變電站遠動信息不停電聯(lián)調(diào)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用

王 清，潘曉明，胡旭東，肖 洋，武家勝，吳 疆

(國網(wǎng)蘇州供電分公司，江蘇 蘇州 215000)

遠動信息聯(lián)調(diào)是對無人值班變電站自動化系統(tǒng)的各個部分進行檢驗的過程，調(diào)試內(nèi)容包括主站端各個控制對象的位置狀態(tài)信號、繼電保護和自動裝置的動作信號、測控裝置的三遙信息、各種參數(shù)測量和計量以及有關(guān)信息是否與自動化裝置信息同步一致；彼此之間連接是否正確，規(guī)約是否一致，運行是否正常，以及系統(tǒng)的各項功能是否達到有關(guān)技術(shù)指標的要求[1]。目前對于測控裝置或保測一體裝置普遍采用的聯(lián)調(diào)方式需要退出正在運行的繼電保護裝置，對繼電保護裝置進行安全隔離后，利用專用調(diào)試儀器進行加量試驗，產(chǎn)生軟報文同遠方主站進行核對，同時需要對測控裝置進行遙測、遙信、遙控和軟報文核對等實際操作，以實現(xiàn)同遠方主站聯(lián)調(diào)的目的。應(yīng)用這種聯(lián)調(diào)方式既要盡快完成聯(lián)調(diào)工作，減少停電時間，又要兼顧安全性，對現(xiàn)場施工人員的作業(yè)提出巨大的挑戰(zhàn)[2-9]。現(xiàn)有的調(diào)試方式存在以下問題[10-15]。

(1)系統(tǒng)運行可靠性低。由于傳統(tǒng)的聯(lián)調(diào)方式需要繼電保護裝置退出運行，對于雙套配置的繼電保護系統(tǒng)，就剩下單套配置，可靠性降低；對于單套配置的繼電保護系統(tǒng)，還需要將一次設(shè)備停電，直接影響電力設(shè)備正常運行。

(2)安全風險高。保護裝置在運行時需要隔離電流、電壓、跳閘等二次回路，利用調(diào)試儀器進行試驗，安全風險相當高。

(3)調(diào)試周期長。實際調(diào)試工作涉及的內(nèi)容繁多，調(diào)試工作量大，一套測控裝置無法在退運1天的期限內(nèi)完成在線調(diào)試，而一個變電站涉及幾十套的測控裝置，調(diào)試周期很長。

(4)工作效率極低。調(diào)試工作不僅要調(diào)度下令、運行人員進行退運設(shè)備操作，而且更為致命的是調(diào)試人員要利用調(diào)試儀器進行試驗，效率極低。如果碰到相關(guān)設(shè)備(主站、遠動裝置、測控裝置)調(diào)試問題，檢修的工作時間無法控制。

(5)調(diào)試工作不全面。測控裝置很多的碼表無法進行模擬上送(如采樣異常、EPROM錯誤等)，現(xiàn)有調(diào)試方式無法對這些信號進行調(diào)試。

本文提出以運行中的測控裝置或保測一體裝置碼表(含軟報文、壓板和定值等所有信息)為標準基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，開發(fā)一套變電站遠動信息聯(lián)調(diào)軟件，來替代變電站中運行的測控裝置或保測一體裝置與遠方主站進行聯(lián)調(diào)。

1 不停電聯(lián)調(diào)工作機理

圖1為變電站遠動信息傳統(tǒng)聯(lián)調(diào)方式的工作機理。調(diào)度控制主站下發(fā)遠方操作命令，經(jīng)過遠動機A和遠動機B，將命令轉(zhuǎn)發(fā)給測控裝置進行操作；同時，測控裝置也通過遠動機A和遠動機B將相關(guān)信息上傳調(diào)度控制主站。這種聯(lián)調(diào)方式在聯(lián)調(diào)過程中需要將相應(yīng)的測控裝置退出運行，聯(lián)調(diào)結(jié)束后確定所有遙測量信息、遙控功能、遙信信號準確無誤方可將相應(yīng)的測控裝置投入運行。

圖1 傳統(tǒng)聯(lián)調(diào)方式工作機理示意圖

圖2為變電站遠動信息不停電聯(lián)調(diào)方式的工作機理。與傳統(tǒng)聯(lián)調(diào)方式不同，這種聯(lián)調(diào)方式借助便攜式工控機中的聯(lián)調(diào)軟件系統(tǒng)實現(xiàn)對測控裝置的模擬。調(diào)度控制主站下發(fā)遠方操作命令，經(jīng)過遠動機A和遠動機B，將命令轉(zhuǎn)發(fā)給便攜式聯(lián)調(diào)工控機，由聯(lián)調(diào)工控機的軟件系統(tǒng)模擬測控裝置進行操作；同時，便攜式聯(lián)調(diào)工控機也通過遠動機A和遠動機B將測控裝置的相關(guān)信息上傳調(diào)度控制主站。圖2中的①為聯(lián)調(diào)通道；②為便攜式工控機與測控裝置間數(shù)據(jù)通道，主要用于下載參數(shù)配置；③為遠動機A與測控裝置間數(shù)據(jù)通道，聯(lián)調(diào)時需要斷開其連接；④為遠動機B與測控裝置間數(shù)據(jù)通道，聯(lián)調(diào)時仍正常運行。這種聯(lián)調(diào)方式在聯(lián)調(diào)過程中測控裝置仍可正常運行，并通過遠動機B上傳運行信息。

