變電站遠動機無縫切換的實現和校核

陳建洪 陳月卿 林 捷 邱建斌 王家興

（1.福建省電力有限公司輸變電設備檢修分公司，福州 350003；2.福州超高壓輸變電局，福州 350003）

隨著電力調度 SCADA主站高級應用的發展，越來越多的變電站要求“四遙”數據傳輸可靠、穩定。尤其是超高壓樞紐變電站，其調度主站多達三四個，遠動機所承載的“四遙”數據更顯重要。

目前，很多綜合自動化變電站已運行多年，進入了升級改造階段。常規的做法就是新上的綜自系統和舊綜自系統并列運行，每改造一個間隔就將舊綜自系統對應“四遙”信息移到新上的綜自系統。這樣的做法存在一些不足，其一就是每改造一個間隔時，各個調度主站都要進行SCADA數據庫修改和圖形修改，由于每次改造都需要整個SCADA主站進行數據修改并同步，會影響運行中的 SCADA主站的可靠性和穩定性；其二就是由于各個調度主站都要進行相關修改后才能同變電站進行“四遙”數據校核，工作效率極低。所以，一種無需調度主站進行任何改動的方案是解決上述問題的關鍵技術之一，遠動機無縫切換的成功嘗試為此提供一條途徑。

1 遠動切換實施方案

圖1為某變電站遠動系統的示意圖，圖中左半部分為舊遠動系統，采用雙網絡雙主機結構，遠動通訊規約有IEC101和IEC104兩種，圖中右半部分就是新上的遠動系統。

遠動機無縫切換的總體方案就是：先把原遠動機 CSM300E中的全站數據（指含所有調度端的數據）接入到新的遠動機 CSC1321中，由 CSC1321把來自于 CSM300E的采集數據對各調度端按原有規約、原有遠動點表進行信息轉發，CSM300E按IEC104規約將信息傳送給CSC1321，如圖2所示。

圖1 遠動系統改造前示意圖

圖2 遠動機無縫切換示意圖

整個變電站綜自升級改造工程分三個階段進行：

第一階段：新遠動系統搭建。把兩臺新遠動機CSC1321連接到新站控層雙以太網，對CSC1321進行單機調試，包括與調度主站的通訊配置和與CSM300E的數據采集配置，為CSC1321接入電力數據網、模擬通道和 CSM300E做前期準備。這個階段CSC1321和CSM300E之間沒有任何聯系，電力數據網通道和模擬通道仍接在 CSM300E上，仍由CSM300E和各級調度主站進行通信。

第二階段：遠動機無縫切換。這個階段先在2#CSC1321和2#CSM300E之間建立單獨的IEC104規約通信連接，2#CSM300E通過這個IEC104規約通訊連接把各級調度端所需的全部數據實時傳送到2#CSC1321。然后斷開2# CSM300E與電力數據網、模擬通道和原站控層A/B網的鏈接，由2#CSC1321同電力數據網、模擬通道進行鏈接，調度主站的第2路遠動數據由新遠動主機2#CSC1321上送，如圖2所示。將帶有 CSC2000模擬規約軟件的調試筆記本電腦接入2#CSM300E，利用 CSC2000規約模擬軟件同調度SCADA主站前置機進行“四遙”調試。待信息全部校核正確后，把電力數據網通道和模擬通道從1#CSM300E上切換到2#CSC1321，由2#CSC1321用全部來自2#CSM300E的實時數據接管和各級調度進行通信，實現遠動的無縫切換。這個過程肯定會造成和各級調度端通信的暫時中斷，但其時間極為短暫，故而稱之為“無縫”。這個過程要做好數據備份以及異常后的及時恢復，同時要在一定的時間內觀察切換到新遠動機2#CSC1321運行的穩定性。整個過程完全穩定可靠后，再采用同樣的方法進行第1路遠動數據的接入與調試，至此，整個遠動機無縫切換工作全部結束。

