變電站綜自改造遙測(cè)碼值轉(zhuǎn)換及風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控

柳軍停，吳洪波，丁 勇，梁德平

(廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門(mén)供電局，廣東 江門(mén) 529000)

0 引言

電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL634.5.101—2002《遠(yuǎn)動(dòng)協(xié)議南方電網(wǎng)實(shí)施細(xì)則》(簡(jiǎn)稱“101協(xié)議”)與DL 634.5.104—2002《遠(yuǎn)動(dòng)協(xié)議南方電網(wǎng)實(shí)施細(xì)則》(簡(jiǎn)稱“104協(xié)議”)涵蓋遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)、對(duì)時(shí)、參數(shù)下裝、文件傳輸?shù)然具h(yuǎn)動(dòng)任務(wù)，在變電站調(diào)度遙測(cè)數(shù)據(jù)傳輸中得到廣泛應(yīng)用。

101和104協(xié)議具有相同的應(yīng)用層，遙測(cè)上送類型有“歸一化值”和“浮點(diǎn)數(shù)值”。目前，新建變電站統(tǒng)一使用“浮點(diǎn)數(shù)值”類型，可有效規(guī)避“歸一化值”的轉(zhuǎn)換問(wèn)題及誤送風(fēng)險(xiǎn)，但部分存量的變電站自動(dòng)化設(shè)備僅支持“歸一化值”類型，綜合自動(dòng)化改造(簡(jiǎn)稱“綜自改造”)也必須采取“歸一化值”類型。

因此，針對(duì)現(xiàn)有采用“歸一化值”上送遙測(cè)的變電站綜自改造工程，必須正確梳理變電站模擬量、測(cè)控裝置碼值、監(jiān)控后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)、遠(yuǎn)動(dòng)裝置轉(zhuǎn)發(fā)表及主站系數(shù)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，得到變電站綜自改造的遙測(cè)全過(guò)程解析表達(dá)式及配置方法，制定變電站綜自改造風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控措施，確保變電站改造安全有序、穩(wěn)步推進(jìn)。

1 調(diào)度數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議及結(jié)構(gòu)

101和104協(xié)議僅在傳輸介質(zhì)及傳輸機(jī)制方面存在差異。簡(jiǎn)單來(lái)講，“歸一化值”對(duì)應(yīng)調(diào)度遙測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖谴a值，通過(guò)預(yù)先設(shè)定的滿碼值及相應(yīng)遙測(cè)系數(shù)計(jì)算，間接反映真實(shí)變電站電氣模擬量數(shù)值。早期變電站綜自設(shè)備的CPU處理器性能落后，不支持浮點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算，僅支持整型數(shù)值運(yùn)算，故早期變電站大多采用“歸一化值”上送遙測(cè)?！案↑c(diǎn)數(shù)值”對(duì)應(yīng)調(diào)度遙測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖歉↑c(diǎn)數(shù)值，直接反映真實(shí)變電站電氣模擬量數(shù)值，新建變電站統(tǒng)一使用“浮點(diǎn)數(shù)值”類型。

以101協(xié)議應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)單元(application service data unit，ASDU)為例，分析遙測(cè)數(shù)據(jù)類型“歸一化值A(chǔ)SDU09”和“浮點(diǎn)數(shù)值A(chǔ)SDU13”。“歸一化值A(chǔ)SDU09”占3字節(jié)：第1字節(jié)(第8～15位) +第2字節(jié)(符號(hào)位+第1～7位) +第3字節(jié)(品質(zhì)字節(jié))，其值域?yàn)?-215，215)，即為(-32 768，32 768)，如報(bào)文：68 10 10 68 08 23 09 02 03 23 8B 40 10 05 00 8C 40 14 05 00 21 16，[歸一化值(值，質(zhì)量碼)]- (0510H，00) (0514H，00)；“浮點(diǎn)數(shù)值A(chǔ)SDU13”占5字節(jié)：第1字節(jié)(單精度IEEE754浮點(diǎn)數(shù)格式，數(shù)據(jù)低位在前，數(shù)據(jù)高位在后) +第5字節(jié)(品質(zhì)字節(jié))，其值域?yàn)?-2127，2127)，即約為(-1038， 1038)，如報(bào)文：68 14 14 68 08 C0 02 03 C0 40 40 3F 96 98 43 00 42 40 87 1B 9A 43 00 CB 16，[短浮點(diǎn)數(shù)(值，質(zhì)量碼)]- (305.173 8D，00) (308.215 1D，00)。

