彭志強(qiáng)，張小易

（國網(wǎng)江蘇省電力公司 電力科學(xué)研究院，南京 211103）

0 引言

隨著國家電網(wǎng)公司調(diào)控一體化運(yùn)行的深入開展，遠(yuǎn)動功能越來越豐富，變電站廠站端與調(diào)度主站端交互的信息越來越多，交互的形式也更加豐富。智能變電站作為智能電網(wǎng)的一個重要環(huán)節(jié)，是智能調(diào)度的重要數(shù)據(jù)源，遠(yuǎn)動功能作為兩者信息交互的紐帶，對遠(yuǎn)動功能測試技術(shù)進(jìn)行研究分析具有重要的實(shí)用價值，可更全面支撐調(diào)控一體化運(yùn)行［1-2］。智能變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)功能規(guī)范了調(diào)控主站與智能變電站之間的信息交互，其中包含的遠(yuǎn)動功能有“四遙”功能、繼電保護(hù)故障信息處理功能、“告警直傳、遠(yuǎn)程瀏覽”功能、狀態(tài)在線監(jiān)測功能等。智能變電站遠(yuǎn)動功能網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 智能變電站遠(yuǎn)動功能網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖

1 智能變電站遠(yuǎn)動功能

1.1 實(shí)現(xiàn)“四遙”功能的遠(yuǎn)動功能

傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)動技術(shù)是經(jīng)通道對被調(diào)度對象實(shí)行遙信、遙測、遙控、遙調(diào)的一種技術(shù)。由于調(diào)控一體化運(yùn)行，傳統(tǒng)變電站在有人值班運(yùn)行下調(diào)度主站端不直接對操作對象進(jìn)行遙控操作，而是下發(fā)操作命令后由現(xiàn)場運(yùn)行人員在變電站完成操作及監(jiān)視。在傳統(tǒng)模式下，上送至調(diào)度端的信息量較少，主要包括一次設(shè)備狀態(tài)、潮流數(shù)據(jù)及二次相關(guān)繼電保護(hù)告警信息。調(diào)控一體化運(yùn)行要求實(shí)現(xiàn)變電站無人值守，站內(nèi)的一、二次設(shè)備的控制操作部分在調(diào)控主站執(zhí)行，遠(yuǎn)動設(shè)備需將大量一、二次設(shè)備的實(shí)時信息及時、正確、可靠地上送至調(diào)控主站，同時接收調(diào)控主站下行的遙控命令。這樣導(dǎo)致主站端與廠站端交互的遠(yuǎn)動數(shù)據(jù)量急劇增多，因而對遠(yuǎn)動總控提出了更高的要求。以典型中型500kV變電站（4串500kV，4條500kV線路，2臺主變，10回220kV線路，2臺220kV母聯(lián)開關(guān)，2臺220kV母線分段，低壓電抗器2臺，低壓電容2臺等）的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)信息量進(jìn)行估計(jì)，遙測量約600個、遙信量約2500個、遙控量約為60個。

實(shí)現(xiàn)“四遙”功能的遠(yuǎn)動總控主要采用IEC 60870-5-104通信規(guī)約，對該規(guī)約的一致性測試及報(bào)文監(jiān)聽分析是測試的一項(xiàng)重點(diǎn)內(nèi)容。同時也要開展軟硬件性能測試，以保證遠(yuǎn)動功能的運(yùn)行可靠性及穩(wěn)定性，為智能調(diào)度提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)源，從而支撐智能調(diào)度的高級應(yīng)用。

