仿真主站在智能變電站二次系統調試中的應用

王 磊，葉 剛，隋石妍

(國網淄博供電公司，山東 淄博 255095)

仿真主站在智能變電站二次系統調試中的應用

王 磊，葉 剛，隋石妍

(國網淄博供電公司，山東 淄博 255095)

為避免智能變電站需要等到數據通道建成后才能與調控中心進行遠傳試驗的弊端，利用標準信息點表的唯一性和規約數據報文解析等構建仿真主站測試系統。詳細給出了系統架構設計、軟件實現、測試流程、優化措施等。利用此系統可以提前在站內將遙信、遙測及遙控等“三遙”信號和告警直傳信號進行“無死角”試驗和分析，驗證SCD文件編制的正確性，檢查二次回路接線的完整性，做到遠傳試驗信號準確無誤。待電力通信線路建設完成后，調控中心便可以對遠傳信號進行抽樣驗收。實際應用表明，仿真主站在智能變電站的新建、改(擴)建中具有推廣應用價值。

仿真主站；智能變電站；遠傳試驗； 二次系統調試

0 引言

隨著智能電網的發展，數字通訊技術的提高，智能變電站的數字信號越來越龐大，一個220 kV智能變電站需要通訊3 000個左右信號。為確保信息點表上每一個信號上傳均實時正確，需要廠站端保護調試人員與調度主站人員在變電站投運前對信息點表逐一進行核對驗證。

傳統遠動信息校核方法為：待變電站和主站網絡通訊條件具備后，變電站站端現場工作人員按照監控信息表依次給調控中心信號，電話確認信號的正確性；若出現問題，兩端同時進行故障查找，費時費力，有時一個信號需要一上午的時間。查找問題過程中多次對一次設備進行拉合試驗，造成設備損害，同時調試人員工作效率低下。除此之外，傳統遠動信息校核方法需要依靠電力通信通道正式建立后才能進行，電力線路建設因外部因素干擾造成預定工期后延的情況時有發生，距離輸變電工程投產運行時間很近，造成保護調試人員的時間很少；為了提前進行遠傳試驗，采用敷設臨時光纖通道和無線通信裝置進行試驗的方法，但是臨時光纖通道成本較高，采用無線通信裝置不符合相關規定[1-2]。

針對以上問題，本文提出研發智能仿真主站綜合測試系統。該系統利用標準信息點表的唯一性和規約數據報文解析等虛擬技術，把調度主站實時網絡系統中的前置服務器、維護工作站、電源等物理資源進行轉變，打破物理結構之間的壁壘，將強大的功能集中在一起，組成移動式調度主站，即仿真主站[3]。

1 系統設計

1.1系統仿真測試原理

智能變電站仿真主站綜合測試系統是基于Windows系統研發設計，運用Microsoft Office軟件中Excel表格功能將調控中心下發的標準信息點表依次導入測試系統中進行測試。首先將標準信息點表中的遙信列表導入到仿真主站綜合測試系統中，該系統能夠根據導入的遙信信息列表進行相應的一次系統架構搭建，為下一步導入遙測、遙控等信息列表建立匹配關系[4]。再一次導入遙測、遙控等信息列表后系統便自動匹配相互對應關系，避免出現差錯。在智能變電站站內將已經導入信息列表的2臺仿真主站通過交換機與站內數據通信網關機與圖形網關機相連接，搭建仿真主站測試網絡；設置數據通信網關機、圖形通信網關機與仿真主站的IP地址，選擇規約類型與數據通道進行連接調試。調試完成后，在站內某一個間隔做出相應的遙信信號，該信號通過測保裝置、過程層與站控層網絡進入到數據通信與圖形通信網關機中，再由2臺仿真主站接收后分別顯示SOE事件順序記錄、告警直傳信號、數據源碼讀取以及相應信息列表數據行閃爍等內容[5-6]。

1.2系統結構特點

整個系統基于Windows操作系統研發設計，具有良好的兼容性，能夠根據現場實際情況配置相應功能模塊，使系統配置時不需要考慮非常高配置的服務器，并且冗余度高，系統安全可靠。系統采用多機、雙網、雙通道等冗余設計結構，以保證系統不間斷地安全穩定運行。

仿真主站測試儀主要包括基礎模型數據庫、通道信息配置模塊、模型服務模塊、信息點表導入模塊、通信規約解釋模塊，源代碼顯示模塊和報警模塊等幾大模塊。此外，仿真主站能通過網絡打印機將信息點表核對情況及時打印，便于檔案存儲[7-8]。

2 系統架構

仿真主站綜合測試系統硬件平臺由2臺相同仿真主站測試儀和1臺網絡數據交換機組成。通過網絡交換機與廠站端數據通信遠動裝置和圖形數據交換機相連接，如圖1所示。仿真主站組網測試圖能夠真實反映現場仿真測試的應用情況，該仿真軟件完全根據現場遠傳試驗相關規程規定研發，以保證其性能滿足現場實際要求。

