智能變電站遙控失敗案例分析

劉慧 黃凱

摘 要：本文介紹了104遙控報文的幀結(jié)構(gòu)和MMS報文的讀取方法，以一起調(diào)度主站遙控失敗案例分析如何通過解讀報文處理遙控故障，以及軟件PCS-Gateway遠(yuǎn)動調(diào)試方法，并總結(jié)常見遙控失敗的原因，以期為今后工作的開展提供借鑒。

關(guān)鍵詞：104遙控報文；MMS報文；PCS-Gateway

中圖分類號：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）17-0047-04

Analysis of Remote Control Failure of Intelligent Substation

LIU Hui HUANG Kai

Abstract： This paper introduced the frame structure of the 104 telecontrol message and the reading method of MMS message. In order to dispatch the remote control failure case of the main station， the paper analyzed how to handle the remote control failure by reading the message， and the software PCS-Gateway telecontrol debugging method， and summarized the reasons for the common remote control failure， in order to provide reference for the future work.

Keywords：104 remote control message；MMS message；PCS-Gateway

隨著越來越多智能變電站的投運及常規(guī)變電站的改造升級，智能變電站逐漸普及，變電站開關(guān)、變壓器分接頭調(diào)節(jié)、GIS刀閘等設(shè)備的操作多由調(diào)度遙控操作完成。遙控操作在優(yōu)化電網(wǎng)運行方式、處理緊急故障事故和保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行等方面發(fā)揮著不可替代的作用。但在實際運行過程中，遙控操作不成功的現(xiàn)象時有發(fā)生。因此，遙控操作失敗后能進(jìn)行準(zhǔn)確分析判斷，快速查找定位故障，消除隱患，使遙控操作繼續(xù)執(zhí)行顯得更加重要[1]。

1 104遙控報文

目前，主站與廠站間信息傳輸?shù)闹饕侄问蔷W(wǎng)絡(luò)通信模式，基于網(wǎng)絡(luò)通信方式的IEC60870-5-104電力網(wǎng)絡(luò)通信規(guī)約為主站與子站間進(jìn)行電力信息傳輸提供了一套完善的通信協(xié)議，因其靈活、簡單、經(jīng)濟的優(yōu)勢，在電力系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。因此，掌握104規(guī)約對電力自動化系統(tǒng)和設(shè)備的運行維護有著重要意義[2]。

1.1 104遙控報文的幀結(jié)構(gòu)

104遙控報文的幀結(jié)構(gòu)如表1所示。

注：其中傳送原因：6表示激活；7表示激活確認(rèn)；8表示停止激活；9表示停止激活確認(rèn)；0A表示激活結(jié)束。

其中品質(zhì)描述DCO格式如表2所示。

DCO：=CP8{DCS，QOC}。

DCS：=雙點遙控狀態(tài)，bit1--bit2。

<0>：=不允許，<1>：=OFF，開，<2>：=ON，合，<3>：=不允許。

QOC：=bit3--bit8（QU，S/E）。

QU：=遙控輸出方式，bit3--bit7<0～31>。<0>：=執(zhí)行，<1>：=選擇。

1.2 104遙控報文解析

一個完整的遙控報文流程包括4部分：遙控選擇激活、遙控選擇確認(rèn)、遙控執(zhí)行激活和遙控執(zhí)行激活確認(rèn)[3]。

主站發(fā)送遙控/遙調(diào)選擇命令（傳送原因為6，S/E=1），子站返回遙控/遙調(diào)返校（傳送原因為7，S/E=1）；主站下發(fā)遙控/遙調(diào)執(zhí)行命令（類型標(biāo)識為46/47，傳輸原因為6，S/E=0），子站返回遙控/遙調(diào)執(zhí)行確認(rèn)（傳輸原因為7，S/E=0）。當(dāng)遙控/遙調(diào)操作執(zhí)行完畢后，子站返回遙控/遙調(diào)操作結(jié)束命令（傳送原因為10，S/E=0）。

具體遙控報文解析如下。

報文：68 0E 04 00 0A 00 2E 01 06 00 01 00 01 60 00 82

解析：（遙控選擇激活）。類型標(biāo)識：2EH，雙點遙控；可變結(jié)構(gòu)限定詞：01H，1個信息字；傳送原因：0600H，遙控激活；公共地址：0100H；信息體地址：016000H，第一個遙控點；信息體元素：82H，即1000 0010，S/E=1，為遙控選擇，DCS=2，為遙控合。

