用于變電站信息接入測試的移動式模擬主站環(huán)境構(gòu)建及應(yīng)用

劉 軍 ，汪和龍 ，葉海峰 ，徐 寧 ，王震海

（1.國網(wǎng)安徽省電力有限公司安徽合肥250022；2.國網(wǎng)安徽省電力有限公司建設(shè)分公司安徽合肥230000）

在現(xiàn)代我國電力改革不斷深入的過程中，我國的跨地區(qū)互聯(lián)電網(wǎng)發(fā)展也越來越迅速，電網(wǎng)的運行體系不斷完善，逐漸擦和綜合設(shè)備分離模式發(fā)展，最終成為監(jiān)控和調(diào)度一體化的模式中，并且還成為了特高壓交直流混聯(lián)電網(wǎng)，其發(fā)展形勢為大功率遠距離的輸電，其中的信號和自動化系統(tǒng)相互連接，并且在持續(xù)增加。一般調(diào)度自動化系統(tǒng)信號調(diào)試都是滿足調(diào)度主站需求，首先創(chuàng)建模型，之后作圖，最后入庫[1]；然后和變電站實現(xiàn)通訊、數(shù)據(jù)聯(lián)調(diào)等，不僅消耗時間，還浪費精力?；诖?，本文設(shè)計基于模擬主站的變電站信息和測試環(huán)境相互連接，結(jié)合電網(wǎng)調(diào)度及模擬兩個主站，使模擬主站的運行環(huán)境獨立，利用調(diào)度主站實現(xiàn)初始模型的檢測，并且對環(huán)境進行測試。模擬主站和電網(wǎng)調(diào)度主站并不是完全割裂的，模擬主站具備獨立的運行環(huán)境，但是其中對初始模型檢測通過調(diào)度主站實現(xiàn)，并且測試驗證之后將測試模型對調(diào)度主站進行導(dǎo)回，所以一般模擬主站都是使用廠站模型[2]。

1 模擬主站的總體架構(gòu)

文中研究的移動式模擬主站是一個輕量級電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)，其具有一臺筆記本電腦，將虛擬機軟件安裝到筆記本中，并且在其中實現(xiàn)智能調(diào)度系統(tǒng)支撐平臺軟件及數(shù)據(jù)庫的安裝，以此實現(xiàn)可移動電網(wǎng)調(diào)度模擬主站的創(chuàng)建。其中的模擬主站功能就是能夠?qū)崿F(xiàn)驗證，并且還能夠?qū)崿F(xiàn)控制電表固化及全景廠站模型的管理[3]。圖2為模擬主站調(diào)試的工作流程。

圖1 模擬主站的總體架構(gòu)

圖2 模擬主站調(diào)試的工作流程

首先，在主站測試實現(xiàn)系統(tǒng)運行過程中的圖模維護，使廠站的所有圖形和模型都能夠圖庫。

之后，通過主站導(dǎo)出CIM格式的圖形文件，并且使文件能夠轉(zhuǎn)變成為版本文件，對主站模擬測試系統(tǒng)進行傳輸。

然后，在主調(diào)測實現(xiàn)圖模文件的導(dǎo)出，并且對第一次的遙控點表進行固化操作[4]。

其次，主站模擬要能夠利用單廠站模型到工具中進行導(dǎo)入，將模型文件通過主站側(cè)進行上傳，然后通過校驗、解析對不同模型的差異進行對比并且記錄，包括添加、刪除及修改等操作。之后到主站模擬測試系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫進行更新，導(dǎo)入到模型中，從而有效實施圖形合理性的校驗，實施模型庫圖模的有效映射關(guān)聯(lián)。

再次，在變電站中實現(xiàn)主站模擬測試系統(tǒng)的導(dǎo)入，之后進行傳動試驗，修改模型圖形，并且使系統(tǒng)操作現(xiàn)場的測控裝置[5]。

