調(diào)度自動化主站遙控智能比對系統(tǒng)研究與應用

謝培元，梁運華，李龍，賀丁丁

(1.國網(wǎng)湖南省電力公司，湖南長沙410007;2.國網(wǎng)湖南省電力公司檢修公司，湖南長沙410004)

隨著國家電網(wǎng)公司“三集五大”發(fā)展戰(zhàn)略思想的提出，調(diào)控一體化是國家電網(wǎng)公司未來一段時間的發(fā)展方向。調(diào)控一體化必然涉及到子站遙控調(diào)度權(quán)的轉(zhuǎn)移〔1〕。在調(diào)度權(quán)轉(zhuǎn)移的過程中，牽涉到調(diào)度自動化主站及子站的切換。由于涉及調(diào)度自動化主站及子站都是運行中的系統(tǒng)，若無有效的風險預控手段，調(diào)試風險極高。

目前，相關(guān)的安裝調(diào)試在很大程度上依賴于設備制造商的配合，對于新投運的廠站，施工工期相對寬裕，設備調(diào)試時設備處于未投運狀態(tài)，風險可控;而對于已投入運行子站的切換，如何降低調(diào)試風險，減少數(shù)據(jù)中斷時間就變得尤其重要。而且新、老調(diào)度自動化主站 (以下分別簡稱“新主站”、“老主站”)切換時的遙控調(diào)試由于種種原因容易發(fā)生誤發(fā)遙控事故，對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行造成隱患。為了消除調(diào)試中誤發(fā)遙控安全隱患，降低調(diào)試風險，減少數(shù)據(jù)中斷時間，文中結(jié)合最新的網(wǎng)絡通信規(guī)約技術(shù)，設計了一套完整的調(diào)度自動化主站遙控智能比對系統(tǒng)。

1 可能引起遙控誤操作的因素及對策

1.1 可能誤發(fā)遙控的因素

1)通信規(guī)約實現(xiàn)不一致，如:新、老主站在IEC101/IEC104規(guī)約的實現(xiàn)上存在差異，導致下發(fā)的遙控命令在子站出現(xiàn)問題，引起誤發(fā)遙控。一些地區(qū)由于舊主站系統(tǒng)未配置IEC104規(guī)約，可以通過模擬系統(tǒng)進行調(diào)試，與標準的規(guī)約文本進行比對，檢查其實現(xiàn)的正確性〔2〕。

2)系統(tǒng)配置，參數(shù)定義不一致或有誤，包括:接口通道、通信地址、類型、遙控點號、開關(guān)狀態(tài)及其它遙控參數(shù)等。

3)在調(diào)試過程中物理接線錯誤會導致遙控命令誤發(fā)到錯誤的通道，從而可能發(fā)生誤發(fā)遙控。

4)人為操作失誤，如:在遙控畫面上操作了其它點或遙控畫面本身定義出錯等。

1.2 對策

1)驗證新、老主站與子站之間通信所采用的通信規(guī)約實現(xiàn)的一致性。目前國內(nèi)主站一般采用IEC101/104規(guī)約與子站設備通信，可以通過監(jiān)視記錄2套主站輸出口的通信報文并智能比對分析來檢查新、老主站實現(xiàn)的IEC101/104規(guī)約一致性，特別是遙控操作命令實現(xiàn)的一致性，可在線檢查出兩者差異。此外還會存在新主站配置了IEC101/104通信規(guī)約，而舊主站未配置IEC101/104規(guī)約的情況，為了檢查IEC101/104規(guī)約實現(xiàn)的正確性，需要采用模擬子站設備依據(jù)標準規(guī)約文本進行調(diào)試分析，驗證規(guī)約實現(xiàn)的正確性、可靠性和有效性〔3〕。

2)驗證新、老主站參數(shù)配置定義的一致性。為了保證新、老調(diào)度自動化主站遙控操作的一致性，除了通信規(guī)約要一致外，還應保證新、老主站的參數(shù)配置定義是完全一致的，即遙控點參數(shù)、點號、數(shù)據(jù)庫、遙控畫面的定義是一致的，若有不一致也可能誤發(fā)遙控。