以某220 kV變電站網(wǎng)絡(luò)物理結(jié)構(gòu)為例，分析調(diào)度遙測(cè)數(shù)據(jù)的采集傳輸流向：一次設(shè)備的電壓、電流和溫度等模擬量，經(jīng)互感器或變送器轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的二次電壓或電流的模擬量，接入測(cè)控裝置。經(jīng)測(cè)控裝置的A/D模擬數(shù)字轉(zhuǎn)化，輸出“歸一化值”或“浮點(diǎn)數(shù)值”類型的遙測(cè)數(shù)據(jù)。遙測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)遠(yuǎn)動(dòng)裝置、調(diào)度數(shù)據(jù)通道及通信規(guī)約傳輸至調(diào)度主站。主站根據(jù)通信協(xié)議，解析變電站上送的數(shù)據(jù)報(bào)文，獲取一次設(shè)備的電壓、電流和溫度等模擬量數(shù)值。

2 碼值轉(zhuǎn)換算例

該220 kV變電站綜自設(shè)備改造前，其遠(yuǎn)動(dòng)裝置為南瑞科技NSC200，監(jiān)控后臺(tái)為南瑞科技NS5000 V2.1 SP6，測(cè)控裝置為南瑞科技NSD500 CPU.VER 3.35。本次綜自改造工程涉及遠(yuǎn)動(dòng)裝置更換，測(cè)控裝置保留原有狀態(tài)。南瑞科技NS5000 V2.1 SP6監(jiān)控后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)值為“測(cè)控輸出碼值經(jīng)計(jì)算處理后的一次值”，反映一次設(shè)備的真實(shí)模擬量數(shù)值，可以直接顯示在監(jiān)控后臺(tái)畫(huà)面。南瑞科技NSD500 CPU.VER 3.35測(cè)控裝置輸出碼值范圍為[-2 047，2 047]，采用碼值方式輸出。

2.1 監(jiān)控后臺(tái)算例

220 kV北外線CT變比2 000/5，監(jiān)控后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)電流的標(biāo)度系數(shù)400，參比因子341.167；基值0。解析過(guò)程為：測(cè)控碼值范圍為[-2 047，2 047]，對(duì)應(yīng)電流一次值范圍為[-k1×In，k1×In]，其中：k1為電流裕度系數(shù)，取值1.2；IN為CT額定一次值，取值2 000，則對(duì)應(yīng)電流一次值范圍為[-2 400，2 400]。假設(shè)實(shí)際電流一次值為z，對(duì)應(yīng)測(cè)控輸出碼值為x，電流關(guān)于測(cè)控碼值的函數(shù)關(guān)系可表示為：z=k2×x+b。已知：實(shí)際電流一次值為0時(shí)對(duì)應(yīng)測(cè)控輸出碼值為0，且實(shí)際電流一次值為1.2倍額定值時(shí)對(duì)應(yīng)測(cè)控輸出碼值為2 047，即直線z=k2×x+b過(guò)點(diǎn)(0，0)和(2 047，2 400)，代入數(shù)據(jù)可得電流關(guān)于測(cè)控碼值的函數(shù)關(guān)系為：z=(1.2×2 000/2 047)×x，化簡(jiǎn)可得：z=400/341.167×x。已知z等于標(biāo)度系數(shù)等于參比因子之比與x的乘積，則標(biāo)度系數(shù)為400，參比因子為341.167。

