通信設備規(guī)約檢測系統(tǒng)的開發(fā)與實現(xiàn)

孫欣 李雙慶 曾珍香.2..天津市漢拓計算機技術研究所； 2.河北工業(yè)大學經(jīng)濟管理學院

一、引言

隨著電力生產(chǎn)、電力調(diào)度、電力管理對生產(chǎn)實時性、精確性、穩(wěn)定性要求的不斷提高，先進的計算機技術和各類大型運行及分析系統(tǒng)（如SCADA系統(tǒng)、狀態(tài)估計及高層分析系統(tǒng)、EMS系統(tǒng)、DMS系統(tǒng)、電力市場運營系統(tǒng)、生產(chǎn)MIS系統(tǒng)、生產(chǎn)GIS系統(tǒng)等）已廣泛應用于電力系統(tǒng)的各個部門，但所有這些系統(tǒng)的基礎數(shù)據(jù)源都必須通過數(shù)據(jù)采集設備采集及上傳得到，這勢必對數(shù)據(jù)采集及通信設備、數(shù)據(jù)通道等的性能有嚴格的要求，同時更對這些設備及系統(tǒng)的維護和故障及時診斷與排除提出更高的要求。因此，開發(fā)一套功能完備的通信設備規(guī)約測試系統(tǒng)是判斷故障點所在及故障原因的關鍵點，從而減少人力及物力資源的浪費。同時也可提高遠動設備精度判斷能力。

二、通信設備規(guī)約檢測系統(tǒng)的實現(xiàn)

通信設備規(guī)約檢測系統(tǒng)可以采用的通信方式較多，并且可實現(xiàn)功能完善且多種通道類型和規(guī)約類型并存。不僅如此，通信設備規(guī)約檢測系統(tǒng)在具備通常情況下的規(guī)約檢測、通信設備調(diào)試以及通道測試功能的基礎上，還必須提供保證設備正常運轉情況下的分析測試手段。系統(tǒng)設計過程中要充分考慮這一需求，并保證連接與使用盡可能方便。對數(shù)字通道方式，提供專用轉換接口；對模擬通道方式，提供專用解碼設備。該系統(tǒng)可以在PC機或者筆記本上進行運行，并且通過對硬件設備的操作來完成系統(tǒng)的全部功能。其中，專用RS232電平間的沖突問題需要通過轉換接口予以解決。專用的解碼設備主要包括轉換器、調(diào)制解調(diào)器以及狀態(tài)控制器，該設備能夠實現(xiàn)音頻與數(shù)字之間、同步信號與異步信號、通信方式以及RS232電平的轉換功能。

三、通信設備規(guī)約檢測系統(tǒng)的主要功能

系統(tǒng)主要提供遠動信息管理、模擬主站、模擬RTU、文檔資料管理四項基本功能，在各功能模塊中同時提供多種應用。下面對這些功能模塊分別介紹：

（一）遠動信息管理功能

系統(tǒng)借助EXCEL軟件完成對遠動信息資料的管理，主要包括管理遙測量、遙調(diào)（AGC）量、遙控量、遙信量、設備信息等這些在主站與遠動終端設備(RTU)間的通信信息，使用者可以通過使用EXCEL軟件提供的功能實現(xiàn)對上述信息的瀏覽、查詢、分析、匯總、統(tǒng)計以及打印。不僅如此，該系統(tǒng)還能為使用者提供更為詳細的內(nèi)部記錄，這些記錄主要包括遠動設備的類型、通道的類型、通信速率、規(guī)約的類型、變送器的類型、變送器輸出類型、遠動傳輸滿值、事故遙信點號等管理性信息。

（二）主站模擬功能

該系統(tǒng)還可提供主站模擬功能，包括兩種模式，分別是主控和監(jiān)聽。

在主控模式下，系統(tǒng)可以模擬和仿真主站的接收功能以及主站的基本SCADA功能，包括：實時數(shù)據(jù)接收、規(guī)約分析、命令下發(fā)、數(shù)據(jù)轉換及顯示、歷史數(shù)據(jù)記錄、通信內(nèi)容監(jiān)視與記錄、通道質量測試、規(guī)約單步調(diào)試、事件管理、遙測量的歷史數(shù)據(jù)曲線分析、報表輸出等。

監(jiān)聽模式下，系統(tǒng)監(jiān)聽RTU與指定主站間的通信情況，仿真主站的基本SCADA功能，包括：實時數(shù)據(jù)接收、規(guī)約分析、AGC跟蹤、AGC分析、遙控跟蹤、遙控分析、數(shù)據(jù)轉換、數(shù)據(jù)顯示、歷史數(shù)據(jù)記錄、通信內(nèi)容監(jiān)視與記錄、事件管理、遙測量的歷史數(shù)據(jù)曲線分析、報表輸出、通道質量測試等。

