淺談前置系統在調度自動化系統中的作用

蔡安銘

（廣東電網公司汕頭供電局 廣東 汕頭 515041）

淺談前置系統在調度自動化系統中的作用

蔡安銘

（廣東電網公司汕頭供電局 廣東 汕頭 515041）

作為電網調度自動化體系中的一個重要的組成部分，電網調度自動化系統的前置系統雖在許多方面起到了積極的作用，但在報文收發、遙信狀態燈諸多方面存在許多問題。本文從介紹前置系統的硬件和功能，以及分析前置系統在運行中遇到的一些問題及解決方法，希望對日后電網運轉及維護起到積極作用。

調度自動化；前置系統；可靠性

SCADA（數據采集與監控控制系統）在電力系統調度自動化中具有重要的地位，其前置系統（Front End System）作為調度自動化系統中實時數據輸入、輸出的中心，主要承擔了調度中心與各所屬廠站之間、與各個上下級調度中心之間、與其它系統之間以及與調度中心內的后臺系統之間的實時數據通信處理任務，也是這些不同系統之間實時信息溝通的橋梁。信息交換、命令傳遞、規約的組織和解釋、通道的編碼與解碼、衛星對時、采集資源的合理分配都是前置系統的基本任務，其它還包括報文監視與保存、站多源數據處理、為站端設備對時、設備或進程異常告警、維護界面管理等任務。

1 前置系統的硬件結構

SCADA系統中的實時數據來自前置系統，因此前置系統的可靠運行時SCADA系統正常工作的前提條件。為了保證前置機服務器的可靠性，通常選用工業控制機作為前置機服務器。工業控制機按工業環境中連續運行的標準設計、制造，對機器各部分做了防塵、防靜電、加固等處理。并通過“看門狗”等硬、軟件自恢復措施，使其運行的穩定性和可靠性很高。

SCADA系統通過前置機實現與N個RTU之間的雙向通信。為了實現1對N的通信，前置機上要配置多路通信擴展板。假如一個多路通信擴展板可以完成8路全雙工通信，則配置4塊多路通道擴展板，就可以完成1對32的收發控制。8路通信擴展板上必須有8個串行口和一些相關控制電路。每一個串行口的接收信息來自解調器的輸出，每一個串行口的發送信息送至解調器的輸入。由于前置機服務器處于雙機運行狀態，一個解調器的輸出應該同時接到兩臺前置機服務器中相對應的兩個串行口上，以便使兩臺前置機服務器能夠同時接受到某一個RTU送來的信息。但兩臺前置機中相對應的兩個串行口的輸出信息，必須通過切換控制再送給解調器，使得任何時候都只有一臺前置機能夠將下行信息經過解調器下發給RTU。

圖1 FES子系統結構框圖

2 前置系統的功能

1）前置系統要與眾多的RTU進行信息交換，這些RTU可能會采用不同的遠動通信規約。因此SCADA系統中前置系統的接收處理軟件必須能夠接收多種規約的遠動信息。

2）前置系統在接收并出路各個RTU的遠動信息之后，要將這些實時數據按網絡協議以網絡通信方式向全網廣播，實現全網信息共享。SCADA系統中其他工作站上實時數據庫中的信息有廣播信息進行刷新。實時數據庫的刷新法師可以采用每次掃描之后刷新一次，也可以差用遙信有變位和遙測值超過死區才刷新數據庫的方法，為了保證系統的實時性，前置系統對喜用數據的掃描時間一般在5秒左右。

3）我國電力系統的調度采用分層管理方式，SCADA系統也按省調、地調、縣調的分層結構進行規劃。當下一級調度部門需要將本系統內的重要數據向上一級調度部門傳送時，可以采用數據轉發的方式。從SCADA喜用的接收數據中選取出上級調度部門所需要的數據，并按照指定的規約組裝后向上級調度部門發送，這就是前置系統的數據轉發功能。

