變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)快速調(diào)試和自動(dòng)驗(yàn)收系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

江 彪，范焱煒，黃麗莎

(國(guó)網(wǎng)上海市電力公司松江供電公司，上海 201600)

調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和控制(SCADA)功能，隨著調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，在智能電網(wǎng)建設(shè)過程中，必要的冗余通道成為必然的發(fā)展趨勢(shì)，因此每一個(gè)運(yùn)行配變電站需要和調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)主站建立多個(gè)SCADA業(yè)務(wù)通道。為了保證電力系統(tǒng)的可靠性，驗(yàn)收階段需要針對(duì)每個(gè)業(yè)務(wù)通道的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行核對(duì)。在核對(duì)時(shí)，需要在變電站二次設(shè)備側(cè)采用保護(hù)測(cè)試儀進(jìn)行加量，同時(shí)和主站調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)核對(duì)，實(shí)際過程中，每個(gè)變電站可能會(huì)和主站建立多達(dá)十幾個(gè)業(yè)務(wù)通道，這樣現(xiàn)場(chǎng)需要多次進(jìn)行加量和信號(hào)核對(duì)，從而產(chǎn)生大量的重復(fù)工作，也占用很大的人力物力[1-4]。因此，本文設(shè)計(jì)一套變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)快速調(diào)試和驗(yàn)收系統(tǒng)，引入了自動(dòng)驗(yàn)收概念，提高變電站調(diào)度自動(dòng)化驗(yàn)收效率。

1 系統(tǒng)的組成模塊

本系統(tǒng)主要由4個(gè)部分組成：模型校驗(yàn)?zāi)K、模擬主站功能模塊、模擬子站功能模塊、模擬IEC 104通信模塊。

1.1 模型校驗(yàn)?zāi)K

利用系統(tǒng)校驗(yàn)功能模塊的模型一致性校驗(yàn)功能，提前發(fā)現(xiàn)并修改站內(nèi)SCD模型、遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)RCD轉(zhuǎn)發(fā)關(guān)系文件以及調(diào)度主站信息點(diǎn)表存在的一致性錯(cuò)誤，在一致性通過后生成模型一致性校驗(yàn)報(bào)告。

(1)對(duì)變電站SCD模型文件、RCD轉(zhuǎn)發(fā)關(guān)系文件進(jìn)行語法、語義的正確性校驗(yàn)。

(2)對(duì)SCD模型文件與RCD轉(zhuǎn)發(fā)關(guān)系文件進(jìn)行一致性校驗(yàn)。

(3)對(duì)RCD轉(zhuǎn)發(fā)關(guān)系文件與調(diào)度主站點(diǎn)表文件進(jìn)行一致性校驗(yàn)。

(4)可導(dǎo)出校驗(yàn)結(jié)果，生成校驗(yàn)報(bào)告。

1.2 模擬主站功能模塊

模擬主站功能模塊應(yīng)用于變電站監(jiān)控信息系統(tǒng)的站內(nèi)驗(yàn)收階段，模擬調(diào)度主站系統(tǒng)與站內(nèi)遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)進(jìn)行IEC 104規(guī)約通信，接收遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)的站內(nèi)遙測(cè)、遙信信息，在站內(nèi)監(jiān)控后臺(tái)驗(yàn)收時(shí)同步完成站內(nèi)監(jiān)控信息與調(diào)度主站系統(tǒng)信息一致性的驗(yàn)收工作，確保遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)信息采集、轉(zhuǎn)發(fā)關(guān)系以及IEC 104規(guī)約通信的一致性。

模擬主站功能模塊的功能及特點(diǎn)如下。

(1)可同時(shí)通過A，B雙網(wǎng)與主備遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)進(jìn)行IEC 104規(guī)約通信，并且支持至少4路遠(yuǎn)動(dòng)通道同時(shí)接入驗(yàn)收。

(2)能夠?qū)崟r(shí)查看各通道的通信狀態(tài)及通信報(bào)文。

(3)能夠?qū)崟r(shí)查看各通道通信狀態(tài)的實(shí)時(shí)日志信息，通過該信息能夠快速、準(zhǔn)確地對(duì)通信、驗(yàn)收過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行定位。

(4)能夠?qū)?shí)時(shí)監(jiān)視驗(yàn)收過程中所有測(cè)點(diǎn)的變化信息并保存到數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)可通過數(shù)據(jù)表格進(jìn)行查詢、展示。

