陳建洪 陳月卿 林 捷 邱建斌 王家興

（1.福建省電力有限公司輸變電設備檢修分公司，福州 350003；2.福州超高壓輸變電局，福州 350003）

隨著電力調(diào)度 SCADA主站高級應用的發(fā)展，越來越多的變電站要求“四遙”數(shù)據(jù)傳輸可靠、穩(wěn)定。尤其是超高壓樞紐變電站，其調(diào)度主站多達三四個，遠動機所承載的“四遙”數(shù)據(jù)更顯重要。

目前，很多綜合自動化變電站已運行多年，進入了升級改造階段。常規(guī)的做法就是新上的綜自系統(tǒng)和舊綜自系統(tǒng)并列運行，每改造一個間隔就將舊綜自系統(tǒng)對應“四遙”信息移到新上的綜自系統(tǒng)。這樣的做法存在一些不足，其一就是每改造一個間隔時，各個調(diào)度主站都要進行SCADA數(shù)據(jù)庫修改和圖形修改，由于每次改造都需要整個SCADA主站進行數(shù)據(jù)修改并同步，會影響運行中的 SCADA主站的可靠性和穩(wěn)定性；其二就是由于各個調(diào)度主站都要進行相關(guān)修改后才能同變電站進行“四遙”數(shù)據(jù)校核，工作效率極低。所以，一種無需調(diào)度主站進行任何改動的方案是解決上述問題的關(guān)鍵技術(shù)之一，遠動機無縫切換的成功嘗試為此提供一條途徑。

1 遠動切換實施方案

圖1為某變電站遠動系統(tǒng)的示意圖，圖中左半部分為舊遠動系統(tǒng)，采用雙網(wǎng)絡雙主機結(jié)構(gòu)，遠動通訊規(guī)約有IEC101和IEC104兩種，圖中右半部分就是新上的遠動系統(tǒng)。

遠動機無縫切換的總體方案就是：先把原遠動機 CSM300E中的全站數(shù)據(jù)（指含所有調(diào)度端的數(shù)據(jù)）接入到新的遠動機 CSC1321中，由 CSC1321把來自于 CSM300E的采集數(shù)據(jù)對各調(diào)度端按原有規(guī)約、原有遠動點表進行信息轉(zhuǎn)發(fā)，CSM300E按IEC104規(guī)約將信息傳送給CSC1321，如圖2所示。

圖1 遠動系統(tǒng)改造前示意圖

圖2 遠動機無縫切換示意圖

整個變電站綜自升級改造工程分三個階段進行：

第一階段：新遠動系統(tǒng)搭建。把兩臺新遠動機CSC1321連接到新站控層雙以太網(wǎng)，對CSC1321進行單機調(diào)試，包括與調(diào)度主站的通訊配置和與CSM300E的數(shù)據(jù)采集配置，為CSC1321接入電力數(shù)據(jù)網(wǎng)、模擬通道和 CSM300E做前期準備。這個階段CSC1321和CSM300E之間沒有任何聯(lián)系，電力數(shù)據(jù)網(wǎng)通道和模擬通道仍接在 CSM300E上，仍由CSM300E和各級調(diào)度主站進行通信。

第二階段：遠動機無縫切換。這個階段先在2#CSC1321和2#CSM300E之間建立單獨的IEC104規(guī)約通信連接，2#CSM300E通過這個IEC104規(guī)約通訊連接把各級調(diào)度端所需的全部數(shù)據(jù)實時傳送到2#CSC1321。然后斷開2# CSM300E與電力數(shù)據(jù)網(wǎng)、模擬通道和原站控層A/B網(wǎng)的鏈接，由2#CSC1321同電力數(shù)據(jù)網(wǎng)、模擬通道進行鏈接，調(diào)度主站的第2路遠動數(shù)據(jù)由新遠動主機2#CSC1321上送，如圖2所示。將帶有 CSC2000模擬規(guī)約軟件的調(diào)試筆記本電腦接入2#CSM300E，利用 CSC2000規(guī)約模擬軟件同調(diào)度SCADA主站前置機進行“四遙”調(diào)試。待信息全部校核正確后，把電力數(shù)據(jù)網(wǎng)通道和模擬通道從1#CSM300E上切換到2#CSC1321，由2#CSC1321用全部來自2#CSM300E的實時數(shù)據(jù)接管和各級調(diào)度進行通信，實現(xiàn)遠動的無縫切換。這個過程肯定會造成和各級調(diào)度端通信的暫時中斷，但其時間極為短暫，故而稱之為“無縫”。這個過程要做好數(shù)據(jù)備份以及異常后的及時恢復，同時要在一定的時間內(nèi)觀察切換到新遠動機2#CSC1321運行的穩(wěn)定性。整個過程完全穩(wěn)定可靠后，再采用同樣的方法進行第1路遠動數(shù)據(jù)的接入與調(diào)試，至此，整個遠動機無縫切換工作全部結(jié)束。