第三階段：“四遙”數據按間隔改造接入新遠動系統。即按照各間隔具體的改造進度，由新遠動主機CSC1321用直接采集該間隔新測控裝置和保護裝置的數據去轉發給各級調度，即用直采直送的數據去替換來自原遠動機 CSM300E的數據，未改造間隔的數據仍由原遠動機 CSM300E轉發。整個改造工程結束后，可將原遠動系統退役。

2 CSC2000模擬規約軟件開發

2.1 軟件系統構架

CSC2000規約是一組協議的總稱，其中包括網絡通信協議、裝置內部通信協議和裝置與MMI通信協議三大類[1]，已成功應用于變電站綜合自動化系統中，目前福建省所有500kV變電站均采用北京四方繼保自動化股份有限公司開發的CSC2000變電站綜合自動化系統。

CSC2000規約模擬軟件協議內容僅涉及網絡通信協議，該通信結構為簡約型三層（物理層、鏈路層和應用層）增強性結構。軟件采用了模塊化的設計思想，設計了CSC2000通信模塊、數據庫管理模塊、信號觸發模塊、人機交互模塊，如圖3所示。

CSC2000通信模塊用于解析和生成與站控層設備通信的CSC2000規約報文；數據庫管理模塊用于實現軟件配置信息的導入，內部實時和歷史數據讀寫存儲管理服務，數據庫支持遠動配置文件、監控后臺數據庫文件、保護裝置信息模板文件；信號觸發模塊實現手動和自動觸發動態數據的模擬功能；人機交互模塊用于根據數據庫配置信息自動生成相應配置的測試界面，提供調試運行模式及環境參數設置，提供信息顯示輸出及人工干預輸入界面。

圖3 軟件系統構架示意圖

2.2 主要功能模塊設計

CSC2000規約模擬軟件設計了遙信校對模塊、遙測校對模塊、遙控接收和反校模塊、保護事件和告警校對模塊等。CSC2000規約模擬軟件除了需要實現上述幾個主要模塊功能，還需要具備SOE功能、GPS對時功能、測控裝置復歸等功能。

遙信模塊校對和遙測校對模塊根據數據庫信息，采用廣播方式進行上送遙信和遙測報文，實現與應用系統（如 SCADA主站）的校對功能，遙信模塊可以帶SOE時標同時上送，遙測模塊發送的是測控裝置二次值，一次值需要乘以變比進行核對；遙控接收和反校模塊用于模擬測控裝置進行接收監控后臺或調度端SCADA主站下發的遙控命令,通過遙控反校確認和遙控執行確認兩個步驟進行校核；保護事件和告警校對模塊根據保護裝置信息模板文件和間隔地址，模擬上送保護事件和告警的報文信息，實現校對功能；CSC2000規約模擬軟件具備與站內GPS 對時系統進行通信的功能，可接受主站的廣播時鐘報文，與電網系統時鐘保持同步，作為SOE的標準時標。

3 “四遙”數據校核

調度端需要添增大量的變電站遙測、遙信、遙控等信息，以實現遠方監控功能。為此，變電站遠動機需要進行配置的修改，為不影響設備的正常運行，先修改一臺遠動機，利用CSC2000規約模擬軟件同調度端SCADA主站前置機進行“四遙”調試，如圖4所示。待全站數據完全核對正確后，再修改另外一臺遠動機。

圖4 “四遙”調試示意圖

CSC2000規約模擬軟件數據源取變電站運行中的監控后臺、保護管理機或原遠動機，分別獲取全站遙信、遙測、遙控標簽和保護裝置信息模板，作為正確的數據源依據。如圖2，CSC2000變電站綜合自動化系統是基于A/B網為組網的數據交換，A/B網采用CSC2000規約進行數據交互。CSC2000規約模擬軟件的實質功能就是模擬變電站的測控裝置和保護管理機進行遙測、遙信、保護事件和告警的數據上送，以及模擬測控裝置接收監控后臺或調度端SCADA主站下發的遙控命令。所以，除了圖1的調試模式外，帶有CSC2000規約模擬軟件的調試筆記本電腦也可以直接接入A網或B網，同監控后臺或者調度端 SCADA主站進行“四遙”調試。但是由于現場的測控裝置也接入A/B網運行，CSC2000規約模擬軟件所發出的模擬數據會瞬間被現場的測控裝置刷新，需要將測控裝置網線臨時拔掉，對于單網絡單遠動機的變電站，建議采用該方法進行調控一體化“四遙”調試。