圖2 不停電聯(lián)調(diào)方式工作機理示意圖

2 聯(lián)調(diào)軟件體系框架

在圖2便攜式聯(lián)調(diào)工控機中最重要的是聯(lián)調(diào)軟件系統(tǒng)，其主要作用是模擬測控裝置，實現(xiàn)聯(lián)調(diào)過程的仿真模擬。下面從軟件的體系結(jié)構(gòu)、功能配置和運行流程三個方面對該軟件系統(tǒng)的體系框架進行介紹。

2.1 軟件體系結(jié)構(gòu)

變電站遠動信息不停電聯(lián)調(diào)系統(tǒng)的軟件體系結(jié)構(gòu)如圖3所示。根據(jù)數(shù)據(jù)流的流轉(zhuǎn)情況將軟件的體系結(jié)構(gòu)劃分層三層：物理層、傳輸層、應(yīng)用層。在三層體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對軟件的基本結(jié)構(gòu)和功能模塊進行定義。物理層用于數(shù)據(jù)的輸入輸出，可以支持網(wǎng)絡(luò)接口和RS-485串口；傳輸層將數(shù)據(jù)按照IEC60870-5-103規(guī)約進行轉(zhuǎn)換；應(yīng)用層實現(xiàn)廠站設(shè)備的配置、碼表的導(dǎo)入解析、遙測量校驗、中央信號校驗、遙控功能校驗、遙信功能校驗等功能。

在軟件體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計中充分考慮以下四個方面的性能特性。

(1)安全性。由于聯(lián)調(diào)軟件系統(tǒng)基于變電站的站控層平臺，設(shè)計中充分考慮了站控層網(wǎng)絡(luò)的重要性，確保變電站內(nèi)設(shè)備的安全。

(2)實用性。聯(lián)調(diào)軟件系統(tǒng)在業(yè)務(wù)操作模式和數(shù)據(jù)共享面向最終業(yè)務(wù)應(yīng)用，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能和界面適合用戶的使用，系統(tǒng)設(shè)計滿足應(yīng)用需求，配置方案選擇適當?shù)臄?shù)據(jù)精度和性能價格比最優(yōu)。

(3)標準化、規(guī)范化。聯(lián)調(diào)軟件系統(tǒng)的內(nèi)容、數(shù)據(jù)分類和編碼、數(shù)據(jù)精度、作業(yè)規(guī)程、服務(wù)格式等均遵循相關(guān)標準規(guī)范，命名服務(wù)使用通用術(shù)語，便于開發(fā)人員和使用人員理解。

(4)可擴展性。聯(lián)調(diào)軟件系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)、基礎(chǔ)平臺、數(shù)據(jù)編碼、系統(tǒng)功能、數(shù)據(jù)和軟硬件配置均可擴充，充分考慮當前業(yè)務(wù)應(yīng)用和將來業(yè)務(wù)擴展，確保系統(tǒng)滿足現(xiàn)在和將來應(yīng)用的需要。

圖3 軟件體系結(jié)構(gòu)

2.2 軟件功能配置

在軟件的功能配置上，目前考慮的功能有碼表的獲取與導(dǎo)出、碼表文件的導(dǎo)入與解析、仿真裝置的快速建立、遙測量的仿真校驗、遙信的仿真校驗、遙控操作仿真校驗、軟報文核對、遠方主站的召喚，并可根據(jù)實際需要進行擴展。

(1)廠站設(shè)備的配置。每個廠站對應(yīng)一個*.lst項目文件，用戶可新建、打開、保存及另存為配置文件。新建廠站后，可通過導(dǎo)入碼表或?qū)肱渲玫确绞叫略龇抡嫜b置。

(2)碼表文件的導(dǎo)入與解析。將碼表數(shù)據(jù)中的遙測、遙信、遙控等有用的信息導(dǎo)入并解析，生成仿真系統(tǒng)相應(yīng)調(diào)試窗口的交互數(shù)據(jù)。支持主流廠家的碼表文件。

