(cè)試、規(guī)約測(cè)試、模擬主站、模擬子站的初步測(cè)試，支持RS232、FSK模擬四線、RS485、RS422、CANBUS、以太網(wǎng)等多種數(shù)據(jù)接口，能滿足自動(dòng)化專業(yè)常用的各種通道測(cè)試需求。軟件測(cè)試平臺(tái)是基于windows操作系統(tǒng)的平臺(tái)軟件，與測(cè)試儀配合可方便地實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜測(cè)試、分析、存儲(chǔ)。

圖1遠(yuǎn)動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)組成

測(cè)試儀有通道測(cè)試、規(guī)約測(cè)試、模擬主站和模擬從站四大功能。同時(shí)采用手持測(cè)試和直觀的界面，給使用人員帶來極大的方便。

1.1通道測(cè)試功能

在通道測(cè)試功能方面，該系統(tǒng)集成了數(shù)字示波器功能，能直觀地看出對(duì)各種數(shù)字及模擬通道的信號(hào)完整性，如圖2所示，其中圖2 a）為手持測(cè)試儀界面，圖2 b)為軟件測(cè)試平臺(tái)界面。能夠測(cè)量模擬通道FSK調(diào)制信號(hào)的中心頻率、頻偏、信號(hào)真有效值、電平、數(shù)據(jù)傳輸波特率，能實(shí)時(shí)顯示被測(cè)通道信號(hào)波形，可放大、縮小、暫停顯示，并可存儲(chǔ)波形數(shù)據(jù)等。數(shù)字通道能測(cè)量信號(hào)幅度、傳輸波特率、波特率抖動(dòng)等。

a)手持測(cè)試儀測(cè)試界面b)軟件測(cè)試平臺(tái)界面

圖2通道測(cè)試功能界面

在誤碼測(cè)試方面，能有效地對(duì)各種數(shù)字及模擬通道進(jìn)行誤碼測(cè)試，量化通道傳輸質(zhì)量。支持誤碼(以比特為單位)測(cè)試、塊差錯(cuò)測(cè)試、誤碼秒測(cè)試和自定義測(cè)試等。

1.2規(guī)約分析功能

規(guī)約測(cè)試方面具備規(guī)約分析和報(bào)文捕獲兩大功能，如圖3所示，其中圖3 a）為手持測(cè)試儀界面，圖3 b)為軟件測(cè)試平臺(tái)界面。規(guī)約模塊具備良好的可擴(kuò)充性和接口規(guī)范性，支持IEC870-5-101、IEC870-5-103、IEC870-5-104、DISA、CDT、部頒CDT、DNP3.0、SC1801、XT9702等自動(dòng)化常用規(guī)約，并可根據(jù)需要靈活擴(kuò)充。

a)手持測(cè)試儀規(guī)約分析界面 b)軟件規(guī)約分析界面

圖3規(guī)約分析功能界面

1.3主站模擬

模擬主站可模擬主站全部四遙(遙信，遙測(cè)，遙控，遙脈)數(shù)據(jù)；可發(fā)送報(bào)文列表，功能強(qiáng)大；可手動(dòng)編輯報(bào)文發(fā)送；可模擬規(guī)約所規(guī)定的主站模式。主站模擬界面如圖4所示，其中圖4 a)為手持測(cè)試儀主站模塊模擬界面，b)為軟件主站模塊界面。

a)手持測(cè)試儀主站模塊界面 b)軟件主站模塊界面

圖4模擬主站功能界面

1.4從站模擬

模擬從站可通過配置數(shù)據(jù)庫靈活設(shè)定從站通訊參數(shù)、規(guī)約參數(shù)、工程數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)點(diǎn)號(hào)、數(shù)據(jù)描述、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)計(jì)算等；可模擬規(guī)約所規(guī)定的從站模式。模擬從站界面如圖5所示，其中圖5 a)為手持測(cè)試儀從站模塊模擬界面，b)為軟件從站模塊界面。

a)手持測(cè)試儀從站模塊界面b)軟件從站模塊界面

圖5模擬從站功能界面

2工程應(yīng)用

我局購置遠(yuǎn)動(dòng)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，多次用于故障快速定位、復(fù)雜通道故障原因分析和新建變電站自動(dòng)化設(shè)備投運(yùn)等工作，大大提高了故障定位速度和準(zhǔn)確性，提高了電力供電系統(tǒng)的產(chǎn)生效率。