(5)通過與監(jiān)控后臺(tái)及現(xiàn)場(chǎng)信息的一致性比對(duì)，手動(dòng)確認(rèn)各測(cè)點(diǎn)信息的一致性，確認(rèn)時(shí)自動(dòng)記錄驗(yàn)收人員、確認(rèn)時(shí)間、實(shí)時(shí)值等驗(yàn)收信息并存入數(shù)據(jù)庫(kù)。

(6)在驗(yàn)收過程中可隨時(shí)查看驗(yàn)收的進(jìn)度以及驗(yàn)收記錄信息。

(7)當(dāng)多通道的轉(zhuǎn)發(fā)信息點(diǎn)表完全相同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)多通道的聯(lián)動(dòng)確認(rèn)

(8)可通過人機(jī)界面下發(fā)遙控測(cè)試命令，下發(fā)遙控命令時(shí)，必須經(jīng)過口令驗(yàn)證。

(9)驗(yàn)收完成后，可根據(jù)驗(yàn)收記錄自動(dòng)生成驗(yàn)收?qǐng)?bào)告。

1.3 模擬子站功能模塊

模擬子站功能模塊應(yīng)用于調(diào)度主站系統(tǒng)驗(yàn)收階段，仿真站內(nèi)保護(hù)測(cè)控裝置的遙測(cè)、遙信信息變化并與遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)進(jìn)行IEC 61850規(guī)約通信，配合主站驗(yàn)收模塊完成變電站與調(diào)度主站系統(tǒng)信息一致性的驗(yàn)收。同時(shí)還可以接收遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)的遙測(cè)、遙信變化信息，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)的信息一致性閉環(huán)校驗(yàn)。

模擬子站功能模塊的功能及特點(diǎn)如下。

(1)可同時(shí)模擬保護(hù)和測(cè)控裝置的A，B雙網(wǎng)與主備遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)進(jìn)行規(guī)約通信。

(3)可以仿真保護(hù)、測(cè)控裝置的遙測(cè)、遙信的數(shù)據(jù)變化過程，既可通過導(dǎo)入數(shù)據(jù)源進(jìn)行數(shù)據(jù)仿真，又可根據(jù)預(yù)先設(shè)置好的變化策略進(jìn)行數(shù)據(jù)仿真，同時(shí)還可以手動(dòng)設(shè)置需要變化的測(cè)點(diǎn)值。

(4)可通過導(dǎo)入驗(yàn)收卡方式或手動(dòng)選擇方式選擇需要仿真的測(cè)點(diǎn)。

(5)可以查看站內(nèi)SCD模型信息與主站點(diǎn)表信息之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

(6)可以根據(jù)RCD轉(zhuǎn)發(fā)關(guān)系文件對(duì)合并測(cè)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)仿真。

(7)虛遙信仿真：可以仿真保護(hù)、測(cè)控裝置與遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)通信的通斷狀態(tài)。

(8)可實(shí)時(shí)查看通道的遙測(cè)、遙信實(shí)時(shí)變化信息、通信狀態(tài)信息以及通信報(bào)文。

(9)可將遙測(cè)、遙信的信息變化存入數(shù)據(jù)庫(kù)并可進(jìn)行查詢、過濾及展示。

(10)可以根據(jù)保存的遙測(cè)、遙信仿真變化記錄自動(dòng)生成驗(yàn)收?qǐng)?bào)告。

山區(qū)農(nóng)村居民點(diǎn)分散和集聚是一個(gè)自然而然的過程，因此應(yīng)充分尊重村莊在社會(huì)發(fā)展中的變化及其所處的階段。該村在發(fā)展中也總結(jié)了很多實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)：①漸近式的遷村并居工程，其能夠全面優(yōu)化農(nóng)民的生活水平，對(duì)農(nóng)民升級(jí)轉(zhuǎn)型有著十分積極的意義。②生計(jì)轉(zhuǎn)型幫助農(nóng)民擺脫了對(duì)土地的依賴，對(duì)分散和閑散的土地進(jìn)行有效整合，可促進(jìn)山區(qū)特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模化的發(fā)展。③在山區(qū)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的過程中要充分尊重與保護(hù)當(dāng)?shù)氐赜蚩臻g的特色，結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際特點(diǎn)，這樣才能更好地滿足村莊人口結(jié)構(gòu)的需要，與勞動(dòng)力水平相適應(yīng)。