220 kV母線Uab額定電壓220 kV，監(jiān)控后臺(tái)系統(tǒng)電壓的標(biāo)度系數(shù)2.2，參比因子17.058。解析過(guò)程為：測(cè)控碼值范圍為[-2 047， 2 047]，對(duì)應(yīng)電壓一次值范圍為[-k3×Un，k3×Un]，其中：k3為電壓裕度系數(shù)，取值1.2；Un為電壓額定一次值，取值220，代入數(shù)據(jù)可得對(duì)應(yīng)電壓一次值范圍為[-264， 264]。假設(shè)實(shí)際電壓一次值為z1，對(duì)應(yīng)測(cè)控輸出碼值為x1，則電流關(guān)于測(cè)控碼值的函數(shù)關(guān)系為z1=k4×x1+b1；已知實(shí)際電壓一次值為0時(shí)對(duì)應(yīng)測(cè)控輸出碼值為0，且實(shí)際電壓一次值為1.2倍額定值時(shí)對(duì)應(yīng)測(cè)控輸出碼值為2 047，即直線z1=k4×x1+b1過(guò)點(diǎn)(0， 0)和(2 047， 264)；代入數(shù)據(jù)可得電流關(guān)于測(cè)控碼值的函數(shù)關(guān)系為z1=(1.2×220/2 047)×x1，化簡(jiǎn)可得：z1=2.2/17.06x1，則標(biāo)度系數(shù)為2.2，參比因子為17.058。

存量變電站綜自改造時(shí)，只要保證監(jiān)控后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)值正確，標(biāo)度系數(shù)和參比因子不必深究。

2.2 地調(diào)轉(zhuǎn)發(fā)表算例

變電站遠(yuǎn)動(dòng)裝置地調(diào)轉(zhuǎn)發(fā)表的系數(shù)值均為16，基準(zhǔn)值0，最大值為32 767，最小值為-32 767。地調(diào)主站系數(shù)的轉(zhuǎn)換系數(shù)1 (分子)為：標(biāo)度系數(shù)與參比因子之比；工程轉(zhuǎn)換截距與監(jiān)控后臺(tái)相應(yīng)的基值一致；轉(zhuǎn)換系數(shù)2 (分母)為常數(shù)16，因遠(yuǎn)動(dòng)通道上送碼值時(shí)乘以16，故主站除以16。

針對(duì)舊站監(jiān)控后臺(tái)改造工程，在確保地調(diào)主站系數(shù)正確的條件下，監(jiān)控后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)的參比因子全部為1，標(biāo)度系數(shù)為地調(diào)主站系數(shù)轉(zhuǎn)換系數(shù)1 (分子)，基值為地調(diào)主站系數(shù)工程轉(zhuǎn)換截距。

2.3 中調(diào)轉(zhuǎn)發(fā)表算例

220 kV北外線額定電流為2 000 A，工程值上限為2 000，對(duì)應(yīng)中調(diào)通道數(shù)據(jù)上限為15 000，工程值下限為-2 000，對(duì)應(yīng)中調(diào)通道數(shù)據(jù)下限為-15 000。已知：220 kV北外線額定容量其中：Un為額定電壓，取值220 kV；In為額定電流，取值2 000 A。代入數(shù)據(jù)可得220 kV北外線額定功率為1.732×220×2 000/1 000=762.1 MW，工程值上限為762.1，對(duì)應(yīng)中調(diào)通道數(shù)據(jù)上限為15 000，工程值下限為-762.1，對(duì)應(yīng)中調(diào)通道數(shù)據(jù)下限為-15 000。變電站遠(yuǎn)動(dòng)裝置中調(diào)轉(zhuǎn)發(fā)表的系數(shù)值為中調(diào)通道滿碼值與額定值之比、標(biāo)度系數(shù)與參比因子之比的乘積。220 kV北外線額定電流為2 000 A，中調(diào)通道滿碼值為15 000，標(biāo)度系數(shù)為400，參比因子為341.167，從而得到220 kV北外線電流的中調(diào)轉(zhuǎn)發(fā)表系數(shù)值為8.79。同理，220 kV北外線額定功率為762.1 MW，中調(diào)通道滿碼值為15 000，標(biāo)度系數(shù)為0.88，參比因子為0.88、1.641，從而220 kV北外線有功或無(wú)功的中調(diào)轉(zhuǎn)發(fā)表系數(shù)值為10.55。

