多規(guī)約分析測試系統(tǒng)在500kV集控中心的研發(fā)與應用

萬曉光，張英慧，郭美志，劉獻偉

（1.冀北電力檢修分公司，北京 102488；2.華北電力大學，北京 102206）

1 配備多規(guī)約分析測試系統(tǒng)的必要性

目前，某電力檢修分公司所轄19座500kV變電站的遠動終端系統(tǒng)（RTU）和監(jiān)控系統(tǒng)都已接入集控中心的主站系統(tǒng)。該主站系統(tǒng)已成為確保華北區(qū)域電網安全、穩(wěn)定、經濟運行的重要支撐平臺。其功能及其作用已成為電網調度運行管理不可或缺的重要手段。

在國內，一套主站系統(tǒng)要接收數十個變電站的遠動數據。目前，接入公司集控中心主站系統(tǒng)的遠動設備中，既有計算機監(jiān)控系統(tǒng)，又有傳統(tǒng)的RTU；傳輸遠動規(guī)約既有IEC870-5-101，IEC870-5-104，又有CDT等規(guī)約，這無疑對主站系統(tǒng)接收各RTU信息，以及在日常運行維護和遠動故障處理方面帶來困難。對于任一變電站遠動信息故障或異常，維護人員往往只能從廠站端遠動設備、遠動信道到主站系統(tǒng)等各個環(huán)節(jié)進行逐一排查，才能找到故障原因。即使在廠站遠動設備與主站系統(tǒng)通信正常的情況下，又可能會出現(xiàn)個別遙測量跳變、遙信值抖動等情況，干擾工作人員對故障的判斷，影響故障處理時間。

另外，變電站現(xiàn)場通信數據以抽象的數據流形式存在，它就像一個“黑匣子”，看不見，也摸不著，是運行維護的盲點。遇到故障時，運行維護人員對變電站現(xiàn)場數據的分析往往無從下手，即使判斷為廠站遠動設備問題，又無法提供強有力的證據來說明。

因此，自動化的運行人員迫切希望有一套先進的遠動規(guī)約分析測試系統(tǒng)，能快速準確地對故障進行診斷，盡量縮短故障時間，確保EMS的安全。為此，結合生產實際研發(fā)了一套多規(guī)約分析測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)已通過部分性能測試，并投入使用。

2 多規(guī)約分析測試系統(tǒng)的系統(tǒng)結構與功能

2.1 多規(guī)約分析測試系統(tǒng)的工作原理

多規(guī)約分析測試系統(tǒng)以Windows XP和Microsoft visual studio 2005數據庫作為技術平臺，采用成熟的開發(fā)工具C++，可安裝在便攜式筆記本或PC服務器上，人機界面比較友好。系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

圖1 多規(guī)約分析測試系統(tǒng)原理圖

軟件系統(tǒng)設計中針對不同的規(guī)約特點，對不同規(guī)約的公共信息進行提取，按不同的幀類型進行分類，實現(xiàn)軟件對規(guī)約的兼容性；對存入數據庫的實時數據，以7天為一個采樣周期，對數據庫的歷史數據進行更新。變電站與主站之間通信的抽象數據通過“監(jiān)視服務器”以一種可視化、簡潔化的界面形式顯示出來。模擬通道偵聽裝置可同時支持8路模擬通信的實時監(jiān)視，通過對監(jiān)視服務器進行“規(guī)約類型”、“通信方式”、“波特率”等關鍵參數的設置，實現(xiàn)對通道實時數據和故障報警數據的解析顯示和實時存儲，用戶可以隨時調出當前數據，并可按時間對歷史數據進行查詢，完成故障點的定位。

2.2 多規(guī)約分析測試系統(tǒng)的系統(tǒng)構成

多規(guī)約分析測試系統(tǒng)的系統(tǒng)構成如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)結構示意圖