報文：68 0E 0A 00 06 00 2E 01 07 00 01 00 01 60 00 82

解析：（遙控激活確認(rèn)）子站返回遙控激活確認(rèn)，傳送原因為07。

報文：68 0E 06 00 0C 00 2E 01 06 00 01 00 01 60 00 02

解析：（遙控執(zhí)行激活）信息體元素：02H，即0000 0010，S/E=0，遙控執(zhí)行，DCS=2，遙控合。

報文：68 0E 10 00 08 00 2E 01 07 00 01 00 01 60 00 02

解析：（遙控執(zhí)行激活確認(rèn)）子站返回遙控激活執(zhí)行確認(rèn)，傳送原因為07。

2 MMS報文

讀取MMS報文，主要是運用相關(guān)軟件抓取現(xiàn)場通信報文，通常采用Ethereal軟件。Ethereal是一個網(wǎng)絡(luò)包的分析軟件，其可以捕獲網(wǎng)絡(luò)包，并詳細(xì)顯示出捕獲該網(wǎng)絡(luò)包所包含的數(shù)據(jù)，幫助我們學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，分析網(wǎng)絡(luò)問題。

運用Ethereal軟件截取MMS報文時，需要先在交換機上設(shè)定鏡像端口，把要截取報文的端口鏡像到鏡像端口，電腦只要連接到鏡像端口即可截取其他端口的報文。

Ethereal軟件菜單欄及功能如圖1所示。

點擊啟動監(jiān)視報文后，會彈出如圖2所示的對話框。檢查設(shè)置無誤后就可以對報文進(jìn)行監(jiān)視。

在軟件菜單欄界面可以點擊“Capture Options”捕獲選項對話框設(shè)置，設(shè)置字段對話框如圖3所示。

設(shè)置完成后點擊start可讀取到鏡像端口的所有報文。由于報文數(shù)量大，刷新速度快，檢索復(fù)雜，可在過濾器中輸入報文類型“mms”，即可檢索到MMS報文。

3 案例分析

主站對某子站進(jìn)行遙控，子站未正確返校，遙控失敗。連接子站數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機，監(jiān)視到啟動及總召報文傳輸正常，進(jìn)行主站遙控，提示返回失敗，對截取到的報文進(jìn)行如下解析。

報文：68 0E 0E 00 30 00 2D 01 06 00 01 00 01 60 00 80

解析：數(shù)據(jù)單元長度=14，I格式，發(fā)送序號（NS）=7，接收序號（NR）=24；VSQ=1（SQ=0 INFONUM=1），COT=6（T=0 PN=0 CAUSE=6），COA=1；主站單點遙控激活，公共地址0001H，信息體地址6001H，信息體元素：80H，即為1000 0000H，其中S/E=1，為遙控選擇，DCS=0，遙控狀態(tài)為不允許[4]。

報文：68 0E 30 00 10 00 2D 01 47 00 01 00 01 60 00 80

解析：數(shù)據(jù)單元長度=14，I格式，發(fā)送序號（NS）=24，接收序號（NR）=8；VSQ=1（SQ=0 INFONUM=1），COT=71（T=0 PN=1 CAUSE=7），COA=1；子站單點遙控激活確認(rèn)，公共地址0001H，信息體地址6001H，信息體元素：80H，即為1000 0000H，其中S/E=1，為遙控選擇，DCS=0，遙控狀態(tài)為不允許。

104遙控報文中只顯示遙控結(jié)果，不能解析出失敗原因，因此還需要讀取MMS報文。通過Ethereal截取到的MMS報文中有一條測控發(fā)給數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機的報文為Unconfirmed：InformationReport，如圖4所示。其中AccessResults顯示DATA Access Error：type-inconsistent（7）7，遙控類型錯誤，檢查數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機中的轉(zhuǎn)發(fā)點表，該遙控點配置是雙點遙控[5]。但通過解析104遙控報文可知，主站進(jìn)行遙控時選擇的是單點遙控，因此遙控失敗。

主站再次對該遙控點進(jìn)行遙控，選擇雙點遙控（或者修改數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機中轉(zhuǎn)發(fā)點表的遙控點配置，主子站保持一致即可），返回選擇正確，選擇“執(zhí)行”后，遙控執(zhí)行成功，104報文如下[6]：

68 0E 04 00 0A 00 2E 01 06 00 01 00 01 60 00 82→主站雙點遙控激活

68 0E 01 00 06 00 2E 01 07 00 01 00 01 60 00 82→子站返回雙點遙控激活確認(rèn)

68 0E 06 00 0C 00 2E 01 06 00 01 00 01 60 00 02→主站執(zhí)行雙點遙控激活

68 1A 0C 00 08 00 01 04 03 00 01 00 03 00 00 01 04 00 00 01 05 00 00 01 06 00 00 01→子站執(zhí)行遙控命令后變位信息上送

4 運用PCS-Gateway調(diào)試

4.1 PCS-Gateway遠(yuǎn)動調(diào)試軟件

PCS-Gateway軟件是一款遠(yuǎn)動調(diào)試軟件，通過該軟件可以查看數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機的配置、各通道連接狀態(tài)和通信信息。PCS-Gateway軟件主界面如圖5所示。

使用PCS-Gateway軟件調(diào)試遠(yuǎn)動時，將裝有該軟件的調(diào)試機用網(wǎng)線與數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機相連，點擊“調(diào)試”菜單下的開始，在界面下方的事件輸出列表中會提示“管理機已連接”與“連接管理機成功，進(jìn)入調(diào)試模式”[7]。在規(guī)約配置中選擇對應(yīng)的通道，可以讀出該通道傳輸?shù)木唧w信息。