圖1 仿真主站組網測試連接圖

仿真主站綜合測試系統需要在站控層A網與B網上連接時間同步裝置以保證數據采樣的時效性，確保調控直采和告警直傳數據的真實性。

2.1仿真主站測試儀

仿真主站Ⅰ、Ⅱ主要完成站內遠動機及圖形網管機上送數據的接收驗證功能，包括站內遙信、遙測數據的顯示，遙控命令的執行，站內SOE事件報文顯示，告警直傳數據顯示，信息點表完成數量與剩余數量以及數據報文答應等相關內容。

2.2網絡交換機與時間同步裝置

網絡交換機使用目前技術成熟、數據通信穩定的交換機，在搭建測試網絡時需要將交換機內的數據進行WLAN分區，連接數據端口需要在同一個WLAN分區內。時間同步對時裝置采用站控層網絡的SNTP接口全球定位系統(GPS)時鐘和北斗時鐘同步系統，為仿真主站測試裝置提供精確的時間同步信號，確保測試系統數據的時效性。

3 系統主要功能

仿真主站的功能主要包括導入/導出點表、通道設置、數據展示、數據查找、打印等主要功能，如圖2所示。系統設置有2個不同權限的admin和user用戶，相應功能需要登錄后才能使用，導入點表功能只能是admin用戶才可以使用,驗收、勾選等功能需要采用user用戶登錄。

圖2 仿真主站主要功能

點表導入是由主站人員依據調控中心下達的正式標準信息點表在密閉的環境下進行導入工作，導入結束后及時修改密碼，以防數據在廠站端被篡改，保證標準信息點表的唯一性；廠站端工作人員僅有user用戶權限，只能使用仿真主站而不能修改數據。

仿真主站內設置有3個信號通道，分別為通道一、通道二和告警直傳通道；調控人員根據相應規定選取其中任意2個通道設置各通道的信號屬性，定義調控直采和告警直傳所在的通道。在實際現場設置2臺仿真主站測試儀，其中一臺采用通道一和告警直傳通道，分別定義為調控直采和告警直傳通道；另一臺采用通道一和二，均定義為2條調控直采通道。根據廠站端數據通信遠動機的信息填寫仿真主站測試儀的IP地址、通信端口，選擇合適的規約，定義相應的通信通道，將參數配置完成后便可組網連接遠動機及圖形網關機。

仿真主站的規約與iES7000系統規約保持一致，隨同iES7000系統規約變動、升級，一周內完成更換、升級,便于工程現場實際應用。

數據展示功能主要包括遙信、遙測和遙控數據以及告警直傳等信息的展示。遙信數據的展示可以選擇對數據報警的單一確認或全部確認，對于剛上送信號，會出現閃爍報警提示，使用報警確認功能將其確認，并可對所有信號進行確認。遙測數據的展示可完成對站控層網絡上送的測量數據，并以紅色閃爍數值進行顯示，表明當前測量數據有效。當上送數據變化后，可記錄變化時間并顯示當前值。遙控數據的展示可以完成站內遙控功能，利用所彈出的遙控對話框完成對遙控功能的調試，可以遙控選擇，遙控執行等功能。告警直傳對話框可展示告警直傳上送的相關事項信息，SOE事項展示對話框可展示上送的SOE事件順序記錄報文等信息。

數據查找主要是在現場測試過程中查看測試數據是否有遺漏、缺項等內容，其測試人員、時間及異常信息是否記錄齊全，相應關聯數據是否一致等。待遠傳試驗所需信息全部驗證完畢以后，及時打印仿真主站測試報告并及時存檔。

4 測試流程與軟件實現

在對裝置軟、硬件的設計與研制后，完成了整個仿真主站裝置的研發工作，該仿真主站能夠真實有效地反映智能變電站的遙信、遙測、遙控等信號。其功能實現流程如圖3所示。

圖3 仿真主站功能實現流程圖

變電站標準信息點表(遙信、遙測、遙控)從零點起始，信息表審核定稿后，由審核人員簽字，主、分站把簽字后的信息表在調控中心分管專工組織下分別導入模擬主站和模擬分站裝置，核準無誤后專工修改密碼以保證點表的唯一性和不變性。現場與模擬主站裝置進行遙測、遙信、遙控校核試驗，發現問題及時處理，直到站端問題“無死角”解決，試驗校核情況在紙質信息表上做好標記，形成完整的校核記錄(含遙信、遙測、遙控)。新投運變電站監控信息全部校核完成后，提交驗收申請，同時提交由分管領導簽字的校核記錄[9]。

站端SCD文件變動后，站端需要重新校核相應監控信息，并做好記錄。遠傳試驗所需信號在校核過程中，若發現需要修改信息表，應書面提出申請，經調控中心批準后主、分站同時修改。

5 優化措施

5.1仿真主站操作系統局限性

仿真主站綜合測試系統是基于Windows操作系統研發的，主要是考慮標準信息點表在導入測試系統中仍能夠采用Microsoft Office軟件中Excel表格的功能，避免出現亂碼現象。雖然Windows操作系統具有較高的兼容性，但在別的操作系統中仍能夠順暢使用Excel表格依次導入標準信息點表的要求難以實現，導致仿真主站在多種操作系統和硬件平臺上運行的理想目前還達不到，可移植性較差。針對此現象，本文結合現場應用實踐，研發出一種能夠將不同版本的Excel表格內容依次解釋并導入測試系統的程序，降低對Windows操作系統的依賴性，提高仿真主站綜合測試系統的操作性。

