變電站廠站端遠動設備的檢測

吳棟萁，陸承宇，杜奇偉

（1.浙江省電力試驗研究院，杭州 310014； 2.浙江省電力公司， 杭州 310007）

省電力公司技術監督工作近年來一直強調要監督關口前移，將事后治理轉變為提前防范。根據調控一體化模式下變電站自動化系統的運行需求，結合多年來在變電站監控系統技術監督工作中積累的大量信息和數據，在自動化技術監督工作中開展了針對調控一體化模式下的關鍵支撐設備“廠站端遠動工作站”的檢測，以規范功能、發現不足，主動消除設備投入運行后的隱患。

1 開展廠站端遠動設備檢測的必要性

廠站端遠動設備作為變電站與調度主站間的信息交互設備，其重要性不言而喻。對廠站端遠動設備開展檢測的必要性主要體現在：

（1）調控一體化帶來的不僅是調度運行管理模式的變革，同時也對變電站綜合自動化系統設備，特別是廠站端遠動設備的穩定性、可靠性及性能指標提出了更高的要求。傳統的變電站有人值班運行模式下，調度端不直接對操作對象進行遙控操作，而是下發操作令后由運行人員在變電站完成操作和監視，因此需要上送至調度端的信息較少，一般僅包括一次設備狀態、潮流數據及一些重要的繼電保護告警信號，下行控制對象數量也極少。調控一體化模式下，對變電站所有一、二次設備的控制操作均在調度端遠方遙控實現，需要廠站端遠動設備將海量的一、二次設備實時信息及時、準確、可靠地上送至調度端，同時接收和轉發調度端下達的遙控指令。以典型配置的500 kV變電站為例，保守估算需要上送至調度端的遙信和遙測信息量將分別超過6000點和2000點，遙控對象超過300個，是傳統運行模式下上送信息和遙控對象數量的十倍甚至十幾倍。導致遠動數據轉發表的容量急劇擴大，因而對廠站端遠動設備的軟/硬件性能提出了更高的要求。

（2）浙江電網廠站端遠動設備總體運行正常，但大部分已投運遠動設備的軟/硬件配置是按常規變電站運行工況設計的，并未考慮高負荷、高實時、高可靠、高穩定的遠動數據傳輸需求，因此其軟/硬件性能是否能滿足調控一體化實際運行需求必須通過測試才能確定。

（3）浙江電網仍有部分廠家的廠站端遠動設備的規約通信程序設計不夠規范，導致實際運行過程中易出現遠動通信故障。技術監督統計數據顯示，2010年廠站端遠動通信中斷占遠動設備故障總數的57%，其中大部分原因是規約通信程序的編寫沒有嚴格依據遠動通信規約標準，造成規約兼容性問題。

2 廠站端遠動設備檢測內容

針對上述問題，重點對廠站端遠動裝置的硬件性能指標和IEC 104規約一致性做了測試。

（1）硬件性能測試主要是模仿在調控一體化模式下，多主站多IP地址同時對廠站端遠動裝置進行大負荷率數據召喚操作。為驗證遠動裝置性能是否能滿足未來10年內變電站遠動通信需求，測試環境采用了大容量多轉發表模式，即1個遠動裝置含10張獨立遠動轉發表，分別對應10個調度主站；每張轉發表包含8 192個遙信、4 096個遙測及256個主變分接頭數據信息。測試時由10個仿真主站同時對該遠動裝置進行反復不間斷全站數據總召喚，并持續48 h。期間檢查遠動裝置運行工況是否正常，是否出現非法報文、報文丟失或失去響應等異常工況，并同步檢測遠動裝置的CPU負荷率和內存占用率。

（2）IEC 104規約一致性測試是對遠動裝置104規約通信程序的協議規范性進行測試，包含3部分內容，分別是鏈路層通信機制規范性和健壯性測試、應用層報文語法規范性測試和ASDU支持范圍測試，檢測依據是DL/T 634.5104-2002/IEC 60870-5-104:2000《遠動設備及系統第5-104部分:傳輸規約采用標準傳輸協議子集的IEC 60870-5-101網絡訪問》和DL/T 634.5101-2002《華東電網執行細則》，其中鏈路層通信機制規范性、健壯性測試是重點測試內容。

