變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)調(diào)試新方法研究

劉 毅

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司佛山供電局，廣東佛山528000）

0 引言

目前，佛山地調(diào)調(diào)度主站主流使用的還是DNP3.0規(guī)約[1]，在變電站改造工程、遠(yuǎn)動(dòng)通道故障消缺[2]等工作中仍然要使用這一規(guī)約。根據(jù)南網(wǎng)規(guī)定，地級(jí)調(diào)度必須設(shè)立異地主站系統(tǒng)，因此從去年開(kāi)始，佛山供電局建設(shè)備調(diào)主站，并對(duì)多個(gè)變電站進(jìn)行與備調(diào)主站的DNP規(guī)約調(diào)試，而大量的調(diào)試工作必然會(huì)出現(xiàn)一系列問(wèn)題。

目前，市面上還沒(méi)有DNP3.0的主站仿真調(diào)試軟件，在變電站自動(dòng)化工作中，DNP規(guī)約調(diào)試技術(shù)只局限在與主站人員進(jìn)行聯(lián)調(diào)，大大增加了調(diào)度主站的工作量，一旦主站人員無(wú)法配合，則現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試工作將處于停滯狀態(tài)，因此提高現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試效率的問(wèn)題[3]亟待解決。針對(duì)規(guī)約調(diào)試效率比較低、可靠性也不夠高的問(wèn)題，本文提出了一種利用CCM軟件建立DNP模擬主站的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)規(guī)約調(diào)試新方法，可以大大提高工作效率和調(diào)試結(jié)果的可靠性，確?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工作的順利開(kāi)展。

1 調(diào)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

本文所要解決的技術(shù)問(wèn)題，就是實(shí)現(xiàn)一種脫離主站的DNP規(guī)約調(diào)試方法，也就是建立一套模擬主站與變電站遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)進(jìn)行通信。CCM軟件是佛山供電局變電站作為遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)的子站接收DNP規(guī)約所用，而由于CCM軟件是在Windows基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的，可以輕松地在遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)維護(hù)電腦上安裝，軟件具備主站DNP3.0規(guī)約，可作為調(diào)度主站軟件使用，我們改進(jìn)后把它作為DNP主站軟件使用，建立變電站調(diào)試新方法。

為解決技術(shù)問(wèn)題，本文采用的方案是：模擬主站使用筆記本電腦安裝CCM軟件，變電站一般和主站通信的是遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)，在這里作為測(cè)試環(huán)境也用一臺(tái)筆記本電腦安裝CCM軟件代替遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)。連接方式如圖1所示。

圖1 調(diào)試系統(tǒng)連接方式

兩臺(tái)PC機(jī)之間通過(guò)串口通信，利用串口轉(zhuǎn)USB線接入電腦的USB口進(jìn)行連通，按如下方式設(shè)置好通信參數(shù)：

（1）主站串口參數(shù)設(shè)置（電腦使用串口1），波特率9 600 bps；校驗(yàn)方式：無(wú)校驗(yàn)；停止位：1位；實(shí)質(zhì)只要和對(duì)側(cè)對(duì)應(yīng)即可。

（2）子站串口參數(shù)設(shè)置（電腦使用串口2），波特率9 600 bps；校驗(yàn)方式：無(wú)校驗(yàn)；停止位：1位。

設(shè)置好參數(shù)后，接好串口通信線，串口通信線是串口轉(zhuǎn)USB通信線相連接，連接方式為電腦USB口（主站）—USB轉(zhuǎn)232串口—232通信線—232串口轉(zhuǎn)USB—電腦USB口（站端），通信為全雙工。

檢查通信情況：觀察主站、子站CCM軟件收發(fā)報(bào)文情況，在收、發(fā)報(bào)文窗口應(yīng)出現(xiàn)詢問(wèn)和回答報(bào)文，發(fā)生遙信、遙測(cè)信號(hào)，主站均能正確接收。

