通信設備規約檢測系統的開發與實現

孫欣 李雙慶 曾珍香.2..天津市漢拓計算機技術研究所； 2.河北工業大學經濟管理學院

一、引言

隨著電力生產、電力調度、電力管理對生產實時性、精確性、穩定性要求的不斷提高，先進的計算機技術和各類大型運行及分析系統（如SCADA系統、狀態估計及高層分析系統、EMS系統、DMS系統、電力市場運營系統、生產MIS系統、生產GIS系統等）已廣泛應用于電力系統的各個部門，但所有這些系統的基礎數據源都必須通過數據采集設備采集及上傳得到，這勢必對數據采集及通信設備、數據通道等的性能有嚴格的要求，同時更對這些設備及系統的維護和故障及時診斷與排除提出更高的要求。因此，開發一套功能完備的通信設備規約測試系統是判斷故障點所在及故障原因的關鍵點，從而減少人力及物力資源的浪費。同時也可提高遠動設備精度判斷能力。

二、通信設備規約檢測系統的實現

通信設備規約檢測系統可以采用的通信方式較多，并且可實現功能完善且多種通道類型和規約類型并存。不僅如此，通信設備規約檢測系統在具備通常情況下的規約檢測、通信設備調試以及通道測試功能的基礎上，還必須提供保證設備正常運轉情況下的分析測試手段。系統設計過程中要充分考慮這一需求，并保證連接與使用盡可能方便。對數字通道方式，提供專用轉換接口；對模擬通道方式，提供專用解碼設備。該系統可以在PC機或者筆記本上進行運行，并且通過對硬件設備的操作來完成系統的全部功能。其中，專用RS232電平間的沖突問題需要通過轉換接口予以解決。專用的解碼設備主要包括轉換器、調制解調器以及狀態控制器，該設備能夠實現音頻與數字之間、同步信號與異步信號、通信方式以及RS232電平的轉換功能。

三、通信設備規約檢測系統的主要功能

系統主要提供遠動信息管理、模擬主站、模擬RTU、文檔資料管理四項基本功能，在各功能模塊中同時提供多種應用。下面對這些功能模塊分別介紹：

（一）遠動信息管理功能

系統借助EXCEL軟件完成對遠動信息資料的管理，主要包括管理遙測量、遙調（AGC）量、遙控量、遙信量、設備信息等這些在主站與遠動終端設備(RTU)間的通信信息，使用者可以通過使用EXCEL軟件提供的功能實現對上述信息的瀏覽、查詢、分析、匯總、統計以及打印。不僅如此，該系統還能為使用者提供更為詳細的內部記錄，這些記錄主要包括遠動設備的類型、通道的類型、通信速率、規約的類型、變送器的類型、變送器輸出類型、遠動傳輸滿值、事故遙信點號等管理性信息。

（二）主站模擬功能

該系統還可提供主站模擬功能，包括兩種模式，分別是主控和監聽。

在主控模式下，系統可以模擬和仿真主站的接收功能以及主站的基本SCADA功能，包括：實時數據接收、規約分析、命令下發、數據轉換及顯示、歷史數據記錄、通信內容監視與記錄、通道質量測試、規約單步調試、事件管理、遙測量的歷史數據曲線分析、報表輸出等。

監聽模式下，系統監聽RTU與指定主站間的通信情況，仿真主站的基本SCADA功能，包括：實時數據接收、規約分析、AGC跟蹤、AGC分析、遙控跟蹤、遙控分析、數據轉換、數據顯示、歷史數據記錄、通信內容監視與記錄、事件管理、遙測量的歷史數據曲線分析、報表輸出、通道質量測試等。

（三）模擬RTU功能

系統提供模擬RTU的功能，該功能可以在仿真環境下模擬多種規約的報文的發送，實現對通信內容的實時查看及記錄功能，參數、發送幀、速率、同步字、數值范圍的設置功能。

（四）文檔資料管理

系統提供N4F（μ4F）、部頒CDT、S3、1801、部頒101、CAE、的WORD文檔和系統使用說明書WORD文檔。

四、系統應用領域

本系統具有多方面的規約測試及故障分析能力，下面是系統應用的幾個領域。

（一）使用系統測試新遠動終端設備（RTU）的規約支持能力及數據精確度

在新遠動終端設備（RTU）投運前，使用部門勢必要對其進行各種測試工作，該系統在規約測試及數據精確度測試中會發揮重要作用。

首先使用模擬主站功能，實現各類規約的單步以及連續測試。與此同時，可以通過通信監視功能，對通信內容、發碼順序等進行實時查看。通信內容顯示過程中，系統通過在線解釋功能完成對上下行內容的自動解釋以及分析，并對發現的各類錯誤予以提示。

在對通信內容觀測并發現其無誤的基礎上，開展數據精確度的測試工作。在進行測試時，使用者通過對輸入電壓（電流）的加載以及對實時遙測表的查看完成測試遙測量的精度及線性；經傳動操作對遙信反應的正確率、速度及SOE精度進行測試；通過發送相應的命令及查看各個節點的狀態從而完成對遙控及升降對象反應正確率的核實功能；通過發送相應命令對遙調（AGC）對象的輸出電壓（電流）進行測試進而確認其精度及線性。

（二）使用系統測試新主站系統的規約支持能力及數據精確度

在新主站投運前，可先使用系統的RTU仿真應用來測試主站對通信規約的支持能力及數據精確度。測試過程中，可任意設定遙測量、遙信量的碼值，并可自動模擬遙控、遙調（AGC）、升降等功能。

（三）系統在遙信傳動工作中的應用

遙信定期傳動是遠動工作的重要內容，可在監聽方式下進行，系統記錄傳動的全過程，作為提供給工作人員的核對依據，從而可確定是主站問題還是RTU問題。

（四）系統在診斷數據跳變工作中的應用

遠動工作中的一個難點就是數據跳變，本系統通過使用系統提供的周期7天、間隔2秒的歷史數據記錄以及曲線分析功能，對數據跳變的詳細情況進行記錄。應用時建議對發生跳變數據通道采用監聽方式。

（五）系統在測試運行的RTU工作中的應用

對運行的RTU故障測試，可通過模擬主站的連續及單步調試應用實現。

（六）系統在監測主站與RTU通信工作中的應用

使用監聽功能，可觀測指定主站與RTU通信的全部細節，并記錄遙控、升降、AGC等命令。

（七）使用系統判斷通信類故障

通過RTU端連接和主站端連接的不同連接測試方式，可判定故障源是RTU還是通道。

（八）對通信信道的質量進行測試

系統通過開環測試和閉環測試兩種方式完成對通信信道質量的測試功能。

（九）為主站提供正確的遠動信息

系統本身包括遠動資料信息管理工具，可為主站系統提供正確的遠動站點資料。

（十）區分部門間的責任

在現今的電網中，綜合自動化系統已經被廣泛的采用，導致大量的保護信號與遠動信號混合在一起無法區分。本系統可以有效的對遠動信號故障和保護信號故障進行區分，是一種區分部門間責任的方式。

（十一）支持通信規約設備的測試

對其它使用標準規約的通信設備（如熱工系統的數采設備、直流系統采設備），該系統的全部功能均可使用。

總之，攜帶本系統相當于攜帶了便攜式的主站系統、便攜式的RTU和便攜式的規約竊聽裝置，系統的應用領域是比較廣泛的，具體的應用還需結合實際的工作內容開展。