李宣義，梁 賓，李均強(qiáng)

(國網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院，河北 石家莊 050021)

基于D5000系統(tǒng)的104規(guī)約一致性測(cè)試研究

李宣義，梁 賓，李均強(qiáng)

(國網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院，河北 石家莊 050021)

針對(duì)不同廠家設(shè)備104規(guī)約的互操作性問題，依托河北南網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室基于D5000系統(tǒng)的變電站綜合自動(dòng)化調(diào)試試驗(yàn)系統(tǒng)，搭建了104規(guī)約一致性測(cè)試環(huán)境，對(duì)104規(guī)約一致性測(cè)試流程、測(cè)試內(nèi)容及測(cè)試方法進(jìn)行了研究，制定了符合河北南網(wǎng)實(shí)際的104規(guī)約一致性測(cè)試流程和方案。

D5000；調(diào)度自動(dòng)化；104規(guī)約；一致性測(cè)試

當(dāng)前，IEC60870-5-104規(guī)約[1-6]在河北南網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中廣泛運(yùn)用，其充分利用Internet技術(shù)，將101規(guī)約與TCP/IP協(xié)議相結(jié)合，改變了傳統(tǒng)的利用串口通信進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)默F(xiàn)狀，比以往的遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約(如CDT、101規(guī)約)更加靈活、簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、可靠[7]。但通過近年的實(shí)際運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，由于104規(guī)約本身可選項(xiàng)較多，再加上各生產(chǎn)廠家對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的理解和實(shí)現(xiàn)也各不相同，導(dǎo)致不同廠家設(shè)備104規(guī)約在互操作性方面存在著一定的問題，嚴(yán)重影響廠站遠(yuǎn)動(dòng)信息的接入調(diào)試。另外，河北南網(wǎng)新入網(wǎng)(改、擴(kuò)建)廠站綜自設(shè)備在出廠驗(yàn)收合格后，發(fā)至現(xiàn)場(chǎng)直接并網(wǎng)投用，缺乏有效的針對(duì)該綜自設(shè)備的104規(guī)約一致性的檢測(cè)手段，無法保證接入主站的遠(yuǎn)動(dòng)信息符合河北南網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的差異化需求，為河北南網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來了重大安全隱患。因此對(duì)設(shè)備進(jìn)行符合河北南網(wǎng)實(shí)際的104規(guī)約一致性測(cè)試就變得十分緊迫而必要。

本文依托河北南網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室，結(jié)合河北南網(wǎng)D5000系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況，針對(duì)不同廠家設(shè)備104規(guī)約的互操作性問題，借助模擬D5000平臺(tái)搭建變電站綜合自動(dòng)化調(diào)試試驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)104規(guī)約一致性測(cè)試進(jìn)行研究，制定符合河北南網(wǎng)實(shí)際的104規(guī)約一致性測(cè)試流程和方案，為今后開展河北南網(wǎng)綜自設(shè)備投運(yùn)前評(píng)估及在運(yùn)設(shè)備的定期巡視提供有力的技術(shù)支撐。

1 基于D5000系統(tǒng)的變電站綜合自動(dòng)化調(diào)試試驗(yàn)系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)原理

基于D5000系統(tǒng)的變電站綜合自動(dòng)化調(diào)試試驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)小型的電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，其原理如圖1所示，該系統(tǒng)由模擬D5000主站系統(tǒng)和變電站綜自測(cè)試平臺(tái)兩個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成，變電站綜自測(cè)試平臺(tái)能夠?qū)崟r(shí)模擬遠(yuǎn)動(dòng)通信裝置、測(cè)控/保護(hù)裝置、時(shí)間同步裝置等綜自設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)主站與廠站端設(shè)備的數(shù)據(jù)、信號(hào)傳輸，并能下發(fā)主站的遙控命令。

1.2 模擬D5000主站系統(tǒng)

模擬D5000主站系統(tǒng)采用分層設(shè)計(jì)原則，包括硬件平臺(tái)、操作系統(tǒng)平臺(tái)、統(tǒng)一應(yīng)用支撐平臺(tái)、數(shù)據(jù)庫、基本應(yīng)用平臺(tái)，如圖2所示。

圖1 基于D5000系統(tǒng)的變電站綜合自動(dòng)化調(diào)試試驗(yàn)系統(tǒng)原理

圖2 模擬D5000主站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.3 變電站綜自檢測(cè)平臺(tái)