3.1 遙信、遙測、保護事件和告警調試

對于遙信、遙測調試，可分別調用CSC2000規約模擬軟件的“遙信校對”和“遙測校對”模塊，導入遙信或遙測的文本文件，點擊所要校對的條目，軟件就可以上送CSC2000報文，與調度端SCADA主站直接校對，方法直觀簡單，就不深入介紹。

由于保護裝置事件和告警信息占全站自動化信息一半以上，對保護事件和告警進行組包發送會大大減少全站遙信的信息量。這種組包方法就是對通過遠動機IEC101/IEC104規約進行ASDU部分擴展[2]，擴展出符合 IEC103規約格式進行上送保護事件和告警的專用 ASDU，即 ASDU的具體內容按 IEC101/IEC104規約的規定組包，發送時套上IEC101/IEC104規約的信息頭。

調試前需要從保護管理機獲取保護裝置信息模板，編制成CSC2000規約模擬軟件所能識別的文件，如RCS923A.siyao。如圖5，調試時先打開導入該文件，配上內網地址，就可以模擬該地址所對應的間隔保護裝置上送保護事件和告警信息，該信息也可以帶上SOE同時進行核對調試。

圖5 保護事件和告警調試

3.2 遙控調試

用CSC2000規約模擬軟件模擬測控裝置接收遙控令，通過校驗遙控信息是否正確來達到遙控調試的目的。由于遙控信息是采用點對點的方式，需要將筆記本電腦 IP改成測控裝置的 IP，CSC2000規約模擬軟件通過導入遙控文本文件，點擊所要核對的條目，筆記本電腦IP自動被改為所要核對的測控裝置IP，同時遙控校驗信息也轉到該條目。遙控分遙控反校確認和遙控執行確認兩個步驟進行校核，當調度端 SCADA主站下發遙控選擇命令時，CSC2000規約模擬軟件就會接收到命令，彈出如圖6的對話框，核對信息正確后可以點擊“遙控反校正確上送”的確認鍵，調度端 SCADA主站接收到反校正確信息后，進一步下發遙控執行命令，CSC2000規約模擬軟件同樣會彈出遙控執行對話框，點擊正確確認后，SCADA主站就會收到該信息后等待控制對象的變位，如果這時采用CSC2000規約模擬軟件的遙信校對模塊來模擬該控制對象的變位，SCADA主站就會完成遙控成功的全部過程。如果遙控對象不對應或者返校出錯等等都會導致遙控的失敗，利用該校對方法來完成遙控調試。

圖6 遙控調試

CSC2000規約模擬軟件除了具備上述幾個功能，還具備SOE功能、GPS對時功能、測控裝置復歸等功能。

4 結論

遠動機實現無縫切換后，調度端不需要進行任何改動，只需要“四遙”數據校核就可以，避免了之前每核對一個間隔就要修改、同步數據并校核的現象。根據某500kV變電站現場經驗，基本上一個間隔改造的“四遙”數據校核時間基本上在半小時就可完成，而之前經常是半天都無法完成，效果極為明顯。遠動機無縫切換的成功試驗，不僅大大提高工作效率，而且避免調度端修改并同步數據時對SCADA主站造成影響，具有一定的推廣意義。同時CSC2000規約模擬軟件具有高效、便捷的特點，可應用于遠動機無縫切換調試中。

[1]CSC2000變電站自動化系統網絡通信規約.北京四方繼保自動化股份有限公司,2003:1-8.

[2]李明生,唐建中. IEC60870_5_101_104保護擴展及應用[J].四川電力技術,2010(8):19-20.