第三階段：“四遙”數(shù)據(jù)按間隔改造接入新遠動系統(tǒng)。即按照各間隔具體的改造進度，由新遠動主機CSC1321用直接采集該間隔新測控裝置和保護裝置的數(shù)據(jù)去轉(zhuǎn)發(fā)給各級調(diào)度，即用直采直送的數(shù)據(jù)去替換來自原遠動機 CSM300E的數(shù)據(jù)，未改造間隔的數(shù)據(jù)仍由原遠動機 CSM300E轉(zhuǎn)發(fā)。整個改造工程結(jié)束后，可將原遠動系統(tǒng)退役。

2 CSC2000模擬規(guī)約軟件開發(fā)

2.1 軟件系統(tǒng)構(gòu)架

CSC2000規(guī)約是一組協(xié)議的總稱，其中包括網(wǎng)絡通信協(xié)議、裝置內(nèi)部通信協(xié)議和裝置與MMI通信協(xié)議三大類[1]，已成功應用于變電站綜合自動化系統(tǒng)中，目前福建省所有500kV變電站均采用北京四方繼保自動化股份有限公司開發(fā)的CSC2000變電站綜合自動化系統(tǒng)。

CSC2000規(guī)約模擬軟件協(xié)議內(nèi)容僅涉及網(wǎng)絡通信協(xié)議，該通信結(jié)構(gòu)為簡約型三層（物理層、鏈路層和應用層）增強性結(jié)構(gòu)。軟件采用了模塊化的設計思想，設計了CSC2000通信模塊、數(shù)據(jù)庫管理模塊、信號觸發(fā)模塊、人機交互模塊，如圖3所示。

CSC2000通信模塊用于解析和生成與站控層設備通信的CSC2000規(guī)約報文；數(shù)據(jù)庫管理模塊用于實現(xiàn)軟件配置信息的導入，內(nèi)部實時和歷史數(shù)據(jù)讀寫存儲管理服務，數(shù)據(jù)庫支持遠動配置文件、監(jiān)控后臺數(shù)據(jù)庫文件、保護裝置信息模板文件；信號觸發(fā)模塊實現(xiàn)手動和自動觸發(fā)動態(tài)數(shù)據(jù)的模擬功能；人機交互模塊用于根據(jù)數(shù)據(jù)庫配置信息自動生成相應配置的測試界面，提供調(diào)試運行模式及環(huán)境參數(shù)設置，提供信息顯示輸出及人工干預輸入界面。

圖3 軟件系統(tǒng)構(gòu)架示意圖

2.2 主要功能模塊設計

CSC2000規(guī)約模擬軟件設計了遙信校對模塊、遙測校對模塊、遙控接收和反校模塊、保護事件和告警校對模塊等。CSC2000規(guī)約模擬軟件除了需要實現(xiàn)上述幾個主要模塊功能，還需要具備SOE功能、GPS對時功能、測控裝置復歸等功能。

遙信模塊校對和遙測校對模塊根據(jù)數(shù)據(jù)庫信息，采用廣播方式進行上送遙信和遙測報文，實現(xiàn)與應用系統(tǒng)（如 SCADA主站）的校對功能，遙信模塊可以帶SOE時標同時上送，遙測模塊發(fā)送的是測控裝置二次值，一次值需要乘以變比進行核對；遙控接收和反校模塊用于模擬測控裝置進行接收監(jiān)控后臺或調(diào)度端SCADA主站下發(fā)的遙控命令,通過遙控反校確認和遙控執(zhí)行確認兩個步驟進行校核；保護事件和告警校對模塊根據(jù)保護裝置信息模板文件和間隔地址，模擬上送保護事件和告警的報文信息，實現(xiàn)校對功能；CSC2000規(guī)約模擬軟件具備與站內(nèi)GPS 對時系統(tǒng)進行通信的功能，可接受主站的廣播時鐘報文，與電網(wǎng)系統(tǒng)時鐘保持同步，作為SOE的標準時標。

3 “四遙”數(shù)據(jù)校核

調(diào)度端需要添增大量的變電站遙測、遙信、遙控等信息，以實現(xiàn)遠方監(jiān)控功能。為此，變電站遠動機需要進行配置的修改，為不影響設備的正常運行，先修改一臺遠動機，利用CSC2000規(guī)約模擬軟件同調(diào)度端SCADA主站前置機進行“四遙”調(diào)試，如圖4所示。待全站數(shù)據(jù)完全核對正確后，再修改另外一臺遠動機。