(11)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)的信息一致性閉環(huán)校驗(yàn)并輸出一致性校驗(yàn)報(bào)告。

1.4 模擬IEC 104通信模塊

模擬IEC 104通信模塊應(yīng)用于調(diào)度主站系統(tǒng)驗(yàn)收階段，置于站端，主要適用于非智能變電站的驗(yàn)收?qǐng)鼍?；仿真站?nèi)遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)與調(diào)度主站系統(tǒng)前置機(jī)進(jìn)行IEC 104規(guī)約通信，按照預(yù)先制定的數(shù)據(jù)仿真策略向調(diào)度主站發(fā)送變化遙測(cè)、遙信數(shù)據(jù)，從而取代人工在站內(nèi)一、二次設(shè)備上加量，配合主站自動(dòng)驗(yàn)收模塊實(shí)現(xiàn)調(diào)度主站系統(tǒng)前置機(jī)IEC 104規(guī)約通信及信息一致性的校驗(yàn)。功能及特點(diǎn)具體如下。

(1)支持至少4路通道與調(diào)度主站系統(tǒng)前置機(jī)進(jìn)行IEC 104規(guī)約通信。

(2)支持仿真主備遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)同時(shí)與調(diào)度主站系統(tǒng)前置機(jī)進(jìn)行IEC 104規(guī)約通信。

(3)可以仿真保護(hù)和測(cè)控裝置的遙測(cè)、遙信的數(shù)據(jù)變化過程，既可通過導(dǎo)入數(shù)據(jù)源進(jìn)行數(shù)據(jù)仿真，又可根據(jù)預(yù)先設(shè)置好的變化策略進(jìn)行數(shù)據(jù)仿真，同時(shí)還可以手動(dòng)設(shè)置需要變化的測(cè)點(diǎn)值。

(4)可通過導(dǎo)入驗(yàn)收卡方式或手動(dòng)選擇方式選擇需要仿真的測(cè)點(diǎn)。

(5)數(shù)據(jù)仿真觸發(fā)時(shí)間間隔的分辨率小于20 ms。

(6)可實(shí)時(shí)查看通道的遙測(cè)、遙信實(shí)時(shí)變化信息、通信狀態(tài)信息以及通信報(bào)文。

(7)可將遙測(cè)、遙信的信息變化存入數(shù)據(jù)庫(kù)并可進(jìn)行查詢、過濾及展示。

(8)可以根據(jù)保存的遙測(cè)、遙信仿真變化記錄自動(dòng)生成驗(yàn)收?qǐng)?bào)告。

2 典型快速調(diào)試和自動(dòng)驗(yàn)收流程站內(nèi)監(jiān)控后臺(tái)驗(yàn)收階段

站內(nèi)監(jiān)控后臺(tái)配置完成后需提供全站SCD模型文件或CID模型文件，IHT-SAAS2000變電站監(jiān)控信息自動(dòng)驗(yàn)收裝置根據(jù)SCD模型文件或CID模型文件創(chuàng)建工程項(xiàng)目。

在監(jiān)控后臺(tái)驗(yàn)收，人工對(duì)保護(hù)、測(cè)控裝置進(jìn)行加量時(shí)，使用自動(dòng)監(jiān)聽模塊對(duì)人工加量信息進(jìn)行監(jiān)聽，并將監(jiān)聽到的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存(包含IEC 61850短地址和時(shí)間等信息)。

監(jiān)控后臺(tái)驗(yàn)收完成后，導(dǎo)出監(jiān)控后臺(tái)歷史數(shù)據(jù)(包含時(shí)間和監(jiān)控后臺(tái)描述等信息)。

使用模擬子站模塊的文件比對(duì)功能中的人工加量文件比對(duì)功能，對(duì)自動(dòng)監(jiān)聽數(shù)據(jù)和監(jiān)控后臺(tái)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行處理(以時(shí)間為橋梁，把自動(dòng)監(jiān)聽的IEC 61850短地址與監(jiān)控后臺(tái)歷史數(shù)據(jù)的描述對(duì)應(yīng)起來)，能列出監(jiān)控后臺(tái)描述修改情況，以及導(dǎo)出人工加量比對(duì)文件(包含IEC 61850短地址和描述)，此文件為監(jiān)控后臺(tái)驗(yàn)收通過后的IEC 61850短地址和監(jiān)控后臺(tái)描述的對(duì)應(yīng)關(guān)系文件，作為校驗(yàn)RCD轉(zhuǎn)發(fā)關(guān)系文件的依據(jù)