5.2標準信息點表導入唯一性

仿真主站綜合測試系統在進行系統聯調及遠傳試驗時，若發現標準信息點表在用詞規范方面、標準代碼與符合方面以及相應文字描述方面出現差錯后，廠站端專責人與調控中心專責人均無法再次對標準信息點表導入綜合測試系統中，否則，之前在系統內記錄的遙信、遙測以及遙控等信息標識均自動消失。對于此類問題，經設計與研發團隊的詳細縝密研究，已經對綜合測試系統進行改版升級，確保標準化信息點表出現錯誤時可以進行再次導入，進一步完善仿真主站綜合測試系統的功能。

5.3內置電源模塊缺失性

仿真主站綜合測試儀目前還未設置內置電池以提高裝置供電可靠性，僅依靠外面220 V電源進行供電。在智能變電站新建施工現場，會出現電壓回路不完善造成的臨時停電，此時仿真主站綜合測試系統將失去電源而關機，從而造成系統數據未及時保存而丟失的現象。為避免此類情況的發生，需要在仿真主站綜合測試儀內部加裝正常待機時間約在5.5～6 h的大容量鋰電池，以此來保證裝置運行的可靠性。

6 系統應用

仿真主站綜合測試系統在葛莊110 kV新建變電站和峰山220 kV擴建變電站、興羅220 kV新建變電站等調試過程中均得到全面應用，測試系統的使用將廠站端數據庫的問題提前暴露、提前更改，為后期遠傳試驗工作爭取了寶貴時間。

各變電站的遙信、遙測、遙控數據以及采用常規做法和仿真主站所用時間對比和效率提升情況如表1所示。

表1 各變電站信號數量和耗時數據統計表

如：葛莊110 kV變電站的標準信息點表中有遙信1 297點、遙測247點、遙控82點，共計耗時2個工作日完成遠傳試驗。在進行當地遠傳試驗過程中，共計暴露錯誤14處，其中，后臺廠家數據庫關聯錯誤6處、圖紙定義問題8處。峰山220 kV變電站標準信息點表中遙信1 185點、遙測163點、遙控31點，共計耗時1.5個工作日完成遠傳試驗，使得峰山站的遠傳試驗工作效率提高92.5%。

使用該系統進行二次系統聯調及遠傳試驗時，能夠提前在站內完成大量的調試和試驗工作,如事件報文上送、告警直傳信息上送、數據實時監測、遠程遙控試驗等，同時對后臺監控廠家所搭建的數據庫進行監測，出現問題及時發現解決，有效降低后期與調控中心進行遠傳試驗的時間，也確保遠動信息能夠準確無誤地接入調度主站系統。

7 結論

在智能變電站的新建、改(擴)建工程中，在廠站端建立仿真主站的調試方案能夠提前進行二次系統聯調試驗，確保遠傳試驗所需信息“無死角”校驗，避免現場工作人員的重復勞動，降低現場一次設備開關的拉合次數，延長設備的使用壽命，縮短與調控中心遠傳試驗的驗收時間，破解了需要依靠電力通信線路順暢后才能進行遠傳試驗的技術難題，從而確保了智能變電站的建設工期，提高了現場工作效率，降低了施工工程成本，為以后的輸變電工程建設提供了強有力的技術保障。

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Application of Simulation Master in Smart Substation Secondary System Debugging

WANG Lei, YE Gang, SUI Shiyan

(State Grid Zibo Electric Power Company, Zibo 255095, China)

Due to the fact that the intelligent substation will not carry out the remote test with the control center until the completion of the data channel to, a simulation master station test system is proposed by using the uniqueness of the standard information table and analysis of statistic data message. The system architecture design, software implementation, testing process, optimization measures, etc., are given in detail. “Three remote” signals such as remote signal, telemetry and remote control in the smart substation and alarm direct signal, can be used to carry out “no dead ends” test and analysis in advance by this system, and hence the correctness of the SCD file can be verified and the integrity of the secondary circuit wiring can be checked as well. By this way, the remote test signal could be absolutely correct. After the construction of power communication lines being completed, the control center can carry out the sampling acceptance of the remote signal. Real application results show that the simulation master station is of great value for popularization and application in the construction and reconstruction (extension) of intelligent substation.

simulation master; intelligent substation; remote testing; secondary system debugging

2017-03-11。

10.3969/j.ISSN.1672-0792.2017.08.007

TM732

：A

：1672-0792(2017)08-0043-05

王磊(1987-)，男，碩士研究生，工程師，主要研究方向為智能變電站繼電保護調試。

葉剛(1963-)，男，高級工程師，主要研究方向為電力系統自動化及調度自動化。

隋石妍(1990-)，女，助理工程師，主要研究方向為智能變電站繼電保護調試。