3)驗證新主站遙控操作的正確性及可靠性。

在上述3個要求達到后，為了確保遙控操作正確，新主站與子站仿真設備進行實際的控制操作，子站仿真設備應動作正確、穩(wěn)定可靠。

汪利平[41]采用水熱法，在高溫水-二氧化碳二元體系中水熱溶解纖維素以制備5-HMF，在溫度523.15 K，壓力7.25 MPa，反應30 min后，5-HMF 的得率可以達到 16.2%。 Daorattanachai等[42]研究了高壓熱水中，以Sr(PO3)2作為催化劑， 催化纖維素水解轉(zhuǎn)化，果糖與5-HMF的總得率達到34%。

若條件許可，還可以選擇一個實際的子站，在遙控操作的安全性有保障的情況下讓新主站對實際的子站設備進行遙控操作，檢查輸出繼電器等動作的正確性及可靠性。在整個遙控調(diào)試過程中，電力規(guī)約仿真分析設備進行全程通信監(jiān)視記錄，發(fā)現(xiàn)異常及時分析并提供異常報告。

4)驗證新主站的容錯能力和健壯性。新主站在正式投運前除了正常的調(diào)試操作外，為檢查新主站的性能還可以做一些性能調(diào)試，包括容錯能力及健壯性調(diào)試。模擬一定數(shù)量的子站設備進行大容量變化數(shù)據(jù)的調(diào)試 (也可以按新主站設計的最大容量進行調(diào)試)，檢查主站的反應時間和極端狀態(tài)下的適應能力、運行可靠性等。新主站對子站錯誤的應答信息的處理，如:錯誤的遙控返校信息、無遙控預命令/選擇命令的遙控執(zhí)行操作等。

2 系統(tǒng)設計技術(shù)方案

2.1 系統(tǒng)整體方案

針對新、老主站切換時的遙控風險，結(jié)合最新的網(wǎng)絡通信規(guī)約技術(shù)，文中首先設計了主站遙控智能比對系統(tǒng)流程，如圖1所示，系統(tǒng)劃分為4大模塊:1)模擬子站，主要為與待測主站系統(tǒng)進行模擬連接，并執(zhí)行調(diào)試任務;2)原始數(shù)據(jù)保存，主要將步驟1調(diào)試任務的通信過程記錄保存;3)遙控智能比對，將步驟2中保存的原始數(shù)據(jù)進行規(guī)約分析，比對2次調(diào)試通信的遙控信息點屬性;4)報表生成，將遙控智能比對結(jié)果以報表的形式輸出，供用戶查詢。

為解決現(xiàn)場不便于斷開通信的狀況，系統(tǒng)增加通道監(jiān)聽功能模塊，記錄主站系統(tǒng)通信過程。

圖1 系統(tǒng)流程圖

2.2 系統(tǒng)組件結(jié)構(gòu)設計

系統(tǒng)組件結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)組件結(jié)構(gòu)示意圖

圖2中，規(guī)約解析組件提供一套用于解析/組裝規(guī)約報文頭、尾、數(shù)據(jù)標識、附加信息域的類庫。其中定義的類并不與具體的規(guī)約對應，而是和標準規(guī)約體系一一對應;數(shù)據(jù)解析組件是執(zhí)行規(guī)約解析操作的核心組件，提供通用的報文解析引擎，對規(guī)約中數(shù)據(jù)域部分的數(shù)據(jù)項進行解析/組裝;規(guī)約數(shù)據(jù)組件實現(xiàn)了對規(guī)約定義描述內(nèi)容的訪問操作，主要負責保存或加載規(guī)約配置腳本信息，一方面為規(guī)約定義操作方向外部提供支持接口，另一方面為數(shù)據(jù)解析組件提供指定規(guī)約描述定義信息;持久化組件對數(shù)據(jù)解析組件組裝/解析的結(jié)果進行持久化工作，使得從子站設備所采集到的數(shù)據(jù)能夠被保存和讀取;配置腳本中保存了規(guī)約的描述定義。

2.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程

系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖如圖3所示，其中遙控點屬性一致性的比對中，完成了對點號和描述字段的同時比對，保證了點表的正確性。

圖3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖

3 遙控智能比對實現(xiàn)

遙控測試操作流程如圖4所示。

2)確定遙控順序、名稱和在對應子站一次接線圖上的遙控點位置完全一致，編輯并打印出遙控順序操作表。

3)斷開待測子站與新主站的物理通信，在子站拔出至新主站的通信電纜，以保證遙控調(diào)試的安全可靠。

4)將老主站與待測子站的通信通道接入仿真子站，作為調(diào)試的基準，該系統(tǒng)的調(diào)試結(jié)果、通信報文等將作為后續(xù)新主站調(diào)試的基準。