(3)仿真裝置的快速建立。復(fù)制已有裝置的全部配置信息，粘貼后做簡單修改，可快速新建同間隔類似裝置。

(4)遙測量的仿真校驗。將碼表中的遙測信息解析，生成遙測數(shù)據(jù)表，包括通道號、名稱、標度、類型、遙測值。仿真裝置運行時，修改某個通道的遙測值，則對應(yīng)的遙測信號變化就會上送至遠動機。另外，遙測值也支持批量修改。

(5)遙信的仿真校驗。將碼表中的遙信信息解析，生成遙信數(shù)據(jù)表，包括通道號、名稱、類型、狀態(tài)。裝置仿真時，修改遙信的狀態(tài)值(包括分和合)，則對應(yīng)的遙信變位就會上送至遠動機。另外，為了增加實用性，該功能支持合成雙點遙信。

(6)遙控操作仿真校驗。將碼表數(shù)據(jù)中遙控信息解析，生成遙控數(shù)據(jù)，包括通道號、名稱以及關(guān)聯(lián)對象。仿真校驗時在關(guān)聯(lián)對象一欄選擇遙控關(guān)聯(lián)的遙信點，當通過主站遙控成功時，即可在遙信中看到關(guān)聯(lián)遙信點相應(yīng)的變化。

(7)軟報文核對。軟報文支持變位上送，可對任一軟報文設(shè)置上送，支持鼠標點擊變位上送。

(8)遠方主站的召喚。軟件響應(yīng)遠方主站的召喚，把四遙信息等當前狀態(tài)及數(shù)值上送主站。

2.3 軟件運行流程

根據(jù)聯(lián)調(diào)工作的基本內(nèi)容和要求，對聯(lián)調(diào)軟件運行流程設(shè)計如圖4所示。

圖4 軟件運行流程

整個過程不需要借助運行的繼電保護裝置，只需通過便攜式工控機的聯(lián)調(diào)軟件完成，聯(lián)調(diào)效率大大提高。

3 聯(lián)調(diào)實施示例

下面以長園深瑞的線路保護對聯(lián)調(diào)實施過程進行驗證。

(1)建立變電站聯(lián)調(diào)項目。打開聯(lián)調(diào)軟件，新建項目，然后導(dǎo)入線路保護裝置模板，并填寫相應(yīng)參數(shù)，完成聯(lián)調(diào)項目的建立，如圖5所示。

圖5 新建聯(lián)調(diào)項目

(2)啟動仿真。啟動線路保護裝置仿真，即啟動103規(guī)約仿真，可通過監(jiān)控后臺查看該裝置通信是否恢復(fù)正常，如圖6所示。

圖6 啟動裝置仿真

(3)遙測仿真調(diào)試。遙測仿真調(diào)試如圖7所示，選擇要模擬的遙測信號，雙擊“遙測值”，即可輸入要修改的值。或可同時選中多個遙測值進行批量修改，通過后臺監(jiān)控和調(diào)度控制主站確認遙測仿真正確。

圖7 遙測仿真調(diào)試

(4)遙信仿真調(diào)試。遙測仿真調(diào)試如圖8所示，選擇要模擬的遙信點，在狀態(tài)欄選擇“分”或“合”，對應(yīng)的遙信變位即會上送。通過后臺監(jiān)控和調(diào)度控制主站變位狀態(tài)和信息確認遙信聯(lián)調(diào)的正確性。

圖8 遙信仿真調(diào)試

(5)遙控調(diào)試。首先選擇關(guān)聯(lián)信號，并將該信號與遙控通道關(guān)聯(lián)。監(jiān)控后臺遙控操作，運行信息中可提示遙控類型、遙控通道、遙控結(jié)果，如遙控選擇：[0]701遙合。遙控成功后，關(guān)聯(lián)的信號會相應(yīng)變位，如圖9所示。

圖9 遙控調(diào)試

(6)軟報文核對。選擇模擬信號，在狀態(tài)列中，“事件、告警、自檢”選項中選擇“復(fù)歸”、“動作”模擬信號對點，“遙信”選項選擇“分”、“合”進行模擬，如圖10所示。

圖10 軟報文核對

4 結(jié)語

本文提出的變電站遠動信息不停電聯(lián)調(diào)的方法，以一套繼電保護裝置聯(lián)調(diào)軟硬件系統(tǒng)替代運行中的繼電保護裝置與遠方調(diào)度控制主站進行聯(lián)調(diào)，軟硬件系統(tǒng)利用碼表為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)對繼電保護裝置進行模擬。采用聯(lián)調(diào)軟硬件系統(tǒng)聯(lián)調(diào)時繼電保護裝置無需退出運行，避免一次設(shè)備停電，可提高設(shè)備利用率和聯(lián)調(diào)的工作效率，節(jié)約人力、物力，確保電網(wǎng)的安全。本文提出的聯(lián)調(diào)方法解決繼電保護裝置部分碼表無法進行模擬上送導(dǎo)致的調(diào)試問題，具有很高的實用價值。