3 風(fēng)險(xiǎn)分析及預(yù)控措施

遙測(cè)數(shù)據(jù)誤送不僅影響系統(tǒng)潮流分布和調(diào)度監(jiān)視控制，而且可能影響電力市場(chǎng)實(shí)時(shí)交易，從而導(dǎo)致發(fā)電廠出力異?；蜇?fù)荷損失，造成直接經(jīng)濟(jì)損失。因此，需要落實(shí)存量變電站綜自改造風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控措施，堅(jiān)決防止改造過(guò)程中數(shù)據(jù)誤發(fā)、漏發(fā)。本次綜自改造工程涉及遠(yuǎn)動(dòng)裝置更換，測(cè)控裝置保留原有狀態(tài)。工程改造期間全站一次設(shè)備不停電，在過(guò)渡階段舊遠(yuǎn)動(dòng)裝置經(jīng)104通道分別與地調(diào)和中調(diào)通信，實(shí)現(xiàn)調(diào)度的監(jiān)視與控制；101通道轉(zhuǎn)檢修狀態(tài)。

3.1 廠站端風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控措施

1) 確認(rèn)綜自改造主站與廠站聯(lián)調(diào)的文件及手續(xù)審批流程是否完備，如本項(xiàng)工作的自動(dòng)化工作申請(qǐng)已批復(fù)、施工調(diào)試方案通過(guò)會(huì)審批準(zhǔn)、工作許可手續(xù)辦理完畢、調(diào)試轉(zhuǎn)發(fā)表通過(guò)批準(zhǔn)并完成主站圖模庫(kù)制作、廠站遠(yuǎn)動(dòng)參數(shù)配置已修改下裝完畢等。確認(rèn)本次調(diào)試過(guò)程中可直接操作的設(shè)備名稱及編號(hào)。根據(jù)作業(yè)班組前期調(diào)試驗(yàn)收情況，通過(guò)查閱站內(nèi)自動(dòng)化系統(tǒng)調(diào)試記錄、調(diào)試報(bào)告等方式，確認(rèn)相關(guān)二次設(shè)備參數(shù)配置正確、二次接線正確。對(duì)于不能改變狀態(tài)的一次設(shè)備，應(yīng)在前期調(diào)試中加入該設(shè)備遙控回路驗(yàn)證過(guò)程，且驗(yàn)證結(jié)果正確。確認(rèn)工作票及二次回路措施單中所列二次回路安全技術(shù)措施全部執(zhí)行完畢。

2) 遙測(cè)數(shù)據(jù)核對(duì)調(diào)試。在加量測(cè)試前，做好安全措施，向涉及到的各級(jí)調(diào)度自動(dòng)化值班員申請(qǐng)，在得到許可后，方可進(jìn)行加量，采用繼保自動(dòng)化測(cè)試儀對(duì)相應(yīng)的改擴(kuò)建間隔測(cè)控裝置加量，與主站進(jìn)行數(shù)據(jù)核對(duì)并記錄數(shù)據(jù)。