2.1規(guī)約分析功能的應(yīng)用

在集控站的建設(shè)過程中，曾發(fā)生過一次主站能正常接收?qǐng)?bào)文，但前置程序解析后的遙測(cè)數(shù)據(jù)與子站始終不對(duì)應(yīng)的現(xiàn)象。經(jīng)主站和子站廠家共同檢查分析，均確認(rèn)各自配置正確，傳輸通道進(jìn)行環(huán)回測(cè)試也沒有誤碼，故障排查陷入僵局。自動(dòng)化專業(yè)拿出遠(yuǎn)動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)傳輸通道上進(jìn)行規(guī)約測(cè)試，發(fā)現(xiàn)子站發(fā)送的CDT遙測(cè)報(bào)文分重要遙測(cè)、次要遙測(cè)和一般遙測(cè)三部分傳送，而在主站前置程序上只有重要遙測(cè)部分，其他遙測(cè)數(shù)據(jù)均無法解析，導(dǎo)致主站與子站遙測(cè)不對(duì)應(yīng)。我們將規(guī)約測(cè)試結(jié)果告知廠家，修改規(guī)約配置文件后數(shù)據(jù)恢復(fù)正常。

2.2通道測(cè)試功能的應(yīng)用

某局曾發(fā)生過一起正常通訊的變電站將老舊的載波設(shè)備更換為先進(jìn)的光傳輸設(shè)備后，自動(dòng)化數(shù)據(jù)中斷的案例，通訊人員再三檢查也找不到原因。通訊人員采用常用的磁石話筒聽音，自動(dòng)化數(shù)據(jù)已送到通訊設(shè)備，確認(rèn)在改造前聽到的信號(hào)音與現(xiàn)在相同。于是我們用遠(yuǎn)動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，在通訊進(jìn)線端子處進(jìn)行規(guī)約測(cè)試，發(fā)現(xiàn)報(bào)文正常，至此故障排查陷入盲區(qū)。再次使用遠(yuǎn)動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行了通道測(cè)試，發(fā)現(xiàn)測(cè)試通道電平明顯偏低。最后發(fā)現(xiàn)自動(dòng)化出線端安裝有一個(gè)通道防雷器，在防雷器的進(jìn)線端測(cè)量通道電平在正常范圍，將通訊線臨時(shí)改接在防雷器前端后，主站端數(shù)據(jù)正常。利用通道測(cè)試功能，還曾經(jīng)成功排除一起遙控操作有時(shí)能成功有時(shí)不成功的案例，最后檢查的結(jié)果是因?yàn)樵撜静捎媚M通道，而主站端和子站端的頻偏設(shè)置不對(duì)應(yīng)，導(dǎo)致通道誤碼嚴(yán)重。