1.2 繼電保護(hù)故障信息處理

繼電保護(hù)故障信息處理系統(tǒng)（簡稱保信系統(tǒng)）包括主站系統(tǒng)、子站系統(tǒng)和主站與子站之間的通信設(shè)備，保信功能是監(jiān)控主機(jī)的重要功能部分。在變電站廠站端，保信子站與繼電保護(hù)、故障錄波器、安全自動裝置等智能電子設(shè)備（IED）通信，收集這些裝置的正常運(yùn)行、異常告警及故障信息，經(jīng)過初步處理之后上送到位于調(diào)度端的保信主站。保信系統(tǒng)的作用在于為調(diào)度主站提供監(jiān)視、控制、管理站內(nèi)的二次設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)對二次設(shè)備運(yùn)行管理網(wǎng)絡(luò)化和自動化，為運(yùn)行人員提供處理提示，提高繼保系統(tǒng)管理和故障信息處理的自動化水平［3］。保信系統(tǒng)能在正常運(yùn)行或者電網(wǎng)故障時采集、處理各種智能裝置信息，并充分利用這些信息，為分析、處理電網(wǎng)故障提供支持，從而滿足調(diào)控中心對電網(wǎng)正常運(yùn)行及故障情況下各種信息的需求。因此，保信系統(tǒng)是一個繼電保護(hù)運(yùn)行和管理的技術(shù)支持系統(tǒng)，同時又是一個電網(wǎng)故障時的信息支持、輔助分析和決策系統(tǒng)。

目前對于智能變電站，保信主站與保信子站之間信息交換主要是基于國網(wǎng)103及IEC 61850通信協(xié)議，保信子站與繼電保護(hù)、故障錄波器、安全自動裝置等IED通信是基于IEC 61850協(xié)議。對于保信子站測試，應(yīng)開展其與間隔層設(shè)備和保信主站通信規(guī)約一致性測試、功能性測試及軟硬件性能測試，從而保證整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)貫通。

1.3 告警直傳與遠(yuǎn)程瀏覽

為規(guī)范變電站調(diào)控?cái)?shù)據(jù)接入方式，國網(wǎng)公司在《變電站調(diào)控?cái)?shù)據(jù)交互規(guī)范（試行）》中提出“告警直傳、遠(yuǎn)程瀏覽，數(shù)據(jù)優(yōu)化，認(rèn)證安全”十六字方針。通過優(yōu)化調(diào)控實(shí)時數(shù)據(jù)、直傳設(shè)備告警信息、遠(yuǎn)程瀏覽變電站全景、強(qiáng)化調(diào)控指令安全認(rèn)證，實(shí)現(xiàn)對變電站設(shè)備的遠(yuǎn)方監(jiān)控。在調(diào)控一體化運(yùn)行下，調(diào)度業(yè)務(wù)與設(shè)備監(jiān)控業(yè)務(wù)相融合，由此需要上送大量變電站數(shù)據(jù)信息，大幅增加了主站系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的處理負(fù)擔(dān)。“告警直傳、遠(yuǎn)程瀏覽”新的數(shù)據(jù)交互方式將解決變電站數(shù)據(jù)劇增帶來的傳輸和處理問題［4-5］。

變電站設(shè)備告警信息是設(shè)備監(jiān)控業(yè)務(wù)的主要關(guān)注對象，傳統(tǒng)監(jiān)控信息傳輸是基于IEC 104等規(guī)約協(xié)議通過點(diǎn)號匹配的方式實(shí)現(xiàn)的，需要主站側(cè)通過大量機(jī)械式輸入工作并仔細(xì)校核信息表以保證信息的正確性，工作量巨大且容易出錯。告警直傳技術(shù)是以變電站監(jiān)控系統(tǒng)的單一事件或綜合分析結(jié)果為信息源，將實(shí)時告警信息按照相關(guān)的分類標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過規(guī)范化處理、篩選和優(yōu)化后生成標(biāo)準(zhǔn)的告警條文，經(jīng)由告警圖形網(wǎng)關(guān)機(jī)通過DL476規(guī)約，直接以文本格式上送到主站。遠(yuǎn)程瀏覽技術(shù)實(shí)現(xiàn)變電站全景信息監(jiān)視，畫面遠(yuǎn)程瀏覽服務(wù)基于告警圖形網(wǎng)關(guān)機(jī)的遠(yuǎn)程瀏覽方式，以“CIM／S、CIM／G、DL476”標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議為技術(shù)基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)安全認(rèn)證、畫面獲取和數(shù)據(jù)刷新。主站端與廠站端告警圖形網(wǎng)關(guān)機(jī)建立通信鏈接，通過DL476協(xié)議獲取廠站端的G文件和實(shí)時數(shù)據(jù)。告警直傳、遠(yuǎn)程瀏覽實(shí)現(xiàn)方案如圖2所示。對于告警直傳、遠(yuǎn)程瀏覽遠(yuǎn)動功能應(yīng)開展DL476規(guī)約一致性測試、信息交互功能性測試及軟硬件性能測試。