圖4 “四遙”調(diào)試示意圖

CSC2000規(guī)約模擬軟件數(shù)據(jù)源取變電站運行中的監(jiān)控后臺、保護管理機或原遠動機，分別獲取全站遙信、遙測、遙控標簽和保護裝置信息模板，作為正確的數(shù)據(jù)源依據(jù)。如圖2，CSC2000變電站綜合自動化系統(tǒng)是基于A/B網(wǎng)為組網(wǎng)的數(shù)據(jù)交換，A/B網(wǎng)采用CSC2000規(guī)約進行數(shù)據(jù)交互。CSC2000規(guī)約模擬軟件的實質(zhì)功能就是模擬變電站的測控裝置和保護管理機進行遙測、遙信、保護事件和告警的數(shù)據(jù)上送，以及模擬測控裝置接收監(jiān)控后臺或調(diào)度端SCADA主站下發(fā)的遙控命令。所以，除了圖1的調(diào)試模式外，帶有CSC2000規(guī)約模擬軟件的調(diào)試筆記本電腦也可以直接接入A網(wǎng)或B網(wǎng)，同監(jiān)控后臺或者調(diào)度端 SCADA主站進行“四遙”調(diào)試。但是由于現(xiàn)場的測控裝置也接入A/B網(wǎng)運行，CSC2000規(guī)約模擬軟件所發(fā)出的模擬數(shù)據(jù)會瞬間被現(xiàn)場的測控裝置刷新，需要將測控裝置網(wǎng)線臨時拔掉，對于單網(wǎng)絡單遠動機的變電站，建議采用該方法進行調(diào)控一體化“四遙”調(diào)試。

3.1 遙信、遙測、保護事件和告警調(diào)試

對于遙信、遙測調(diào)試，可分別調(diào)用CSC2000規(guī)約模擬軟件的“遙信校對”和“遙測校對”模塊，導入遙信或遙測的文本文件，點擊所要校對的條目，軟件就可以上送CSC2000報文，與調(diào)度端SCADA主站直接校對，方法直觀簡單，就不深入介紹。

由于保護裝置事件和告警信息占全站自動化信息一半以上，對保護事件和告警進行組包發(fā)送會大大減少全站遙信的信息量。這種組包方法就是對通過遠動機IEC101/IEC104規(guī)約進行ASDU部分擴展[2]，擴展出符合 IEC103規(guī)約格式進行上送保護事件和告警的專用 ASDU，即 ASDU的具體內(nèi)容按 IEC101/IEC104規(guī)約的規(guī)定組包，發(fā)送時套上IEC101/IEC104規(guī)約的信息頭。

調(diào)試前需要從保護管理機獲取保護裝置信息模板，編制成CSC2000規(guī)約模擬軟件所能識別的文件，如RCS923A.siyao。如圖5，調(diào)試時先打開導入該文件，配上內(nèi)網(wǎng)地址，就可以模擬該地址所對應的間隔保護裝置上送保護事件和告警信息，該信息也可以帶上SOE同時進行核對調(diào)試。

圖5 保護事件和告警調(diào)試

3.2 遙控調(diào)試

用CSC2000規(guī)約模擬軟件模擬測控裝置接收遙控令，通過校驗遙控信息是否正確來達到遙控調(diào)試的目的。由于遙控信息是采用點對點的方式，需要將筆記本電腦 IP改成測控裝置的 IP，CSC2000規(guī)約模擬軟件通過導入遙控文本文件，點擊所要核對的條目，筆記本電腦IP自動被改為所要核對的測控裝置IP，同時遙控校驗信息也轉(zhuǎn)到該條目。遙控分遙控反校確認和遙控執(zhí)行確認兩個步驟進行校核，當調(diào)度端 SCADA主站下發(fā)遙控選擇命令時，CSC2000規(guī)約模擬軟件就會接收到命令，彈出如圖6的對話框，核對信息正確后可以點擊“遙控反校正確上送”的確認鍵，調(diào)度端 SCADA主站接收到反校正確信息后，進一步下發(fā)遙控執(zhí)行命令，CSC2000規(guī)約模擬軟件同樣會彈出遙控執(zhí)行對話框，點擊正確確認后，SCADA主站就會收到該信息后等待控制對象的變位，如果這時采用CSC2000規(guī)約模擬軟件的遙信校對模塊來模擬該控制對象的變位，SCADA主站就會完成遙控成功的全部過程。如果遙控對象不對應或者返校出錯等等都會導致遙控的失敗，利用該校對方法來完成遙控調(diào)試。

圖6 遙控調(diào)試

CSC2000規(guī)約模擬軟件除了具備上述幾個功能，還具備SOE功能、GPS對時功能、測控裝置復歸等功能。

4 結(jié)論

遠動機實現(xiàn)無縫切換后，調(diào)度端不需要進行任何改動，只需要“四遙”數(shù)據(jù)校核就可以，避免了之前每核對一個間隔就要修改、同步數(shù)據(jù)并校核的現(xiàn)象。根據(jù)某500kV變電站現(xiàn)場經(jīng)驗，基本上一個間隔改造的“四遙”數(shù)據(jù)校核時間基本上在半小時就可完成，而之前經(jīng)常是半天都無法完成，效果極為明顯。遠動機無縫切換的成功試驗，不僅大大提高工作效率，而且避免調(diào)度端修改并同步數(shù)據(jù)時對SCADA主站造成影響，具有一定的推廣意義。同時CSC2000規(guī)約模擬軟件具有高效、便捷的特點，可應用于遠動機無縫切換調(diào)試中。

[1]CSC2000變電站自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡通信規(guī)約.北京四方繼保自動化股份有限公司,2003:1-8.

[2]李明生,唐建中. IEC60870_5_101_104保護擴展及應用[J].四川電力技術(shù),2010(8):19-20.