變電站綜合自動化系統(tǒng)調(diào)試新方法研究

劉 毅

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司佛山供電局，廣東佛山528000）

0 引言

目前，佛山地調(diào)調(diào)度主站主流使用的還是DNP3.0規(guī)約[1]，在變電站改造工程、遠(yuǎn)動通道故障消缺[2]等工作中仍然要使用這一規(guī)約。根據(jù)南網(wǎng)規(guī)定，地級調(diào)度必須設(shè)立異地主站系統(tǒng)，因此從去年開始，佛山供電局建設(shè)備調(diào)主站，并對多個變電站進(jìn)行與備調(diào)主站的DNP規(guī)約調(diào)試，而大量的調(diào)試工作必然會出現(xiàn)一系列問題。

目前，市面上還沒有DNP3.0的主站仿真調(diào)試軟件，在變電站自動化工作中，DNP規(guī)約調(diào)試技術(shù)只局限在與主站人員進(jìn)行聯(lián)調(diào)，大大增加了調(diào)度主站的工作量，一旦主站人員無法配合，則現(xiàn)場的調(diào)試工作將處于停滯狀態(tài)，因此提高現(xiàn)場調(diào)試效率的問題[3]亟待解決。針對規(guī)約調(diào)試效率比較低、可靠性也不夠高的問題，本文提出了一種利用CCM軟件建立DNP模擬主站的變電站綜合自動化系統(tǒng)規(guī)約調(diào)試新方法，可以大大提高工作效率和調(diào)試結(jié)果的可靠性，確保現(xiàn)場調(diào)試工作的順利開展。

1 調(diào)試系統(tǒng)的設(shè)計

本文所要解決的技術(shù)問題，就是實現(xiàn)一種脫離主站的DNP規(guī)約調(diào)試方法，也就是建立一套模擬主站與變電站遠(yuǎn)動機(jī)進(jìn)行通信。CCM軟件是佛山供電局變電站作為遠(yuǎn)動機(jī)的子站接收DNP規(guī)約所用，而由于CCM軟件是在Windows基礎(chǔ)上開發(fā)的，可以輕松地在遠(yuǎn)動機(jī)維護(hù)電腦上安裝，軟件具備主站DNP3.0規(guī)約，可作為調(diào)度主站軟件使用，我們改進(jìn)后把它作為DNP主站軟件使用，建立變電站調(diào)試新方法。

為解決技術(shù)問題，本文采用的方案是：模擬主站使用筆記本電腦安裝CCM軟件，變電站一般和主站通信的是遠(yuǎn)動機(jī)，在這里作為測試環(huán)境也用一臺筆記本電腦安裝CCM軟件代替遠(yuǎn)動機(jī)。連接方式如圖1所示。

圖1 調(diào)試系統(tǒng)連接方式

兩臺PC機(jī)之間通過串口通信，利用串口轉(zhuǎn)USB線接入電腦的USB口進(jìn)行連通，按如下方式設(shè)置好通信參數(shù)：

（1）主站串口參數(shù)設(shè)置（電腦使用串口1），波特率9 600 bps；校驗方式：無校驗；停止位：1位；實質(zhì)只要和對側(cè)對應(yīng)即可。

（2）子站串口參數(shù)設(shè)置（電腦使用串口2），波特率9 600 bps；校驗方式：無校驗；停止位：1位。

設(shè)置好參數(shù)后，接好串口通信線，串口通信線是串口轉(zhuǎn)USB通信線相連接，連接方式為電腦USB口（主站）—USB轉(zhuǎn)232串口—232通信線—232串口轉(zhuǎn)USB—電腦USB口（站端），通信為全雙工。

檢查通信情況：觀察主站、子站CCM軟件收發(fā)報文情況，在收、發(fā)報文窗口應(yīng)出現(xiàn)詢問和回答報文，發(fā)生遙信、遙測信號，主站均能正確接收。

主站報文：（1）通信成功前報文（與子站建立鏈路前報文），主站一直要求子站回復(fù)鏈路數(shù)據(jù)；（2）通信成功后報文（與子站建立鏈路后報文），與子站建立起數(shù)據(jù)后，主站開始總召喚數(shù)據(jù)和召喚子站二級數(shù)據(jù)。

子站報文：（1）通信成功前報文（與主站建立鏈路前報文），等待主站發(fā)起鏈接，子站看不到任何報文；（2）通信成功后報文（與主站建立鏈路后報文），與主站數(shù)據(jù)進(jìn)行交互。

2 DNP模擬主站與子站CCM軟件聯(lián)調(diào)

DNP模擬主站和子站CCM軟件進(jìn)行規(guī)約調(diào)試，先測試鏈路建立情況，檢查功能是否合格：

（1）檢查主站與從站的關(guān)系是否非平衡式的，其中主站為啟動方，從站為響應(yīng)方。

（2）DNP3.0的數(shù)據(jù)鏈路層的功能驗收：主站無需對從站的鏈路層進(jìn)行確認(rèn)，因此從站上送報文鏈路層所含功能碼必須定義為非確認(rèn)用戶數(shù)據(jù)；主站召喚全數(shù)據(jù)或上送變化數(shù)據(jù)，如從站無法采用一幀（一幀最大256字節(jié)）組包，應(yīng)采用傳輸層分幀連續(xù)上送，而主站收到最后一幀進(jìn)行應(yīng)用層確認(rèn)。