最后，在核對圖形、模型之后，如果模型發(fā)生改變，那么就在主站模擬測試系統(tǒng)中，利用單廠站模型導(dǎo)出工具，通過模型文件使其成為版本文件到主站系統(tǒng)中進行上傳，通過單廠站導(dǎo)入工具，利用解析和校驗對模型差異進行對比，從而形成添加、修改之后映射模型庫生成圖模關(guān)聯(lián)。在主站遙控操作的過程中，要對遙控點號實現(xiàn)雙重校驗[6]。

2 模擬主站環(huán)境的設(shè)計

2.1 硬件設(shè)計

圖3為模擬主站硬件結(jié)構(gòu)，將計算機局域網(wǎng)作為基礎(chǔ)，利用雙前置機和以太網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)式RTU進行通信，使用C/S分布式體系結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)功能到網(wǎng)絡(luò)不同節(jié)點中分配，具有涼后的可擴充性。通過圖3可以看出來，系統(tǒng)中具有一臺服務(wù)器、六臺計算機。系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)收集、系統(tǒng)服務(wù)器、應(yīng)用子系統(tǒng)及計算機數(shù)據(jù)通信和其他設(shè)備[7]。

圖3 模擬主站硬件結(jié)構(gòu)

2.2 軟件設(shè)計

2.2.1 操作系統(tǒng)

因為軟件在設(shè)計過程中使用混合操作系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)，有效實現(xiàn)源碼級跨平臺可一直。所以，操作系統(tǒng)使用Linux創(chuàng)建，服務(wù)器和計算機都使用中文win7操作系統(tǒng)。

2.2.2 安全區(qū)的通信設(shè)計

電力系統(tǒng)中在線檢測裝置及綜合應(yīng)用服務(wù)器都是安全區(qū)，安全區(qū)通信網(wǎng)關(guān)機及狀態(tài)檢測主站也屬于安全區(qū)，為了保證站內(nèi)數(shù)據(jù)在安全區(qū)中相互部署隔離隔離網(wǎng)閘實現(xiàn)數(shù)據(jù)安全隔離。圖4為安全區(qū)之間的數(shù)據(jù)傳輸，在服務(wù)器端設(shè)計專用服務(wù)模塊，此模塊首先實現(xiàn)在線檢測數(shù)據(jù)預(yù)處理，之后將數(shù)據(jù)組織成為滿足定義的xml數(shù)據(jù)文件，此文件在檢測數(shù)據(jù)變化過程中更新。在通信網(wǎng)關(guān)機端設(shè)計文件讀取服務(wù)器實現(xiàn)綜合應(yīng)用服務(wù)器端文件的定時讀取[8]。

圖4 安全區(qū)之間的數(shù)據(jù)傳輸

2.2.3 應(yīng)用軟件設(shè)計

數(shù)字主站系統(tǒng)軟件主要包括電力調(diào)度過程中的SCADA應(yīng)用軟件，具有良好的逼真性，能夠有效滿足電力通信的需求。此應(yīng)用軟件能夠為電力系統(tǒng)體用監(jiān)控服務(wù)和數(shù)據(jù)實時收集與處理，并且還能夠有效實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)的計算、統(tǒng)計及信息查詢等[9]。圖5為應(yīng)用軟件的結(jié)構(gòu)。

圖5 應(yīng)用軟件的結(jié)構(gòu)

2.3 環(huán)境的創(chuàng)建

圖6為環(huán)境的創(chuàng)建結(jié)構(gòu)，主要包括省王策及變電站側(cè)。變電站側(cè)主要通過在線檢測裝置、隔離網(wǎng)閘及綜合應(yīng)用服務(wù)器構(gòu)成。在線檢測裝置主要包括IED及傳感器，傳感器在過程層中部署，IED在間隔層部署。綜合應(yīng)用服務(wù)器在變電站內(nèi)戰(zhàn)控層，屬于一體化監(jiān)控[10]。

圖6 環(huán)境的創(chuàng)建結(jié)構(gòu)

2.4 模型驗證機制

電網(wǎng)調(diào)度模擬主站中為智能電網(wǎng)調(diào)度支持系統(tǒng)憑他軟件，所以字在模擬主站系統(tǒng)中能夠有效實現(xiàn)全部系統(tǒng)應(yīng)用功能。在驗證過程中，首先實現(xiàn)前置數(shù)據(jù)正確性驗證，其次實現(xiàn)SCADA的數(shù)據(jù)校核，最后實現(xiàn)變電站狀態(tài)的估計驗證[11]。