3 測試過程及發現的問題

本次測試對象包括南瑞科技、南瑞繼保、國電南自、北京四方、許繼電氣、深圳南瑞、創維ABB、西門子公司等8個廠家共10個型號的廠站端遠動設備，基本涵蓋了浙江電網220 kV及以上電壓等級變電站使用或上述廠家目前在售的主流型號。經過測試，主要發現以下問題：

（1）個別廠家遠動裝置的軟/硬件配置無法滿足調控一體化模式下高負荷、高實時、高可靠、高穩定的遠動數據傳輸需求。其中硬件配置問題具體表現在：CPU主頻較低導致數據處理能力低下；運行內存容量偏小，無法加載多張大容量轉發表；電子盤容量太小，無法存儲多張大容量轉發表文件。

軟件配置問題主要體現在：轉發表容量上限值設定太小，大大低于調控一體化模式下對遙信、遙測、遙控信息數量的實際需求；獨立轉發表數量上限值設定太小，個別廠家最多只支持4張。裝置硬件性能較弱是造成軟件配置問題的根源，僅通過修改軟件提高轉發表數量和容量上限已無法解決問題，必須對軟/硬件同步升級。

（2）各廠家產品均存在規約通信程序編寫不規范、不嚴謹的情況，未嚴格遵循標準。例如，某廠家的104通信程序是從101通信程序加了TPC/IP封裝后移植過來的，一些ASDU報文仍采用101規約文本的格式，而未采用104規約標準規定格式。還有廠家對于遙控選擇-執行流程未嚴格檢驗，對遙控令不作判斷就無條件轉發至間隔層，將選擇-執行保護機制交由間隔層裝置保證，沒有遙控選擇-執行超時自動撤銷機制等。

（3）部分廠家對異常報文的響應機制不合理，容易造成頻繁斷鏈或斷鏈后無法重連的情況。

（4）各廠家通信程序都不同程度存在部分104規約功能缺失現象，即廠家程序對傳統運行模式下會用到的ASDU支持較好，而對調控一體化模式下可能會用到的ASDU不支持或支持度較差。例如對于調控一體化模式下程序化操作需要用到的遙設命令ASDU和文件傳輸命令ASDU，不少廠家的設備根本無法識別，對帶時標遙控命令ASDU的支持度也較差。

（5）部分廠家對于裝置程序版本的管理有待完善。個別廠家雖然在測試過程中對發現的問題通過修改源程序予以整改，但該型號其他裝置仍使用整改前的程序，問題并沒得到解決。

（6）各廠家為保證與主站系統的兼容性，犧牲了程序的規范性。原因在于調度主站系統程序不規范，如果主站程序的編寫未嚴格遵循規約標準內容的規定，廠站端遠動裝置程序即使編寫非常規范嚴謹，也有可能與主站端通信失敗或通訊異常。由于主站系統的強勢地位，造成廠站端遠動裝置只能采用遷就和兼容主站程序的方式。同一個廠站端遠動裝置為了能兼容多個主站系統廠家的不規范主站程序，只能盡可能地加大程序的兼容性，由此帶來了更大的不穩定性。

本次測試時，各設備廠家均派出了研發人員全程配合，對于測試中發現的問題，由研發人員現場修改源程序后重新進行測試。通過本次測試，發現和消除了很多程序上的缺陷和隱患，對提高遠動設備穩定性和可靠性、減少遠動裝置故障率起到了積極的作用。

4 結語

自動化技術監督工作應將遠動裝置的測試工作納入規范化、常態化機制，通過日常監督工作了解遠動裝置的突出問題和實際需求，進一步開展以下工作：

（1）收集分析日常運行過程中出現的異常數據，設計檢測腳本，不斷提高檢測的針對性。

（2）針對新增的功能和性能需求，擴展檢測內容。

（3）長期監視入網設備的軟/硬件變更情況，及時開展對新設備、新版本的檢驗。

[1]DL/T 634.5104-2009遠動設備及系統 第5-104部分：傳輸規約采用標準傳輸協議集的IEC 60870-5-101網絡訪問[S].北京：中國電力出版社，2009.

[2]DL/T 634.5101-2002遠動設備及系統 第5-101部分：傳輸規約基本遠動任務配套標準[S].北京：中國電力出版社，2003.