4）前置系統應該具有接收調度工作站送來的遙控和遙調命令，并向RTU發送的功能。為了實現遙信變位的站間分辨率指標，必須在全系統內建立統一的時鐘。部頒規約中建立系統統一時鐘的方法是：前置系統首先按標準時鐘源的時間向各個RTU發送“校時命令”，然后再向RTU發送“召喚子站時鐘”命令，當接收到RTU的“子站時鐘返送”信息后，計算出各個RTU的時鐘校正值，最后向各個RTU發送“設置時鐘校正值”命令，以此達到全系統時鐘的統一。

5）前置系統要完成遙測值的歸零處理，成系數，越限比較及一些統計、計算工作，對遙信的變位判別等。為了對運算中的參數進行修改，前置系統具有在線修改參數的功能。

6）前置系統還應具有直接顯示串行口接收數據的功能，即直接顯示RTU傳送來的數字系列，以便監視RTU的運行狀態，同時要對誤碼率進行統計。

3 前置系統現存問題和處理方式

前置系統是電力系統與SCADA系統的直接借口，同時也是EMS能量管理系統的主要部分，通過與終端設備的通訊實現信息機電能量的數據采集，進行實時數據的回報和遠方調控。伴隨著配調一體化的發展和需求量增加，無人值守變電站的數量統計繼承要求，高可靠性和強大處理能力的前置系統變得更加重要。但在前置系統的實際應用中，仍存在許多問題：

1）系統正常運行時，發現某廠站通道告警、退出或收不到通道報文時（在此之前廠站通道運行正常），該如何處理？

RXD START ALARM 狀態閃亮 亮 滅 信號接收正常閃亮 亮 閃亮 表示信號太弱或信號不對滅 亮 亮 表示無信號、通道斷或RTU故障常亮 亮 亮 通道板壞或RTU故障滅 滅 滅 通道板壞或電源故障

出現這種情況是，需要對以下幾個方面進行檢查：

（1）查看該廠站通道板/光耦板上的指示燈。

（2）根據該廠站的通道類型，在測試柜上測量上行信號的質量

模擬通道

現在測試柜的測試孔上測量上行信號，可采用的數字萬用表測量信號的中心頻率，如若信號的中心頻率不在標準的范圍內，則廠站端的調制解調器有故障；

當通過聽筒聽到通道中有遠動信號并伴有明顯的噪聲，則信道有故障，應通知通信部門處理；

如若用示波器查看不到信號波形，則有可能為通道故障，也有可能為RTU故障，需進一步查明。可在廠站端將該站通道的上下行短接，再查看波形，如果有波形則廠站RTU故障，否則通道故障，應通知通信部門處理；

如測試柜接收到正常信號，但通道板的RXD燈不亮，可能是通道板損壞，調換通道板后，若RXD仍不亮，應檢查銅帶測試柜至通道板之間的連線。

數字通道

用示波器查看有無信號波形和信號是否正常，正常的信號的幅值在正負10V至12V之間。如接收不到信號，信號未接入，通知通信部門處理。

2）在某廠站通道調試中，通道板信號接收正常，遙信狀態正常，但所有的遙測數據出現異常，該如何處理。

通道板信號接收正常與遙信狀態正常說明通道的通信是正常的，應查看遙測的點號是否與廠站端的轉發表點號相符合，如不相符，應馬上修改。如是相符合，查看該廠站通道規約的遙測起始地址設置是否與廠站端的設置相同。

此外自動化前置系統在實際應用中仍存在許多問題，我認為必須要保持一個高度的管理覺悟，才能對技術上的問題有所指導。

3 結束語

自動化前置系統是電網調度自動化的重要部分，筆者由前置系統的硬件入手，掌握并了解前置系統的主要功能以及時常出現的問題，并由此得出解決方法，只要在調度自動化前置系統中遵循相應的規范，加強創新意識，便可為電網的調度自動化系統數據收集和預處理奠定基礎。

［1］金新顏.地區電網RTU遠程維護系統的探討[J].浙江電力，1999.

［2］柳永智，劉曉川.電力系統遠動[M].2版.中國電力出版社，2006.

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