圖2 “告警直傳、遠(yuǎn)程瀏覽”實(shí)現(xiàn)方案

2 智能變電站遠(yuǎn)動功能測試技術(shù)

電力遠(yuǎn)動功能測試主要開展電力規(guī)約一致性測試及遠(yuǎn)動系統(tǒng)性能測試，含軟硬件性能測試、信息交互響應(yīng)指標(biāo)測試等。對于電力遠(yuǎn)動功能測試，性能優(yōu)良的測試裝備是必不可少的，規(guī)范其技術(shù)要點(diǎn)是保證測試結(jié)果正確可靠的必要條件。同時對于測試方案的選取也會影響測試結(jié)果可靠性及測試操作的便利性，目標(biāo)是能做到程控式測試，根據(jù)測試內(nèi)容自動生成測試報(bào)告［6］。

2.1 遠(yuǎn)功功能測試裝備技術(shù)要點(diǎn)

2.1.1 實(shí)現(xiàn)“四遙”遠(yuǎn)動主站仿真系統(tǒng)

在電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)中傳統(tǒng)“四遙”仍是核心數(shù)據(jù)。它是數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（SCADA）的重要數(shù)據(jù)源，是電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)高級應(yīng)用的基礎(chǔ)，“四遙”數(shù)據(jù)質(zhì)量的好壞關(guān)系到調(diào)控的安全運(yùn)行，所以要求“四遙”遠(yuǎn)動功能測試裝備能夠全面對遠(yuǎn)動總控進(jìn)行測試［7］。

用于測試的調(diào)控主站遠(yuǎn)動功能仿真系統(tǒng)，應(yīng)支持 IEC 60870-5-101、IEC 60870-5-104，部 頒CDT、DL／T 476、TASE2等目前主流遠(yuǎn)動規(guī)約，應(yīng)具備調(diào)控主站模擬、通道監(jiān)聽、報(bào)文解釋及分析功能，可模擬調(diào)控主站的基本遠(yuǎn)動功能，用于變電站端與調(diào)度端的遠(yuǎn)動測試。系統(tǒng)還應(yīng)具備對不同通道值進(jìn)行對比校錯功能，為提高測試的自動化水平，應(yīng)能根據(jù)測試內(nèi)容自動給出可定制的測試結(jié)果。

2.1.2 保信主站仿真系統(tǒng)

保信系統(tǒng)通過對繼電保護(hù)、安全自動裝置、故障錄波裝置的運(yùn)行管理和動作行為的分析，一方面可以安全、迅速地處理電網(wǎng)突發(fā)事故，并提供信息支持與決策參謀；另一方面也可以提高繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行維護(hù)管理水平，從而提高電網(wǎng)運(yùn)行的自動化水平。

用于測試的保信主站仿真系統(tǒng)，應(yīng)支持國網(wǎng)103、IEC 61850等通信規(guī)約。保信主站仿真系統(tǒng)應(yīng)能夠?qū)ΡＰ抛诱镜耐ㄐ拍芰M(jìn)行測試，要求能滿足全面、迅速檢測保信子站的通信需要。為便于掌握全過程測試，當(dāng)保護(hù)信息主、子站通信故障或異常時，系統(tǒng)應(yīng)能夠及時完整地記錄相關(guān)通信故障過程。為對保信系統(tǒng)進(jìn)行功能性測試，保信主站仿真系統(tǒng)應(yīng)能提供配置、定值、狀態(tài)量、模擬量、故障錄波、歷史信息、文件操作等功能測試。同時應(yīng)能夠提供對保信子站的質(zhì)量評估、運(yùn)行統(tǒng)計(jì)分析，便于對保信子站給出全面的測試報(bào)告。

2.1.3 “告警直傳、遠(yuǎn)程瀏覽”主站仿真系統(tǒng)

“告警直傳、遠(yuǎn)程瀏覽”主站仿真系統(tǒng)應(yīng)具備DL／T 476規(guī)約測試功能，能夠?qū)χ鲝S站之間信息交互過程的報(bào)文進(jìn)行解釋及分析，能夠?qū)﹀e誤報(bào)文進(jìn)行辨識。