主站報(bào)文：（1）通信成功前報(bào)文（與子站建立鏈路前報(bào)文），主站一直要求子站回復(fù)鏈路數(shù)據(jù)；（2）通信成功后報(bào)文（與子站建立鏈路后報(bào)文），與子站建立起數(shù)據(jù)后，主站開(kāi)始總召喚數(shù)據(jù)和召喚子站二級(jí)數(shù)據(jù)。

子站報(bào)文：（1）通信成功前報(bào)文（與主站建立鏈路前報(bào)文），等待主站發(fā)起鏈接，子站看不到任何報(bào)文；（2）通信成功后報(bào)文（與主站建立鏈路后報(bào)文），與主站數(shù)據(jù)進(jìn)行交互。

2 DNP模擬主站與子站CCM軟件聯(lián)調(diào)

DNP模擬主站和子站CCM軟件進(jìn)行規(guī)約調(diào)試，先測(cè)試鏈路建立情況，檢查功能是否合格：

（1）檢查主站與從站的關(guān)系是否非平衡式的，其中主站為啟動(dòng)方，從站為響應(yīng)方。

（2）DNP3.0的數(shù)據(jù)鏈路層的功能驗(yàn)收：主站無(wú)需對(duì)從站的鏈路層進(jìn)行確認(rèn)，因此從站上送報(bào)文鏈路層所含功能碼必須定義為非確認(rèn)用戶數(shù)據(jù)；主站召喚全數(shù)據(jù)或上送變化數(shù)據(jù)，如從站無(wú)法采用一幀（一幀最大256字節(jié)）組包，應(yīng)采用傳輸層分幀連續(xù)上送，而主站收到最后一幀進(jìn)行應(yīng)用層確認(rèn)。

（3）DNP3.0的應(yīng)用層的功能驗(yàn)收：主站必須對(duì)從站的應(yīng)用層進(jìn)行確認(rèn)，因此從站上送數(shù)據(jù)報(bào)文應(yīng)用層所含CON位必須置為有效，即要求主站確認(rèn)用戶數(shù)據(jù)（空數(shù)據(jù)無(wú)需主站確認(rèn)）；主站下發(fā)請(qǐng)求，主站（主站設(shè)定時(shí)間10～20 s）收不到從站響應(yīng)，則重發(fā)原請(qǐng)求（傳輸層SEQ遞增，應(yīng)用層SEQ不變）；主站如重發(fā)三次請(qǐng)求，從站均無(wú)響應(yīng)，則主站復(fù)位鏈路。

（4）對(duì)從站響應(yīng)重發(fā)的驗(yàn)收：從站不得同時(shí)處理多個(gè)請(qǐng)求，即在處理第二個(gè)請(qǐng)求前，必須將前一個(gè)請(qǐng)求響應(yīng)及主站確認(rèn)完全處理好；設(shè)定逾時(shí)1～5 s或收到新的請(qǐng)求，從站未收到主站確認(rèn)，重發(fā)原響應(yīng)。如從站收到連續(xù)兩個(gè)相同的序號(hào)的確認(rèn)，從站無(wú)需理會(huì)第二個(gè)確認(rèn)；從站只有收到對(duì)主站對(duì)響應(yīng)的確認(rèn)后，才能將原響應(yīng)從緩沖區(qū)中清除，不管主站是否復(fù)位鏈路。

3 變電站模擬測(cè)試

試驗(yàn)功能全部合格后，把模擬DNP主站投入到變電站使用，在某500 kV變電站中進(jìn)行模擬測(cè)試。在遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)新增一個(gè)鏡像串口輸出DNP報(bào)文，接入模擬DNP主站，原站端CCM軟件的模擬報(bào)文由測(cè)控裝置實(shí)際發(fā)生，而模擬主站遙控報(bào)文、下發(fā)報(bào)文在測(cè)控裝置均正確接收。