2.1 站內(nèi)遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)驗(yàn)收階段

站內(nèi)遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)驗(yàn)收階段流程圖如圖1所示。

圖1 站內(nèi)遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)驗(yàn)收階段流程圖

(1)遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)配置好后，導(dǎo)出RCD轉(zhuǎn)發(fā)關(guān)系文件，提供主站信息點(diǎn)表。

(2)使用模擬主站模塊完善配置工程項(xiàng)目的模型文件信息，導(dǎo)入RCD文件和主站信息點(diǎn)表。

(3)使用模擬子站模塊的文件比對(duì)功能的RCD靜態(tài)校驗(yàn)功能，使用人工加量比對(duì)文件對(duì)RCD轉(zhuǎn)發(fā)文件進(jìn)行校驗(yàn)(通過IEC 61850短地址對(duì)監(jiān)控后臺(tái)描述與主站描述進(jìn)行比對(duì))。

站內(nèi)遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)閉環(huán)校驗(yàn)：自動(dòng)化驗(yàn)收裝置的模擬子站模塊接入遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)模擬數(shù)據(jù)，在經(jīng)遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換后通過IEC 104規(guī)約接入自動(dòng)化驗(yàn)收裝置，形成閉環(huán)，測(cè)試遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)動(dòng)關(guān)系轉(zhuǎn)換以及IEC 104規(guī)約通信是否正常，驗(yàn)證遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)各項(xiàng)功能準(zhǔn)確性及一致性。

2.2 自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)驗(yàn)收階段

在一些系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，如自動(dòng)電壓控制(AVC)系統(tǒng)運(yùn)行中，AVC系統(tǒng)需要SCADA系統(tǒng)提供的遙測(cè)、遙信數(shù)據(jù)提供數(shù)據(jù)支撐，作為AVC系統(tǒng)決策的依據(jù)。實(shí)際系統(tǒng)調(diào)試時(shí)，為了配合系統(tǒng)功能的驗(yàn)證，需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備重復(fù)加量，占用了較大的人力物力，因此可以通過自動(dòng)化驗(yàn)收工具的模擬子站模塊功能。根據(jù)AVC系統(tǒng)不同功能的驗(yàn)證需求，模擬出實(shí)際的SCADA數(shù)據(jù)，避免調(diào)試過程中對(duì)一次設(shè)備反復(fù)操作，也節(jié)約了系統(tǒng)調(diào)試時(shí)間。

在一些其他需要現(xiàn)場(chǎng)SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)支撐的功能中，如監(jiān)控系統(tǒng)光字牌，為了便捷驗(yàn)證，同樣可以通過模擬子站功能模塊，進(jìn)行數(shù)據(jù)模擬上送，驗(yàn)證監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)變化是否符合實(shí)際。

2.3 最后驗(yàn)證階段

最后驗(yàn)證階段流程圖如圖2所示。

圖2 最后驗(yàn)證階段流程圖

(1)在完成站內(nèi)驗(yàn)收、調(diào)度主站驗(yàn)收階段的驗(yàn)收工作后，基本上可以保證變電站內(nèi)保護(hù)、測(cè)控裝置與遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)的一致性通信、遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)關(guān)系以及遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)與調(diào)度主站系統(tǒng)前置機(jī)的一致性通信均滿足驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，可以結(jié)束變電站監(jiān)控信息的驗(yàn)收工作。

(2)為了確保遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)的模型配置信息與調(diào)度主站系統(tǒng)的最終模型信息完全一致，在驗(yàn)收工作結(jié)束前再次對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)進(jìn)行站內(nèi)閉環(huán)校驗(yàn)，驗(yàn)證遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)各項(xiàng)功能準(zhǔn)確性及信息模型的一致性，并再次生成驗(yàn)收?qǐng)?bào)告，完成變電站的驗(yàn)收工作。

3 結(jié)語

通過對(duì)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)快速調(diào)試和自動(dòng)驗(yàn)收系統(tǒng)的研究，按照不同的功能需求，實(shí)現(xiàn)了模型校驗(yàn)?zāi)K、模擬主站功能模塊、模擬子站功能模塊、模擬IEC 104通信模塊等4個(gè)功能模塊，很大程度上降低了變電站在綜合自動(dòng)化調(diào)試驗(yàn)收過程中的工作量，節(jié)約人力物力，提高變電站的自動(dòng)化水平。