對遠(yuǎn)程瀏覽功能性測試應(yīng)具備對G文件進(jìn)行可視化展示，對告警直傳功能性測試應(yīng)具備分析告警文件格式的功能，對告警格式規(guī)范性進(jìn)行測試，同時應(yīng)具備對主廠站信息交互時間響應(yīng)的測試。

2.1.4 繼電保護(hù)裝置仿真系統(tǒng)

IEC 61850保護(hù)裝置仿真系統(tǒng)通過模擬IEC 61850保護(hù)裝置的信息輸出，用于測試變電站內(nèi)的一體化信息平臺中的SCADA系統(tǒng)功能和保信子站。

IEC 61850保護(hù)裝置仿真系統(tǒng)應(yīng)能導(dǎo)入智能變電站SCL文件，在信息交互上完全模擬基于IEC 61850保護(hù)的信息輸出，可模擬多臺保護(hù)裝置，能對輸出報(bào)文進(jìn)行靈活配置，對保護(hù)動作事件自由配置，便于對智能變電站監(jiān)控后臺、保護(hù)信息子站進(jìn)行測試。為了能夠進(jìn)行閉環(huán)測試，保護(hù)裝置仿真系統(tǒng)應(yīng)提供與遠(yuǎn)動主站仿真系統(tǒng)的接口，通信規(guī)約建議采用IEC 61850。

2.1.5 測控裝置仿真系統(tǒng)

IEC 61850測控裝置仿真系統(tǒng)通過模擬IEC 61850測控裝置的信息輸出，用于測試變電站監(jiān)控后臺及遠(yuǎn)動總控。測控裝置仿真系統(tǒng)應(yīng)能導(dǎo)入智能變電站SCL文件，在信息交互上完全模擬基于IEC 61850測控裝置的信息輸出，對遙測變化及遙信變位信息可進(jìn)行靈活配置，可模擬多臺測控裝置，便于對智能變電站監(jiān)控后臺和遠(yuǎn)動總控進(jìn)行測試。為了能夠進(jìn)行閉環(huán)測試，測控裝置仿真系統(tǒng)應(yīng)提供與遠(yuǎn)動主站仿真系統(tǒng)的接口，通信規(guī)約建議采用IEC 61850。

2.2 遠(yuǎn)動功能測試技術(shù)方案

為了能夠?qū)χ悄茏冸娬具h(yuǎn)動功能進(jìn)行更精確可靠的測試，結(jié)合實(shí)際工程應(yīng)用，可采用主站與廠站之間形成信息夾逼及閉環(huán)的測試方案。

“四遙”遠(yuǎn)動總控測試方案如圖3所示。保護(hù)裝置仿真系統(tǒng)與測控裝置仿真系統(tǒng)均可根據(jù)導(dǎo)入的SCD文件仿真多臺裝置，調(diào)度主站仿真系統(tǒng)除具有IEC 104通信能力，還應(yīng)具有IEC 61850通信能力。測試方案的信息流由保護(hù)測控裝置仿真系統(tǒng)與遠(yuǎn)動裝置以IEC 61850通信，調(diào)度主站仿真系統(tǒng)與被測對象遠(yuǎn)動裝置采用IEC 104通信，同時要求IEC 61850與保護(hù)測控仿真系統(tǒng)信息交互。此方案可以對信息形成閉環(huán)，調(diào)度主站仿真系統(tǒng)可以被測對象遠(yuǎn)動裝置的信息與保護(hù)測控裝置仿真系統(tǒng)的信息進(jìn)行校對，對測試結(jié)果進(jìn)行記錄并能自動給出測試報(bào)告。本方案通過對被測對象遠(yuǎn)動總控裝置的信息輸入輸出進(jìn)行夾逼并形成閉環(huán)，保證了測試結(jié)果的精確性與可靠性。