變電站綜自測(cè)試平臺(tái)由遠(yuǎn)動(dòng)通信裝置、測(cè)控裝置、四合一保護(hù)測(cè)控裝置、模擬斷路器、監(jiān)控主機(jī)、廠站交換機(jī)組成，并為自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備的接入預(yù)留接口，實(shí)際上是一個(gè)簡(jiǎn)化版的典型變電站綜自系統(tǒng)，通過以太網(wǎng)與模擬D5000主站系統(tǒng)進(jìn)行通信，能接收主站的遙控、遙調(diào)命令，為變電站綜自設(shè)備測(cè)試和驗(yàn)收提供平臺(tái)支持。

2 104規(guī)約一致性測(cè)試研究

2.1 104規(guī)約一致性測(cè)試環(huán)境

104規(guī)約一致性測(cè)試環(huán)境示意圖如圖3所示，主要由模擬D5000主站、變電站綜自測(cè)試平臺(tái)搭建而成。測(cè)試平臺(tái)包括廠站監(jiān)控系統(tǒng)/RTU、間隔層裝置(測(cè)控裝置、保測(cè)一體裝置、模擬程序)、繼護(hù)測(cè)試儀等。

2.2 104規(guī)約一致性測(cè)試流程

為提高測(cè)試效率，對(duì)規(guī)約一致性測(cè)試與功能測(cè)試分開進(jìn)行(見圖4)。

2.2.1 準(zhǔn)備階段

廠家郵寄設(shè)備(主備機(jī)及產(chǎn)品說明書)、提供必要的輔助設(shè)備及軟件。

河北電科院搭建試驗(yàn)環(huán)境，準(zhǔn)備測(cè)試方案，測(cè)試設(shè)備。

圖3 104規(guī)約一致性測(cè)試環(huán)境

圖4 104規(guī)約一致性測(cè)試總流程

2.2.2 試驗(yàn)流程

試驗(yàn)流程見圖5。

如在測(cè)試過程中某廠家的設(shè)備出現(xiàn)問題，則進(jìn)入圖6所示的問題處理流程。

圖5 104規(guī)約一致性試驗(yàn)流程

圖6 104規(guī)約一致性測(cè)試問題處理流程

3 104規(guī)約一致性測(cè)試內(nèi)容

3.1 初始化過程

通過模擬D5000主站向變電站綜自測(cè)試平臺(tái)下發(fā)遠(yuǎn)方復(fù)位命令，觀察其響應(yīng)過程。變電站綜自測(cè)試平臺(tái)應(yīng)回復(fù)復(fù)位確認(rèn)報(bào)文，并主動(dòng)斷開連接，待復(fù)位完成后需等待與模擬D5000主站重新建立鏈路，并上送初始化結(jié)束報(bào)文。

3.2 總召喚功能

通過模擬D5000主站向變電站綜自測(cè)試平臺(tái)下發(fā)總召命令(68 0e 00 00 00 00 64 01 06 00 01 00 00 00 00 14)，觀察其響應(yīng)過程。變電站綜自測(cè)試平臺(tái)應(yīng)先上送總召確認(rèn)報(bào)文(68 0e 00 00 02 00 64 01 07 00 01 00 00 00 00 14)，然后依次上送遙信(單點(diǎn)、雙點(diǎn))、遙測(cè)報(bào)文，最后上送總召結(jié)束報(bào)文(68 06 00 00 02 00 64 01 0a 00 01 00 00 00 00 14)。

3.3 事件傳輸功能

借助變電站綜自測(cè)試平臺(tái)模擬遙信變位，觀察是否主動(dòng)向模擬D5000主站上送遙信變位COS報(bào)文(68 0e 1c 00 0a 00 01 01 03 00 01 00 01 00 00 00)和遙信SOE報(bào)文(68 11 1e 00 0a 00 02 01 03 00 01 00 01 00)。