系統(tǒng)主要設備如下：

（1）1臺模擬通道偵聽裝置WIZARD018-IV；

（2）1臺網絡通道偵聽裝置NETLISTEN-Server；

（3）1對網絡接入設備104 Network Linker 0902 A/B；

（4）1臺網絡交換機華為16口；

（5）1臺監(jiān)視服務器。

2.3 多規(guī)約分析測試系統(tǒng)的系統(tǒng)接線

各設備均為標準U制設備，可采用組屏方式安裝。

模擬通道接線為活動式接線，系統(tǒng)出口為端子式接口，對端接口依實際需要確定。

網絡接線為固定式接線，接入原理如圖3所示。

圖3 偵聽系統(tǒng)連接原理圖

其中，LINK A和LINK B均為無源設備，與原系統(tǒng)連接采用物理直連，可以確保原系統(tǒng)正常。

2.4 多規(guī)約分析測試系統(tǒng)的功能

RTU傳送遠動信息的通信方式，可分為同步和異步兩種方式，公司所轄變電站的遠動信息傳輸規(guī)約為POLLING和CDT部頒兩種規(guī)約，因此要求遠動規(guī)約分析測試系統(tǒng)應能接收與處理各種通信方式和遠動信息傳輸規(guī)約的RTU信息。

2.4.1 仿真EMS主站主控功能

當為主控時，通過該系統(tǒng)的PC串行口經由調制解調器與廠站的遠動設備進行通信。此時，該系統(tǒng)仿真EMS主站功能主要包括以下方面。

（1）命令下發(fā)及實時數據的接收。該功能以自動、單步或批量執(zhí)行模式下發(fā)遙控操作來實現(xiàn)與終端設備的通信，同時，接收來自廠站遠動設備RTU上行的遠動數據，并對報文進行類型標示、傳送原因、信息體地址及信息內容等的解析。即使是錯誤的報文，也能進行分析，并指出錯誤所在。

（2）對通信內容的記錄和查詢。該功能既可對遠動的各種通信規(guī)約下發(fā)的命令及回答的信息進行全記錄，又可根據工作人員的設置，對遙信變位事件、SOE事件、RTU報告事件、AGC事件、遙控事件等進行分門別類的記錄，并形成文本文件。每個文本文件的文件名均帶有該廠站名及記錄時間，方便用戶快速查詢。

（3）通道質量測試。提供通信信道測試功能，包括開環(huán)測試和自環(huán)測試兩種手段。開環(huán)測試時，系統(tǒng)通過校驗來自RTU的信息，進行字節(jié)測試；自環(huán)測試時，系統(tǒng)通過發(fā)送特征碼序列，分析發(fā)送及接受字節(jié)，進行字節(jié)測試。

2.4.2 仿真EMS主站偵聽功能

當為偵聽功能時，作為第三方設備，只需將該系統(tǒng)的一對接收或發(fā)送線并接到遠動通道的接收或發(fā)送端，則可對主站的下行報文或廠站的上行報文進行在線跟蹤分析，提供雙方系統(tǒng)對于規(guī)約通信范疇的分析報告。在偵聽情況下，該系統(tǒng)不能下發(fā)命令。

2.4.3 仿真遠動終端設備的功能

仿真?zhèn)鹘y(tǒng)四線遠動通道的RTU發(fā)送多種規(guī)約的報文，同時，又可修改RTU發(fā)送的遙測及遙信值，并可對與主站的通信報文進行實時監(jiān)視及保存。此外，該系統(tǒng)還具有以下功能。

（1）數據顯示。具有友好的交互式人機界面等維護手段，從其顯示屏上（CRT），可以監(jiān)視各RTU傳送到主站的信息報文，也可以監(jiān)視主站下發(fā)RTU的信息報文，顯示的信息可以是原始數據，也可以是轉換后的工程量。

（2）遠動信息管理。借助EXCEL工具軟件，提供遠動信息資料管理功能，借助EXCEL提供的功能實現(xiàn)對遙信量、遙測量、遙控量、遙調量的統(tǒng)計、分析、查詢、打印等功能。同時，記錄遠動設備類型、規(guī)約類型、通道類型、通信速率等管理型信息。