5)新主站與待測子站的通信通道接入仿真子站，作為被測系統(tǒng)，通過點擊仿真子站一個遙信的變化確定接入正確。該調(diào)試系統(tǒng)的調(diào)試結(jié)果、通信報文等將與調(diào)試基準進行比較，并報告可能的差異。

6)按照操作流程，新、老主站按遙控順序操作表的順序分別做全部遙控點的操作，并做好詳細記錄，每個點的遙控調(diào)試執(zhí)行如下操作:①遙控選擇操作→接收到遙控選擇確認。②遙控撤銷→接收遙控撤銷確認，終止本次遙控操作。③遙控執(zhí)行操作→接收遙控執(zhí)行成功或遙控執(zhí)行失敗確認。

7)調(diào)試完畢后正確恢復通信通道。

為防止遙控命令發(fā)送到非對應的站及遙控點，每次發(fā)送遙控選擇命令后，應確認老主站上收到正確的遙控返回，否則暫停調(diào)試，排除可能的誤操作后方能繼續(xù)。

圖4 遙控測試操作流程圖

調(diào)試過程中為防止任何可能的誤操作或不正確定義導致的錯誤遙控，老主站的調(diào)試采用備份系統(tǒng)進行，須斷開與運行系統(tǒng)之間的物理連接。

4 應用實例與評價

4.1 實例

2014年1月，結(jié)合湖南省電力公司婁底供電分公司主站EMS系統(tǒng)換型工作，在新、老主站系統(tǒng)利用調(diào)度自動化主站遙控智能比對系統(tǒng)對110 kV青禾變電站現(xiàn)場測試，青禾變與婁底主站通信采用了IEC104規(guī)約，測試過程中，測試人員在導入遙控點表中有意增加了錯誤數(shù)據(jù)。

調(diào)度自動化主站遙控智能比對系統(tǒng)窗口左部分顯示了下發(fā)老主站遙控命令信息，窗口右部分顯示新主站下發(fā)的遙控命令信息，軟件自動比對2條信息，若完全相符合，顯示“正確”，窗口下部分顯示異常信息。比對異常結(jié)果見表1。

表1 異常結(jié)果輸出表

4.2 測試結(jié)果評價

1)通過模擬子站系統(tǒng)，獲取主站與子站通信數(shù)據(jù)，挖掘遙控信息等應用數(shù)據(jù)，改變了傳統(tǒng)遙控試驗對電網(wǎng)運行方式依賴 (需結(jié)合設備停電)，大大縮短遙控試驗時間 (從原來幾年縮短到幾個月時間)，大大提高了工作效率。

2)借助遙控對點固化操作流程研究設計，降低了遙控試驗期間誤跳開關(guān)風險。

3)實現(xiàn)了新、老主站遙控配置數(shù)據(jù)智能比對，自動形成避免差異報告，提高了數(shù)據(jù)比對、糾錯效能。

5 結(jié)束語

調(diào)度自動化主站遙控智能比對系統(tǒng)，通過驗證新、老主站與子站之間通信所采用的通信規(guī)約實現(xiàn)的一致性，來驗證新、老主站參數(shù)配置定義的一致性，新主站遙控操作的正確性及可靠性，驗證新、老主站的容錯能力和健壯性，實現(xiàn)了可視化的操作界面，大大降低了新、老主站切換時調(diào)試風險，減少了數(shù)據(jù)中斷時間。此外，該系統(tǒng)還可作為一種實用、直觀、有效的子站設備維護檢修工具，不僅能節(jié)約大量人力資源消耗，更重要的是能大大提高工作效率，并保證子站的安全穩(wěn)定運行。該系統(tǒng)具有廣闊的應用前景。

〔1〕唐云輝，胡敦平，黃銀漢，等.調(diào)控一體化遠動信息交互及應用方案的探討〔J〕.城市建設理論研究，2012(31):99-102.

〔2〕郭志彬.超高壓電網(wǎng)遠動系統(tǒng)中通信規(guī)約的應用與實踐〔J〕.電工文摘，2012(1):50-53.

〔3〕李俊堂，廖海龍.500 kV變電站綜合自動化系統(tǒng)技術(shù)改造分析〔J〕.湖南電力，2012，32(5):56-57.