3) 遙信數(shù)據(jù)核對(duì)調(diào)試。根據(jù)前一階段調(diào)試驗(yàn)收情況，若前一階段后臺(tái)監(jiān)控機(jī)已全部完成遙信數(shù)據(jù)核對(duì)且正確無(wú)誤，則本階段調(diào)試可根據(jù)遙信接入位置直接采用短接方式逐個(gè)與主站核對(duì)遙信數(shù)據(jù)；若不能確定前一階段遙信數(shù)據(jù)的可靠性，則直接采用源頭發(fā)送相應(yīng)遙信數(shù)據(jù)的方式進(jìn)行核對(duì)。

4) 遙控?cái)?shù)據(jù)核對(duì)。再次確認(rèn)改擴(kuò)建間隔不能改變一次狀態(tài)設(shè)備的遙控出口壓板已退出；根據(jù)需要，將改擴(kuò)建間隔遠(yuǎn)方就地把手切換至遠(yuǎn)方狀態(tài)(測(cè)試完畢恢復(fù)到就地)，申請(qǐng)主站人員配合(主站應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行監(jiān)護(hù)制度)，對(duì)新增的一次可控設(shè)備逐一進(jìn)行遙控預(yù)置測(cè)試，核對(duì)遙控對(duì)象號(hào)與設(shè)備對(duì)應(yīng)關(guān)系應(yīng)正確無(wú)誤；投入可改變狀態(tài)的一次設(shè)備遙控出口壓板，并從主站對(duì)相應(yīng)的一次設(shè)備進(jìn)行逐一遙控操作測(cè)試，遙控操作應(yīng)正確無(wú)誤，逐一驗(yàn)證成功后將相應(yīng)遙控出口壓板恢復(fù)到退出狀態(tài)；對(duì)保護(hù)裝置(或其他新增的IED設(shè)備)相關(guān)的遠(yuǎn)方操作量進(jìn)行逐一遙控操作驗(yàn)證，操作過(guò)程均應(yīng)先預(yù)置，檢查到預(yù)置命令到達(dá)裝置后才能執(zhí)行，并檢查執(zhí)行結(jié)果。

5) 按照相反順序，恢復(fù)二次回路措施單上的安全措施，并執(zhí)行好簽名制度。

3.2 主站端風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控措施

1) 對(duì)涉及綜自改造的相關(guān)廠站或設(shè)備掛“繼保自動(dòng)化設(shè)備調(diào)試”檢修牌，做好數(shù)據(jù)、信號(hào)的屏蔽措施，同時(shí)不參與總加計(jì)算。

2) 確認(rèn)主站端綜自改造站的數(shù)據(jù)庫(kù)參數(shù)錄入正確，舊遙測(cè)點(diǎn)刪除，新遙測(cè)點(diǎn)增加。

3) 對(duì)主站端綜自改造站遙測(cè)表限值參數(shù)進(jìn)行核查，完善遙測(cè)合理值上、下限參數(shù)。

4) 確認(rèn)主站端綜自改造站的圖模設(shè)備參數(shù)關(guān)聯(lián)正確，以免造成誤遙控及監(jiān)視異常。

5) 做好主站端綜自改造站改造前后遙測(cè)點(diǎn)的歷史曲線繼承，避免關(guān)鍵數(shù)據(jù)丟失。

6) 在確保新遠(yuǎn)動(dòng)裝置上送數(shù)據(jù)或下發(fā)命令正確無(wú)誤的基礎(chǔ)上，分別將地調(diào)和中調(diào)的101通道恢復(fù)運(yùn)行狀態(tài)，并把生產(chǎn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)鎖定至101通道，104通道轉(zhuǎn)檢修狀態(tài)。

7) 拆除主站104通道與舊遠(yuǎn)動(dòng)裝置的物理連線并接入新遠(yuǎn)動(dòng)裝置，主站完成104通道與101通道數(shù)據(jù)的比對(duì)校核，重新確認(rèn)遙信、遙測(cè)和遙控。

