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        多規(guī)約分析測試系統(tǒng)在500kV集控中心的研發(fā)與應用

        2013-09-22 06:56:10萬曉光張英慧郭美志劉獻偉
        電氣傳動自動化 2013年4期
        關鍵詞:廠站分析測試規(guī)約

        萬曉光,張英慧,郭美志,劉獻偉

        (1.冀北電力檢修分公司,北京 102488;2.華北電力大學,北京 102206)

        1 配備多規(guī)約分析測試系統(tǒng)的必要性

        目前,某電力檢修分公司所轄19座500kV變電站的遠動終端系統(tǒng)(RTU)和監(jiān)控系統(tǒng)都已接入集控中心的主站系統(tǒng)。該主站系統(tǒng)已成為確保華北區(qū)域電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行的重要支撐平臺。其功能及其作用已成為電網(wǎng)調度運行管理不可或缺的重要手段。

        在國內,一套主站系統(tǒng)要接收數(shù)十個變電站的遠動數(shù)據(jù)。目前,接入公司集控中心主站系統(tǒng)的遠動設備中,既有計算機監(jiān)控系統(tǒng),又有傳統(tǒng)的RTU;傳輸遠動規(guī)約既有IEC870-5-101,IEC870-5-104,又有CDT等規(guī)約,這無疑對主站系統(tǒng)接收各RTU信息,以及在日常運行維護和遠動故障處理方面帶來困難。對于任一變電站遠動信息故障或異常,維護人員往往只能從廠站端遠動設備、遠動信道到主站系統(tǒng)等各個環(huán)節(jié)進行逐一排查,才能找到故障原因。即使在廠站遠動設備與主站系統(tǒng)通信正常的情況下,又可能會出現(xiàn)個別遙測量跳變、遙信值抖動等情況,干擾工作人員對故障的判斷,影響故障處理時間。

        另外,變電站現(xiàn)場通信數(shù)據(jù)以抽象的數(shù)據(jù)流形式存在,它就像一個“黑匣子”,看不見,也摸不著,是運行維護的盲點。遇到故障時,運行維護人員對變電站現(xiàn)場數(shù)據(jù)的分析往往無從下手,即使判斷為廠站遠動設備問題,又無法提供強有力的證據(jù)來說明。

        因此,自動化的運行人員迫切希望有一套先進的遠動規(guī)約分析測試系統(tǒng),能快速準確地對故障進行診斷,盡量縮短故障時間,確保EMS的安全。為此,結合生產實際研發(fā)了一套多規(guī)約分析測試系統(tǒng),該系統(tǒng)已通過部分性能測試,并投入使用。

        2 多規(guī)約分析測試系統(tǒng)的系統(tǒng)結構與功能

        2.1 多規(guī)約分析測試系統(tǒng)的工作原理

        多規(guī)約分析測試系統(tǒng)以Windows XP和Microsoft visual studio 2005數(shù)據(jù)庫作為技術平臺,采用成熟的開發(fā)工具C++,可安裝在便攜式筆記本或PC服務器上,人機界面比較友好。系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

        圖1 多規(guī)約分析測試系統(tǒng)原理圖

        軟件系統(tǒng)設計中針對不同的規(guī)約特點,對不同規(guī)約的公共信息進行提取,按不同的幀類型進行分類,實現(xiàn)軟件對規(guī)約的兼容性;對存入數(shù)據(jù)庫的實時數(shù)據(jù),以7天為一個采樣周期,對數(shù)據(jù)庫的歷史數(shù)據(jù)進行更新。變電站與主站之間通信的抽象數(shù)據(jù)通過“監(jiān)視服務器”以一種可視化、簡潔化的界面形式顯示出來。模擬通道偵聽裝置可同時支持8路模擬通信的實時監(jiān)視,通過對監(jiān)視服務器進行“規(guī)約類型”、“通信方式”、“波特率”等關鍵參數(shù)的設置,實現(xiàn)對通道實時數(shù)據(jù)和故障報警數(shù)據(jù)的解析顯示和實時存儲,用戶可以隨時調出當前數(shù)據(jù),并可按時間對歷史數(shù)據(jù)進行查詢,完成故障點的定位。