（3）DNP3.0的應(yīng)用層的功能驗收：主站必須對從站的應(yīng)用層進(jìn)行確認(rèn)，因此從站上送數(shù)據(jù)報文應(yīng)用層所含CON位必須置為有效，即要求主站確認(rèn)用戶數(shù)據(jù)（空數(shù)據(jù)無需主站確認(rèn)）；主站下發(fā)請求，主站（主站設(shè)定時間10～20 s）收不到從站響應(yīng)，則重發(fā)原請求（傳輸層SEQ遞增，應(yīng)用層SEQ不變）；主站如重發(fā)三次請求，從站均無響應(yīng)，則主站復(fù)位鏈路。

（4）對從站響應(yīng)重發(fā)的驗收：從站不得同時處理多個請求，即在處理第二個請求前，必須將前一個請求響應(yīng)及主站確認(rèn)完全處理好；設(shè)定逾時1～5 s或收到新的請求，從站未收到主站確認(rèn)，重發(fā)原響應(yīng)。如從站收到連續(xù)兩個相同的序號的確認(rèn)，從站無需理會第二個確認(rèn)；從站只有收到對主站對響應(yīng)的確認(rèn)后，才能將原響應(yīng)從緩沖區(qū)中清除，不管主站是否復(fù)位鏈路。

3 變電站模擬測試

試驗功能全部合格后，把模擬DNP主站投入到變電站使用，在某500 kV變電站中進(jìn)行模擬測試。在遠(yuǎn)動機(jī)新增一個鏡像串口輸出DNP報文，接入模擬DNP主站，原站端CCM軟件的模擬報文由測控裝置實際發(fā)生，而模擬主站遙控報文、下發(fā)報文在測控裝置均正確接收。

（1）對全遙信/分組遙信、全遙測/分組遙測功能進(jìn)行驗收：當(dāng)響應(yīng)報文只有一幀，則響應(yīng)報文應(yīng)與請求報文的Range的起始地址/終止地址是完全一致的；當(dāng)響應(yīng)報文為多幀，則響應(yīng)報文的第一幀報文Range的起始地址、最后一幀報文Range的終止地址和請求報文Range的起始地址/終止地址是一致的；當(dāng)請求報文Range大于響應(yīng)站的數(shù)據(jù)范圍時，不足部分?jǐn)?shù)據(jù)用無效空點代替。

（2）對一級變化數(shù)據(jù)、二級變化數(shù)據(jù)、三級變化數(shù)據(jù)功能進(jìn)行驗收：主站以3C 02 06 3C 03 06 3C 04 06方式詢問三級變化數(shù)據(jù)；從站根據(jù)實際已產(chǎn)生的各級變化數(shù)據(jù)，允許將各種變化數(shù)據(jù)組裝成一幀報文上送；從站應(yīng)優(yōu)先上送變化遙信，變化遙測次之，最后是SOE。變化遙信與SOE同包上送時，應(yīng)按時間先后順序組裝，避免COS/SOE的錯位；從站所有遙測的遙測死區(qū)均應(yīng)獨立可置，其中一般遙測量死區(qū)設(shè)為3/1 000，母線電壓死區(qū)設(shè)為1/1 000，主變檔位、VQC調(diào)節(jié)次數(shù)、VQC工作區(qū)域死區(qū)設(shè)為0，通過以上死區(qū)設(shè)置，確保變化遙信和SOE數(shù)據(jù)及其他變化遙測能及時上送主站；當(dāng)沒有變化數(shù)據(jù)上送時，則回答到內(nèi)部信息字即可，即上送的報文以應(yīng)用層功能碼（8位）+內(nèi)部信號字（16位）+校驗碼（16位）結(jié)束，不用在后面加入對象碼結(jié)束。

（3）對遙控報文功能進(jìn)行驗收：遙控采用直接遙控輸出方式，報文的功能碼+對象的報文為05 0C 01，從站收到主站遙控下發(fā)報文，需要確認(rèn)已收到遙控命令；從站在雪崩情況下，當(dāng)主站下發(fā)遙控操作命令時應(yīng)立即響應(yīng)，不得屏蔽遙控操作功能。

（4）對主站對時應(yīng)用要求：所有從站的時間同步以站內(nèi)GPS對時為主，主站對時為輔；當(dāng)主站與廠站恢復(fù)正常通信時，主站會下發(fā)對時報文；正常通信過程中主站會定時下發(fā)對時報文。

4 結(jié)論

本文提出的變電站綜合自動化調(diào)試新方法，解決了變電站改造工程、遠(yuǎn)動通道故障消缺、廠站與備調(diào)主站DNP規(guī)約調(diào)試等問題，主要有以下優(yōu)點：

（1）大大提高了DNP規(guī)約調(diào)試的站端工作人員的調(diào)試效率，減少了調(diào)度主站的核對人手，節(jié)省了現(xiàn)場工程驗收時間。

（2）由于使用模擬軟件，不需要主站進(jìn)行任何操作，減少了主站的操作風(fēng)險。

（3）由于減少了主站、遠(yuǎn)動通道的一些中間環(huán)節(jié)，方便了發(fā)現(xiàn)是變電站側(cè)還是主站側(cè)方面的問題，對于故障定位有很大的幫助。