圖3 遠(yuǎn)動裝置閉環(huán)測試方案

保信子站測試方案如圖4所示。保護(hù)裝置仿真系統(tǒng)可以仿真多臺保護(hù)裝置，這一環(huán)節(jié)主要測試保信子站與保護(hù)裝置之間的信息交互的正確性，它是開展保信子站與保信主站之間信息交互測試的前提。同時保信子站采用國網(wǎng)103規(guī)約或IEC 61850規(guī)約與保信主站進(jìn)行信息交互，通過操作保信主站仿真系統(tǒng)對保信功能一一測試，并對測試過程進(jìn)行自動存檔，根據(jù)存檔內(nèi)容給出測試報(bào)告。本方案對被測對象保信子站的信息輸入輸出進(jìn)行夾逼，從而達(dá)到可靠的測試結(jié)果。

圖4 保信子站測試方案

告警圖形網(wǎng)關(guān)機(jī)測試方案如圖5所示。保護(hù)測控裝置仿真系統(tǒng)模擬間隔層信息來源，調(diào)度主站仿真系統(tǒng)具有“告警直傳、遠(yuǎn)程瀏覽”功能，同時提供對DL476報(bào)文解析分析功能，它們作為被測對象告警圖形網(wǎng)關(guān)機(jī)的輸入輸出。通過對“告警直傳、遠(yuǎn)程瀏覽”功能一一進(jìn)行測試，對測試結(jié)果進(jìn)行存檔，根據(jù)測試內(nèi)容自動給出測試報(bào)告。

圖5 告警圖形網(wǎng)關(guān)機(jī)測試方案

3 智能變電站遠(yuǎn)動功能測試應(yīng)用

智能變電站遠(yuǎn)動功能測試技術(shù)已在500kV句容東智能變電站進(jìn)行應(yīng)用。智能變電站采用了信息一體化平臺，并實(shí)現(xiàn)了“告警直傳、遠(yuǎn)程瀏覽”功能。在智能變電站集成測試過程中，決定把遠(yuǎn)動功能納入測試項(xiàng)目，在設(shè)備入網(wǎng)前找出系統(tǒng)缺陷及時消缺。在智能變電站集成測試時，對遠(yuǎn)動功能測試的項(xiàng)目有基于傳統(tǒng)“四遙”功能的遠(yuǎn)動總控裝置、保信子站、“告警直傳、遠(yuǎn)程瀏覽”功能的告警圖形網(wǎng)關(guān)機(jī)，工程應(yīng)用效果良好。

4 結(jié)語

為了滿足調(diào)控一體化運(yùn)行，智能變電站的遠(yuǎn)動功能將越來越豐富，其作用也越來越重要，開展智能變電站遠(yuǎn)動功能測試技術(shù)的研究具有重要的實(shí)用價值。本文系統(tǒng)地介紹了智能變電站遠(yuǎn)動功能，梳理了調(diào)控主站與變電站之間交互的信息流，提出了可行的遠(yuǎn)動功能測試技術(shù)方案，并將該技術(shù)方案應(yīng)用于智能變電站集成測試中，提高了測試效率并保證了測試結(jié)果的可靠性。但遠(yuǎn)動功能的測試裝備水平還需要提高，測試方案也需要進(jìn)一步完善，相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)亟需出臺以便規(guī)范遠(yuǎn)動功能測試。

［1］ Q／GDW 441—2010.智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］ Q／GDW 383—2009.智能變電站技術(shù)導(dǎo)則［S］.

［3］ Q／GDW 679—2011.智能變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)規(guī)范［S］.

［4］ Q／GDW 678—2011.智能變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)功能規(guī)范［S］.

［5］ DL／T 634.5104—2002：遠(yuǎn)動設(shè)備及系統(tǒng) 第5部分：傳輸規(guī)約 第104篇：采用標(biāo)準(zhǔn)傳輸文件集的IEC60870-5-101網(wǎng)絡(luò)訪問［S］.

［6］ 吳棟萁，陸承宇，杜奇?zhèn)?變電站廠站端遠(yuǎn)動設(shè)備的檢測［J］.浙江電力，2012（4）：62-64.

［7］ 沈曉峰，楊歡紅，周永寶，等.遠(yuǎn)動數(shù)據(jù)實(shí)時在線檢測技術(shù)的實(shí)現(xiàn)［J］.華東電力，2009.37（8）：1361-1363.