        2.2 多規(guī)約分析測試系統(tǒng)的系統(tǒng)構成

        多規(guī)約分析測試系統(tǒng)的系統(tǒng)構成如圖2所示。

        圖2 系統(tǒng)結構示意圖

        系統(tǒng)主要設備如下:

        (1)1臺模擬通道偵聽裝置WIZARD018-IV;

        (2)1臺網(wǎng)絡通道偵聽裝置NETLISTEN-Server;

        (3)1對網(wǎng)絡接入設備104 Network Linker 0902 A/B;

        (4)1臺網(wǎng)絡交換機華為16口;

        (5)1臺監(jiān)視服務器。

        2.3 多規(guī)約分析測試系統(tǒng)的系統(tǒng)接線

        各設備均為標準U制設備,可采用組屏方式安裝。

        模擬通道接線為活動式接線,系統(tǒng)出口為端子式接口,對端接口依實際需要確定。

        網(wǎng)絡接線為固定式接線,接入原理如圖3所示。

        圖3 偵聽系統(tǒng)連接原理圖

        其中,LINK A和LINK B均為無源設備,與原系統(tǒng)連接采用物理直連,可以確保原系統(tǒng)正常。

        2.4 多規(guī)約分析測試系統(tǒng)的功能

        RTU傳送遠動信息的通信方式,可分為同步和異步兩種方式,公司所轄變電站的遠動信息傳輸規(guī)約為POLLING和CDT部頒兩種規(guī)約,因此要求遠動規(guī)約分析測試系統(tǒng)應能接收與處理各種通信方式和遠動信息傳輸規(guī)約的RTU信息。

        2.4.1 仿真EMS主站主控功能

        當為主控時,通過該系統(tǒng)的PC串行口經(jīng)由調制解調器與廠站的遠動設備進行通信。此時,該系統(tǒng)仿真EMS主站功能主要包括以下方面。

        (1)命令下發(fā)及實時數(shù)據(jù)的接收。該功能以自動、單步或批量執(zhí)行模式下發(fā)遙控操作來實現(xiàn)與終端設備的通信,同時,接收來自廠站遠動設備RTU上行的遠動數(shù)據(jù),并對報文進行類型標示、傳送原因、信息體地址及信息內容等的解析。即使是錯誤的報文,也能進行分析,并指出錯誤所在。

        (2)對通信內容的記錄和查詢。該功能既可對遠動的各種通信規(guī)約下發(fā)的命令及回答的信息進行全記錄,又可根據(jù)工作人員的設置,對遙信變位事件、SOE事件、RTU報告事件、AGC事件、遙控事件等進行分門別類的記錄,并形成文本文件。每個文本文件的文件名均帶有該廠站名及記錄時間,方便用戶快速查詢。

        (3)通道質量測試。提供通信信道測試功能,包括開環(huán)測試和自環(huán)測試兩種手段。開環(huán)測試時,系統(tǒng)通過校驗來自RTU的信息,進行字節(jié)測試;自環(huán)測試時,系統(tǒng)通過發(fā)送特征碼序列,分析發(fā)送及接受字節(jié),進行字節(jié)測試。

        2.4.2 仿真EMS主站偵聽功能

        當為偵聽功能時,作為第三方設備,只需將該系統(tǒng)的一對接收或發(fā)送線并接到遠動通道的接收或發(fā)送端,則可對主站的下行報文或廠站的上行報文進行在線跟蹤分析,提供雙方系統(tǒng)對于規(guī)約通信范疇的分析報告。在偵聽情況下,該系統(tǒng)不能下發(fā)命令。

        2.4.3 仿真遠動終端設備的功能

        仿真?zhèn)鹘y(tǒng)四線遠動通道的RTU發(fā)送多種規(guī)約的報文,同時,又可修改RTU發(fā)送的遙測及遙信值,并可對與主站的通信報文進行實時監(jiān)視及保存。此外,該系統(tǒng)還具有以下功能。

        (1)數(shù)據(jù)顯示。具有友好的交互式人機界面等維護手段,從其顯示屏上(CRT),可以監(jiān)視各RTU傳送到主站的信息報文,也可以監(jiān)視主站下發(fā)RTU的信息報文,顯示的信息可以是原始數(shù)據(jù),也可以是轉換后的工程量。