8) 主站端摘除相關(guān)“繼保自動(dòng)化設(shè)備調(diào)試”牌，完成綜自改造站新遠(yuǎn)動(dòng)裝置的接入工程。

特別注意的是，接入新遠(yuǎn)動(dòng)裝置時(shí)，優(yōu)先調(diào)試101通道，保持生產(chǎn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)鎖定至104通道。因調(diào)度主站在同時(shí)與101通道和104通道正常通信時(shí)，優(yōu)先選擇104通道數(shù)據(jù)，從而可以有效規(guī)避因101通道漏屏蔽或漏轉(zhuǎn)檢修狀態(tài)而導(dǎo)致101通道誤發(fā)數(shù)據(jù)的問(wèn)題。新遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)與舊遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)替換改造或共存運(yùn)行時(shí)，存在可靠性及冗余性不足、單點(diǎn)故障、數(shù)據(jù)丟失等風(fēng)險(xiǎn)。若新遠(yuǎn)動(dòng)使用舊通道，則在斷開(kāi)舊遠(yuǎn)動(dòng)之前，新遠(yuǎn)動(dòng)須整站配置完好，確保既可直接采全站數(shù)據(jù)，也可通過(guò)舊遠(yuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)至新遠(yuǎn)動(dòng)。通道聯(lián)調(diào)時(shí)，先向調(diào)度申請(qǐng)中斷舊遠(yuǎn)動(dòng)業(yè)務(wù)，一旦有問(wèn)題立即恢復(fù)舊遠(yuǎn)動(dòng)業(yè)務(wù)。新遠(yuǎn)動(dòng)未全部驗(yàn)收正確前，工作結(jié)束后需恢復(fù)舊遠(yuǎn)動(dòng)業(yè)務(wù)，待全部驗(yàn)收正確后退出舊遠(yuǎn)動(dòng)，新遠(yuǎn)動(dòng)正式投入使用。若新遠(yuǎn)動(dòng)使用新通道，建議只接入新改造的保護(hù)設(shè)備，暫未改造的保護(hù)設(shè)備仍舊使用舊遠(yuǎn)動(dòng)通道。未改造間隔數(shù)據(jù)通過(guò)舊遠(yuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)至新遠(yuǎn)動(dòng)時(shí)，每臺(tái)新遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)均應(yīng)能同時(shí)接入兩臺(tái)舊遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)，避免出現(xiàn)新遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)與舊遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)一對(duì)一轉(zhuǎn)接的情況下，舊遠(yuǎn)動(dòng)單故障且所連接的新遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)故障或?yàn)閭錂C(jī)、備通道時(shí)導(dǎo)致調(diào)度數(shù)據(jù)不刷新的問(wèn)題。

4 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)變電站遙測(cè)數(shù)據(jù)誤送影響系統(tǒng)潮流分布和調(diào)度監(jiān)視控制造成發(fā)電廠出力異常等問(wèn)題，結(jié)合220 kV某變電站綜自改造，分析該站調(diào)度數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)協(xié)議及物理結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步梳理變電站模擬量、測(cè)控裝置碼值、監(jiān)控后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)、遠(yuǎn)動(dòng)裝置轉(zhuǎn)發(fā)表及省級(jí)、地市級(jí)調(diào)度主站系數(shù)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，得到變電站綜自改造的遙測(cè)全過(guò)程解析表達(dá)式及配置方法。廠站端綜自改造風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控主要涉及自動(dòng)化設(shè)備參數(shù)配置、二次回路安全措施的執(zhí)行及電氣模擬量遙測(cè)的測(cè)試。主站端綜自改造風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控主要涉及調(diào)試間隔的數(shù)據(jù)屏蔽，數(shù)據(jù)庫(kù)及圖模的參數(shù)配置及遙信、遙測(cè)、遙控的校核。此外，接入新遠(yuǎn)動(dòng)裝置時(shí)應(yīng)優(yōu)先調(diào)試101通道，保持生產(chǎn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)鎖定至104通道，確保變電站綜自改造期間全站一次設(shè)備不停電，保障改造進(jìn)程安全有序推進(jìn)。