4.2 失敗信息分析

圖6為檢同期閉鎖遙控，遙控失敗的通信信息。

從圖6可以看出，主站下發(fā)雙點遙控選擇命令后，子站返校成功，主站下發(fā)執(zhí)行命令，子站否定響應(yīng)，由檢同期閉鎖遙控，遙控失敗。當(dāng)檢同期條件滿足后再進(jìn)行遙控，遙控成功。

圖7為數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機中應(yīng)用層地址配置錯誤，導(dǎo)致遙控失敗的信息圖片。

從圖7可以看出，子站數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機的配置中應(yīng)用層地址配置為3，而實際為1，因此，雙點遙控命令子站否定響應(yīng)，遙控失敗。修改并重新下裝正確配置后，主站遙控成功。

圖8為調(diào)度主站操作指令與該遙控點實際位置不對應(yīng)，出現(xiàn)“分控分”導(dǎo)致遙控失敗的信息圖片。

從圖8可以看出，引用表為空，調(diào)度主站操作指令與該遙控點實際位置不對應(yīng)。經(jīng)核查，主站的操作指令是控分，該遙控點在主站端的位置也是分位。因此，遙控命令子站否定響應(yīng)，遙控失敗。當(dāng)主站端選擇控合，遙控成功[8]。

圖9為數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機把手打至禁止遙控位置，導(dǎo)致遙控失敗的信息圖片。

從圖9可以看出，遙控失敗信息“l(fā)ocal state error”即本地狀態(tài)不對。經(jīng)檢查，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機的禁止/允許遠(yuǎn)方遙控把手切至禁止遠(yuǎn)方遙控位置，因此，遙控命令子站否定響應(yīng)，遙控失敗。把手打至允許遠(yuǎn)方遙控位置后，主站進(jìn)行遙控時，遙控成功。

4.3 遙控失敗原因總結(jié)

智能變電站常見遙控失敗的原因主要有以下幾方面。

4.3.1 主站與廠站未連接。例如，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機配置錯誤，IP地址、RTU地址、端口號、實例號錯誤和實例號沖突；調(diào)度主站IP地址、RTU地址、端口號等公共地址參數(shù)配置錯誤；或數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機故障，內(nèi)部程序出錯。

4.3.2 遠(yuǎn)動遙控轉(zhuǎn)發(fā)表配置錯誤。例如，轉(zhuǎn)發(fā)表順序配置錯誤或?qū)傩耘渲缅e誤，起始信息體地址錯誤，調(diào)度主站遙控點表配置與遠(yuǎn)動遙控轉(zhuǎn)發(fā)表配置不一致等。

4.3.3 遙控條件不滿足。主要表現(xiàn)在以下幾方面。①調(diào)度主站操作指令與遙控對象位置不對應(yīng)，出現(xiàn)“合控合、分控分”現(xiàn)象[9]。②數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機在接受調(diào)度主站遙控預(yù)置時未校驗到測控裝置，導(dǎo)致出現(xiàn)預(yù)置成功，但執(zhí)行不成功。③數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機的禁止/允許遠(yuǎn)方遙控切至禁止遠(yuǎn)方遙控位置，遙控命令未下發(fā)至測控裝置。④測控裝置的遠(yuǎn)方/就地把手切至就地位置，且測控裝置對選擇命令的返校不檢查遠(yuǎn)方/就地位置，導(dǎo)致遠(yuǎn)方遙控執(zhí)行不成功。⑤測控裝置CPU、開出功能和通信光纖等存在異常，未發(fā)出正確的控制報文。⑥測控裝置與智能終端之間通信存在異常，導(dǎo)致智能終端未能收到測控裝置發(fā)出的控制報文；測控裝置與智能終端之間的虛端子連線錯誤，導(dǎo)致實際動作的一次設(shè)備不是該遙控對象。⑦智能終端故障，導(dǎo)致操作無法開出；智能終端與遙控對象機構(gòu)之間的回路問題，如遙控出口壓板未投入、操作電源消失，導(dǎo)致執(zhí)行不成功；遙控對象機構(gòu)問題，如控制切至就地位置、機構(gòu)閉鎖或機構(gòu)故障。⑧檢同期不滿足條件[10]。

遙控失敗的原因有很多，查找原因的方法和手段也多種多樣。在實際工作中，可以將讀取解析報文和工程調(diào)試軟件如PCS-Gateway結(jié)合起來使用，從而取得事半功倍的效果。

遙控操作的可靠性對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行起著重要作用。在實際工作中，應(yīng)分析總結(jié)遙控操作常見故障，對典型案例進(jìn)行重點分析和學(xué)習(xí)，從各個環(huán)節(jié)研究故障處理方法，為及時處理遙控操作中遇到的各種問題奠定基礎(chǔ)，提高遙控操作正確率，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

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