（三）模擬RTU功能

系統(tǒng)提供模擬RTU的功能，該功能可以在仿真環(huán)境下模擬多種規(guī)約的報文的發(fā)送，實現(xiàn)對通信內(nèi)容的實時查看及記錄功能，參數(shù)、發(fā)送幀、速率、同步字、數(shù)值范圍的設置功能。

（四）文檔資料管理

系統(tǒng)提供N4F（μ4F）、部頒CDT、S3、1801、部頒101、CAE、的WORD文檔和系統(tǒng)使用說明書WORD文檔。

四、系統(tǒng)應用領域

本系統(tǒng)具有多方面的規(guī)約測試及故障分析能力，下面是系統(tǒng)應用的幾個領域。

（一）使用系統(tǒng)測試新遠動終端設備（RTU）的規(guī)約支持能力及數(shù)據(jù)精確度

在新遠動終端設備（RTU）投運前，使用部門勢必要對其進行各種測試工作，該系統(tǒng)在規(guī)約測試及數(shù)據(jù)精確度測試中會發(fā)揮重要作用。

首先使用模擬主站功能，實現(xiàn)各類規(guī)約的單步以及連續(xù)測試。與此同時，可以通過通信監(jiān)視功能，對通信內(nèi)容、發(fā)碼順序等進行實時查看。通信內(nèi)容顯示過程中，系統(tǒng)通過在線解釋功能完成對上下行內(nèi)容的自動解釋以及分析，并對發(fā)現(xiàn)的各類錯誤予以提示。

在對通信內(nèi)容觀測并發(fā)現(xiàn)其無誤的基礎上，開展數(shù)據(jù)精確度的測試工作。在進行測試時，使用者通過對輸入電壓（電流）的加載以及對實時遙測表的查看完成測試遙測量的精度及線性；經(jīng)傳動操作對遙信反應的正確率、速度及SOE精度進行測試；通過發(fā)送相應的命令及查看各個節(jié)點的狀態(tài)從而完成對遙控及升降對象反應正確率的核實功能；通過發(fā)送相應命令對遙調(diào)（AGC）對象的輸出電壓（電流）進行測試進而確認其精度及線性。

（二）使用系統(tǒng)測試新主站系統(tǒng)的規(guī)約支持能力及數(shù)據(jù)精確度

在新主站投運前，可先使用系統(tǒng)的RTU仿真應用來測試主站對通信規(guī)約的支持能力及數(shù)據(jù)精確度。測試過程中，可任意設定遙測量、遙信量的碼值，并可自動模擬遙控、遙調(diào)（AGC）、升降等功能。

（三）系統(tǒng)在遙信傳動工作中的應用

遙信定期傳動是遠動工作的重要內(nèi)容，可在監(jiān)聽方式下進行，系統(tǒng)記錄傳動的全過程，作為提供給工作人員的核對依據(jù)，從而可確定是主站問題還是RTU問題。

（四）系統(tǒng)在診斷數(shù)據(jù)跳變工作中的應用

遠動工作中的一個難點就是數(shù)據(jù)跳變，本系統(tǒng)通過使用系統(tǒng)提供的周期7天、間隔2秒的歷史數(shù)據(jù)記錄以及曲線分析功能，對數(shù)據(jù)跳變的詳細情況進行記錄。應用時建議對發(fā)生跳變數(shù)據(jù)通道采用監(jiān)聽方式。

（五）系統(tǒng)在測試運行的RTU工作中的應用

對運行的RTU故障測試，可通過模擬主站的連續(xù)及單步調(diào)試應用實現(xiàn)。

（六）系統(tǒng)在監(jiān)測主站與RTU通信工作中的應用

使用監(jiān)聽功能，可觀測指定主站與RTU通信的全部細節(jié)，并記錄遙控、升降、AGC等命令。

（七）使用系統(tǒng)判斷通信類故障

通過RTU端連接和主站端連接的不同連接測試方式，可判定故障源是RTU還是通道。

（八）對通信信道的質量進行測試

系統(tǒng)通過開環(huán)測試和閉環(huán)測試兩種方式完成對通信信道質量的測試功能。

（九）為主站提供正確的遠動信息

系統(tǒng)本身包括遠動資料信息管理工具，可為主站系統(tǒng)提供正確的遠動站點資料。

（十）區(qū)分部門間的責任

在現(xiàn)今的電網(wǎng)中，綜合自動化系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛的采用，導致大量的保護信號與遠動信號混合在一起無法區(qū)分。本系統(tǒng)可以有效的對遠動信號故障和保護信號故障進行區(qū)分，是一種區(qū)分部門間責任的方式。

（十一）支持通信規(guī)約設備的測試

對其它使用標準規(guī)約的通信設備（如熱工系統(tǒng)的數(shù)采設備、直流系統(tǒng)采設備），該系統(tǒng)的全部功能均可使用。

總之，攜帶本系統(tǒng)相當于攜帶了便攜式的主站系統(tǒng)、便攜式的RTU和便攜式的規(guī)約竊聽裝置，系統(tǒng)的應用領域是比較廣泛的，具體的應用還需結合實際的工作內(nèi)容開展。