2.5 模擬主站和調(diào)度主站的共享

模擬和調(diào)度兩個主站存在模型雙向互導(dǎo)的問題，在同個模型中無法進行單項的共享，在模擬和調(diào)度兩個主站中的共享屬于雙向。模擬主站為模擬主站調(diào)試場站模型的調(diào)度禁止維護模型，通過名稱和ID作為關(guān)鍵的索引，使模擬主站共享性等同于調(diào)度主站模型。其中調(diào)度主站模型中的記錄ID導(dǎo)入到模型主站中，存儲到模擬主站表示中，模擬主站對模型進行導(dǎo)出，從而輸出RDF，對模擬主站側(cè)的新加記錄標記空[12]。圖7為模擬主站和調(diào)度主站的共享結(jié)構(gòu)。

圖7 模擬主站和調(diào)度主站的共享結(jié)構(gòu)

3 模擬主站環(huán)境的應(yīng)用

將本文所設(shè)計的電網(wǎng)調(diào)度模擬主站應(yīng)用到某電網(wǎng)地調(diào)中，工作人員在使用新創(chuàng)建的自動化系統(tǒng)以前要對變電站的模型及信號進行調(diào)試?，F(xiàn)場的模擬主站利用筆記本作為系統(tǒng)硬件，此筆記本實現(xiàn)了開源虛擬機軟件的安裝[13]。圖8為傳統(tǒng)模式及全新模式的效果對比。

圖8 傳統(tǒng)模式及全新模式的效果對比

以電網(wǎng)地區(qū)實際情況為基礎(chǔ)，在操作之前要命名地區(qū)的名字，結(jié)合實時的導(dǎo)入模型庫中的文件，以此能夠?qū)ξ募M行及時的恢復(fù)、使用、備份和修改。模擬主站在不同地區(qū)調(diào)用使用之后使各地區(qū)調(diào)接入廠站模型功能有效提高。如果最新創(chuàng)建的廠站沒有通道，那么就要在站端實現(xiàn)模型創(chuàng)建及調(diào)試，假如廠站的調(diào)試通道能夠滿足實際需求，就能夠使用模擬主站進行測試，廠站模型導(dǎo)入到主站系統(tǒng)中，以此使調(diào)試時間得到縮短[14]。

擴展已經(jīng)實現(xiàn)廠站模型的創(chuàng)建，通過模擬助戰(zhàn)模擬全新測試設(shè)備的接入情況，在全面測試全新模型之后，導(dǎo)回到調(diào)度主站中，使全新入網(wǎng)設(shè)備作為調(diào)度運行系統(tǒng)，從而降低沖系統(tǒng)受到?jīng)_擊的封信[15]。通過本文測試表示，使用模擬主站調(diào)試之后，能夠有效提高調(diào)試的效率，并且還能夠有效縮短建模的周期，最終接入調(diào)度主站全新站模型參數(shù)的正確性[16]。

4 結(jié)束語

文中設(shè)計的移動模擬主站能夠有效創(chuàng)新傳統(tǒng)的帶豆自動化主站系統(tǒng)及變電站的設(shè)備連接流程，而且本文設(shè)計的主站不依賴通道建設(shè)及主站，不受到環(huán)境因素的限制，在使用的時候只需要利用筆記本就能夠創(chuàng)建移動式主站模擬測試系統(tǒng)，實現(xiàn)變電站自動化設(shè)備數(shù)據(jù)控制及通信，避免在使用的時候其中技術(shù)和設(shè)備直接連接，從而導(dǎo)致電網(wǎng)出現(xiàn)使用風(fēng)險，還能夠使工期縮短，節(jié)約物力人力，使系統(tǒng)穩(wěn)定性及安全性得到保證，以此保證全新入網(wǎng)參數(shù)及設(shè)備滿足技術(shù)規(guī)定需求。