2.3誤碼分析功能的應(yīng)用

隨著綜合自動(dòng)化系統(tǒng)和集控主站系統(tǒng)的建設(shè)，我局所有直管變電站均已實(shí)現(xiàn)了無人值守，集控人員除例行巡視和檢修等一些特殊情況需到現(xiàn)場(chǎng)做安全措施外，大量的單一分合斷路器與調(diào)整分接頭的操作均通過遙控操作實(shí)現(xiàn)，但我們時(shí)常接到運(yùn)行人員的通知，某某站遙控操作不成功，但遙信遙測(cè)數(shù)據(jù)接收正常。有一段時(shí)間，龍馬集控就連續(xù)幾天發(fā)生某站遙控不能操作的現(xiàn)象，通訊人員進(jìn)行通道環(huán)回測(cè)試正常，我們檢查自動(dòng)化設(shè)備也是正常的，主站接收?qǐng)?bào)文正常，發(fā)送報(bào)文也是正確的。采用遠(yuǎn)動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，甩開兩端的自動(dòng)化設(shè)備，一端掛接遠(yuǎn)動(dòng)測(cè)試儀，一端環(huán)回，利用遠(yuǎn)動(dòng)測(cè)試儀的誤碼測(cè)試功能，導(dǎo)入一段從主站導(dǎo)出的通訊報(bào)文循環(huán)發(fā)送，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該通道有間斷性誤碼發(fā)生，進(jìn)一步縮小環(huán)回范圍，最終找到故障點(diǎn)在主站側(cè)通訊卡接端子的下行線接觸不良，導(dǎo)致下行通道間斷誤碼，最終影響了遙控。

2.4模擬主站/子站功能的應(yīng)用

該功能在新建變電站自動(dòng)化設(shè)備投運(yùn)前的通道調(diào)試中效果非常顯著，我們就曾經(jīng)使用該功能順利完成了好幾個(gè)調(diào)試時(shí)間很緊張的變電站的接入調(diào)試。在變電站投運(yùn)前，因多種因素導(dǎo)致投運(yùn)時(shí)間已確定，但光纖要隨輸電線路在投運(yùn)前的2天才能架設(shè)到位，光纖到站后還得給通訊人員預(yù)留通道調(diào)試時(shí)間，自動(dòng)化專業(yè)只能完成必須進(jìn)行的四遙試驗(yàn)，如果通道或規(guī)約出現(xiàn)問題，試驗(yàn)很難完成。我們配合廠家技術(shù)人員提前完成變電站當(dāng)?shù)睾笈_(tái)的所有試驗(yàn)，提前完成主站端圖形繪制、數(shù)據(jù)庫定義、圖庫關(guān)聯(lián)、通道配置等，將站端轉(zhuǎn)發(fā)表導(dǎo)入遠(yuǎn)動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，用遠(yuǎn)動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)模擬子站功能，完成了主站的模擬調(diào)試；在站端使用遠(yuǎn)動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的模擬主站功能，核對(duì)了通道配置、規(guī)約設(shè)置等。在通訊專業(yè)將通道完整移交給自動(dòng)化專業(yè)后，我們只用了一天時(shí)間就在主站端對(duì)所有設(shè)備進(jìn)行了一次真實(shí)的四遙試驗(yàn)，保證了該站的按期正常投運(yùn)。

上述故障，如沒有遠(yuǎn)動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，單憑萬用表和人工經(jīng)驗(yàn)是很難及時(shí)準(zhǔn)確排除故障、找到原因的?？梢娺h(yuǎn)動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中十分有價(jià)值。

3結(jié)論

遠(yuǎn)動(dòng)通道是變電站自動(dòng)化系統(tǒng)與調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)聯(lián)系的紐帶[3]，也是自動(dòng)化系統(tǒng)的生命線，如何確保生命線的暢通成為自動(dòng)化專業(yè)和通訊專業(yè)都需要面臨的一項(xiàng)艱巨任務(wù)，遠(yuǎn)動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)在遠(yuǎn)動(dòng)通道故障快速定位、通道復(fù)雜故障分析測(cè)試、自動(dòng)化設(shè)備投運(yùn)預(yù)驗(yàn)收等環(huán)節(jié)都起到了舉足輕重的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉連浩,劉亮華,沈增暉.基于IEC104規(guī)約的電力遠(yuǎn)動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].現(xiàn)代計(jì)算機(jī),2008(5):107-109.

[2]陳少中,武建華.遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約測(cè)試及故障分析系統(tǒng)[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2009(B07):147-149.

[3]歐陽啟建.對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)通道檢測(cè)和處理的探討[J].農(nóng)村電氣化,2010(3):39-40.

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請(qǐng)用PDF形式查看。