        (2)遠動信息管理。借助EXCEL工具軟件,提供遠動信息資料管理功能,借助EXCEL提供的功能實現(xiàn)對遙信量、遙測量、遙控量、遙調量的統(tǒng)計、分析、查詢、打印等功能。同時,記錄遠動設備類型、規(guī)約類型、通道類型、通信速率等管理型信息。

        3 多規(guī)約分析測試系統(tǒng)的實際應用

        3.1 日常運行維護中的應用

        各變電站定期進行遙控、遙信傳動實驗是遠動工作的重要內容,但已投入生產運行的變電站的遠動信號發(fā)生故障與異常是常有的現(xiàn)象。通過多規(guī)約分析測試系統(tǒng)可以快速判斷出是廠站設備、遠動故障,還是EMS主站故障。該多規(guī)約分析測試系統(tǒng)的通信規(guī)約包括CDT、IEC101、IEC104等規(guī)約,系統(tǒng)用戶界面如圖4所示。

        2011年,集控中心工作人員在對某變電站設備進行遙控操作時,屢次出現(xiàn)“預置不成功”問題,檢查該設備的點號、通道設置后均末發(fā)現(xiàn)問題,打開遠動規(guī)約分析測試系統(tǒng)抓取報文時發(fā)現(xiàn)收到下發(fā)的報文誤碼非常多,正常的CDT規(guī)約的同步字為EB90EB90EB90EB90,而收到的下發(fā)校時命令卻是FB90、DB90、EB90等字符,報文內容無法閱讀,但在站內做自環(huán)測試后,自發(fā)自收問題仍然存在,證明通道從主站到站內是沒有問題的,通道線路檢查亦正常,但故障依舊,只能懷疑遠動裝置了,通過對遠動裝置反復檢查,終于找出問題所在,并及時解決問題。

        另外,當主站收到的遠動數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時,比如遙測量跳變或遙信量誤動和頻繁抖動,可使用這套測試系統(tǒng)的偵聽功能,對主站與廠站設備之間的通信進行一段時間的偵聽,并將有關的變化遙測 (跳變范圍由運行人員根據(jù)實際情況而定)及遙信變位信息全部記錄下來,運行人員可對這些記錄文件進行查詢分析,判斷故障根源,為正確排障提供依據(jù)。

        3.2 在基建驗收中的應用

        任何新建或擴建工程的廠站遠動設備或電能量采集器,在正式投運之前,都要多次進行調試及信息的核對。在未使用這套系統(tǒng)之前,直接將新建或擴建工程的廠站自動化設備直接與主站系統(tǒng)聯(lián)接,通過前置機(其操作系統(tǒng)為UNIX)對其進行調試。但在調試過程中,由于主站只有兩臺前置機,在有多個廠站設備需要同時進行調試會造成“調試沖突”;另外,在進行信息的核對過程中,由于廠站所有的遙信都要進行分合閘的聯(lián)動試驗,遙測都要加載各種類型的模擬量,因而主站告警窗必然會產生大量的遙信告警及SOE,甚至引起事故追憶,對主站的正常運行構成威脅。而使用這套測試系統(tǒng)進行調試及信息的核對時,不存在“調試沖突”,只要裝有該軟件的PC,就能進行調試。由于該系統(tǒng)具有捕捉報文、存儲報文的功能,能方便地將主站與廠站設備的通信報文記錄保存下來,便于有關人員對其進行分析,找出錯誤所在,及時要求設備廠商的調試人員對程序做出修改,縮短了調試時間。因而可見,使用這套測試系統(tǒng)進行基建工程方面的調試,既可以提高工作效率,縮短調試時間,又能減少對主站正常運行的干擾及沖擊。

        4 結束語

        多規(guī)約分析測試系統(tǒng)在集控中心投入使用以來,在準確診斷、快速解決實時遠動信息的故障與異常等方面,節(jié)省了故障處理時間,節(jié)約了成本效益,已經(jīng)成為自動化人員進行維護、調試時不可缺少的工具。當然,該系統(tǒng)在功能方面還有很大的改善空間,通過維護人員和開發(fā)人員的共同努力,必將使該系統(tǒng)功能更加完善,為電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、優(yōu)質運行提供保障。

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