3.4 命令傳輸功能

由于基于D5000系統(tǒng)的變電站綜合自動(dòng)化調(diào)試試驗(yàn)系統(tǒng)中沒有配置AGC模塊，故只具備單/雙點(diǎn)遙控功能，沒有設(shè)定功能。遙控通常有選擇、撤銷、執(zhí)行3種命令。在模擬D5000主站分別進(jìn)行遙控選擇(68 0e 08 00 42 00 2d 01 06 00 01 00 01 60 00 81)、遙控撤銷、遙控執(zhí)行(68 0e 0a 00 44 00 2d 01 06 00 01 00 01 60 00 01)操作，變電站綜自測(cè)試平臺(tái)中的通信管理機(jī)/RTU應(yīng)正確轉(zhuǎn)發(fā)命令報(bào)文，測(cè)控裝置出口行為應(yīng)與主站控制一致：控分或控合后，主站應(yīng)能收到遙信分、合變位告警信息和SOE報(bào)文；控制撤銷后，應(yīng)無相關(guān)遙信變位告警信息和 SOE報(bào)文產(chǎn)生。

3.5 時(shí)鐘同步功能

用模擬D5000主站向變電站綜自測(cè)試平臺(tái)發(fā)送時(shí)鐘同步命令(68 14 0e 00 26 00 67 01 06 00 01 00 00 00 00 b0 36 28 10 0b 0c 09)，檢查其是否能響應(yīng)主站對(duì)時(shí)(同步后時(shí)間與主站相同)，并正確回復(fù)時(shí)鐘同步確認(rèn)報(bào)文(68 14 26 00 10 00 67 01 07 00 01 00 00 00 00 2b cb 19 09 19 09 63)。

3.6 否定測(cè)試

借助模擬D5000主站向變電站綜自測(cè)試平臺(tái)模擬發(fā)送錯(cuò)誤報(bào)文(無效類型標(biāo)識(shí)、錯(cuò)誤傳輸原因、錯(cuò)誤公共地址、錯(cuò)誤信息地址)，測(cè)試其能否判斷并回復(fù)否定確認(rèn)報(bào)文。

4 結(jié)束語

本文依托河北南網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室，結(jié)合河北南網(wǎng)D5000系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況，針對(duì)不同廠家設(shè)備104規(guī)約的互操作性問題，借助模擬D5000平臺(tái)搭建變電站綜合自動(dòng)化調(diào)試試驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)104規(guī)約一致性測(cè)試進(jìn)行研究，制定了符合河北南網(wǎng)實(shí)際的104規(guī)約一致性測(cè)試流程和方案，可大大縮短設(shè)備的聯(lián)調(diào)周期，有效降低設(shè)備之間互聯(lián)互通風(fēng)險(xiǎn)，提高設(shè)備入網(wǎng)檢測(cè)的效率，為今后開展河北南網(wǎng)綜自設(shè)備投運(yùn)前評(píng)估及在運(yùn)設(shè)備的定期巡視提供有力的技術(shù)支撐。

[1] IEC-60870-5-l Telecontrol equipment and systems，Part 5：Transmission protocols，Secion l： Transmission frame formats[S]．

[2] IEC-60870-5-2 Telecontrol equipment and systems，Part 5：Transmission protocols，Secion 2： Link transmission procedure[S]．

[3] IEC-60870-5-3 Telecontrol equipment and systems，Part 5：Transmission protocols，Secion 3：General structure of application data[S]．

[4] IEC-60870-5-4 Telecontrol equipment and systems，Part 5：Transmission protocols，Secion 4： Definition and coding of application information elements[S]．

[5] IEC-60870-5-5 Telecontrol equipment and systems，Part 5：Transmission protocols，Secion l： Basic application functions[S]．

[6] DL/T 634.5104-2002/IEC60870-5-104：2000遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備及系統(tǒng)第5-104部分：傳輸規(guī)約采用標(biāo)準(zhǔn)傳輸協(xié)議子集IEC60870-5-101網(wǎng)絡(luò)訪問[S].

[7] 馬曉紅，管 荑，林祺蓉.104規(guī)約在調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].山東電力技術(shù)，2011,38(6)：1-5.

Research on Conformance Test of 104 Protocol Based on D5000 System

LI Xuanyi,LIANG Bin,LI Junqiang

(Electric Power Research Institute of State Grid Hebei Electric Power Co.，Ltd.，Shijiazhuang，Hebei 050021,China)

To solve the problem of 104 protocol’s interoperability of different manufacturers’ equipment,this paper builds a conformance test environment of 104 protocol which relies on the substation integrated automation test platform based on D5000 system in Hebei South Power Grid.104 protocol conformance testing process is researched,the processes and the programs are drawn up.

D5000；dispatching automation system；104 protocol;conformance test

TM76

A

1004-7913(2017)10-0013-03

李宣義(1984)，男，工程師，主要從事電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化方面工作。

2017-06-22)