3 多規(guī)約分析測試系統(tǒng)的實際應用

3.1 日常運行維護中的應用

各變電站定期進行遙控、遙信傳動實驗是遠動工作的重要內容，但已投入生產運行的變電站的遠動信號發(fā)生故障與異常是常有的現(xiàn)象。通過多規(guī)約分析測試系統(tǒng)可以快速判斷出是廠站設備、遠動故障，還是EMS主站故障。該多規(guī)約分析測試系統(tǒng)的通信規(guī)約包括CDT、IEC101、IEC104等規(guī)約，系統(tǒng)用戶界面如圖4所示。

2011年，集控中心工作人員在對某變電站設備進行遙控操作時，屢次出現(xiàn)“預置不成功”問題，檢查該設備的點號、通道設置后均末發(fā)現(xiàn)問題，打開遠動規(guī)約分析測試系統(tǒng)抓取報文時發(fā)現(xiàn)收到下發(fā)的報文誤碼非常多，正常的CDT規(guī)約的同步字為EB90EB90EB90EB90，而收到的下發(fā)校時命令卻是FB90、DB90、EB90等字符，報文內容無法閱讀，但在站內做自環(huán)測試后，自發(fā)自收問題仍然存在，證明通道從主站到站內是沒有問題的，通道線路檢查亦正常，但故障依舊，只能懷疑遠動裝置了，通過對遠動裝置反復檢查，終于找出問題所在，并及時解決問題。

另外，當主站收到的遠動數據出現(xiàn)異常時，比如遙測量跳變或遙信量誤動和頻繁抖動，可使用這套測試系統(tǒng)的偵聽功能，對主站與廠站設備之間的通信進行一段時間的偵聽，并將有關的變化遙測 (跳變范圍由運行人員根據實際情況而定)及遙信變位信息全部記錄下來，運行人員可對這些記錄文件進行查詢分析，判斷故障根源，為正確排障提供依據。

3.2 在基建驗收中的應用

任何新建或擴建工程的廠站遠動設備或電能量采集器，在正式投運之前，都要多次進行調試及信息的核對。在未使用這套系統(tǒng)之前，直接將新建或擴建工程的廠站自動化設備直接與主站系統(tǒng)聯(lián)接，通過前置機（其操作系統(tǒng)為UNIX）對其進行調試。但在調試過程中，由于主站只有兩臺前置機，在有多個廠站設備需要同時進行調試會造成“調試沖突”；另外，在進行信息的核對過程中，由于廠站所有的遙信都要進行分合閘的聯(lián)動試驗，遙測都要加載各種類型的模擬量，因而主站告警窗必然會產生大量的遙信告警及SOE，甚至引起事故追憶，對主站的正常運行構成威脅。而使用這套測試系統(tǒng)進行調試及信息的核對時，不存在“調試沖突”，只要裝有該軟件的PC，就能進行調試。由于該系統(tǒng)具有捕捉報文、存儲報文的功能，能方便地將主站與廠站設備的通信報文記錄保存下來，便于有關人員對其進行分析，找出錯誤所在，及時要求設備廠商的調試人員對程序做出修改，縮短了調試時間。因而可見，使用這套測試系統(tǒng)進行基建工程方面的調試，既可以提高工作效率，縮短調試時間，又能減少對主站正常運行的干擾及沖擊。

4 結束語

多規(guī)約分析測試系統(tǒng)在集控中心投入使用以來，在準確診斷、快速解決實時遠動信息的故障與異常等方面，節(jié)省了故障處理時間，節(jié)約了成本效益，已經成為自動化人員進行維護、調試時不可缺少的工具。當然，該系統(tǒng)在功能方面還有很大的改善空間，通過維護人員和開發(fā)人員的共同努力，必將使該系統(tǒng)功能更加完善，為電網安全、穩(wěn)定、優(yōu)質運行提供保障。

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