（1）對(duì)全遙信/分組遙信、全遙測(cè)/分組遙測(cè)功能進(jìn)行驗(yàn)收：當(dāng)響應(yīng)報(bào)文只有一幀，則響應(yīng)報(bào)文應(yīng)與請(qǐng)求報(bào)文的Range的起始地址/終止地址是完全一致的；當(dāng)響應(yīng)報(bào)文為多幀，則響應(yīng)報(bào)文的第一幀報(bào)文Range的起始地址、最后一幀報(bào)文Range的終止地址和請(qǐng)求報(bào)文Range的起始地址/終止地址是一致的；當(dāng)請(qǐng)求報(bào)文Range大于響應(yīng)站的數(shù)據(jù)范圍時(shí)，不足部分?jǐn)?shù)據(jù)用無(wú)效空點(diǎn)代替。

（2）對(duì)一級(jí)變化數(shù)據(jù)、二級(jí)變化數(shù)據(jù)、三級(jí)變化數(shù)據(jù)功能進(jìn)行驗(yàn)收：主站以3C 02 06 3C 03 06 3C 04 06方式詢問(wèn)三級(jí)變化數(shù)據(jù)；從站根據(jù)實(shí)際已產(chǎn)生的各級(jí)變化數(shù)據(jù)，允許將各種變化數(shù)據(jù)組裝成一幀報(bào)文上送；從站應(yīng)優(yōu)先上送變化遙信，變化遙測(cè)次之，最后是SOE。變化遙信與SOE同包上送時(shí)，應(yīng)按時(shí)間先后順序組裝，避免COS/SOE的錯(cuò)位；從站所有遙測(cè)的遙測(cè)死區(qū)均應(yīng)獨(dú)立可置，其中一般遙測(cè)量死區(qū)設(shè)為3/1 000，母線電壓死區(qū)設(shè)為1/1 000，主變檔位、VQC調(diào)節(jié)次數(shù)、VQC工作區(qū)域死區(qū)設(shè)為0，通過(guò)以上死區(qū)設(shè)置，確保變化遙信和SOE數(shù)據(jù)及其他變化遙測(cè)能及時(shí)上送主站；當(dāng)沒(méi)有變化數(shù)據(jù)上送時(shí)，則回答到內(nèi)部信息字即可，即上送的報(bào)文以應(yīng)用層功能碼（8位）+內(nèi)部信號(hào)字（16位）+校驗(yàn)碼（16位）結(jié)束，不用在后面加入對(duì)象碼結(jié)束。

（3）對(duì)遙控報(bào)文功能進(jìn)行驗(yàn)收：遙控采用直接遙控輸出方式，報(bào)文的功能碼+對(duì)象的報(bào)文為05 0C 01，從站收到主站遙控下發(fā)報(bào)文，需要確認(rèn)已收到遙控命令；從站在雪崩情況下，當(dāng)主站下發(fā)遙控操作命令時(shí)應(yīng)立即響應(yīng)，不得屏蔽遙控操作功能。

（4）對(duì)主站對(duì)時(shí)應(yīng)用要求：所有從站的時(shí)間同步以站內(nèi)GPS對(duì)時(shí)為主，主站對(duì)時(shí)為輔；當(dāng)主站與廠站恢復(fù)正常通信時(shí)，主站會(huì)下發(fā)對(duì)時(shí)報(bào)文；正常通信過(guò)程中主站會(huì)定時(shí)下發(fā)對(duì)時(shí)報(bào)文。

4 結(jié)論

本文提出的變電站綜合自動(dòng)化調(diào)試新方法，解決了變電站改造工程、遠(yuǎn)動(dòng)通道故障消缺、廠站與備調(diào)主站DNP規(guī)約調(diào)試等問(wèn)題，主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）大大提高了DNP規(guī)約調(diào)試的站端工作人員的調(diào)試效率，減少了調(diào)度主站的核對(duì)人手，節(jié)省了現(xiàn)場(chǎng)工程驗(yàn)收時(shí)間。

（2）由于使用模擬軟件，不需要主站進(jìn)行任何操作，減少了主站的操作風(fēng)險(xiǎn)。

（3）由于減少了主站、遠(yuǎn)動(dòng)通道的一些中間環(huán)節(jié)，方便了發(fā)現(xiàn)是變電站側(cè)還是主站側(cè)方面的問(wèn)題，對(duì)于故障定位有很大的幫助。