變電站遙信功能自動校驗系統

陸 路 ，杜積貴 ，全思平 ，陸 成 ，韓 禹

(1.泰州供電公司，江蘇 泰州 225300；2.南京供電公司，江蘇 南京 211800)

在新建、擴建變電站時，調度自動化人員、監控人員需要經運行人員與現場變電站施工、調試人員多次校驗監控信號。隨著國家電網公司“大運行”體系的建立，調度控制中心監控的變電站數量與日俱增，當校驗信號的工作現場較多時，會影響對電網的正常監控，同時也會影響驗收工作的正常安排。所以需要采用新辦法從根本上減少雙方的工作量，提高信號校驗工作效率并且保證驗收工作的質量。

1 目前信號功能驗收存在問題

1.1 工作流程

傳統驗收新投運變電站信號的工作流程如下：設備廠家在變電站運行維護人員現場監護的前提下點擊發送需要核對的具體信號，變電站運行維護人員同時與調度控制中心主站端人員電話聯系，等待主站端人員對信號確認接收。主站端及變電站現場后臺機均成功接收信號后，一條信號驗收結束，雙方在各自的驗收信號表中做好記錄。以一座220kV雙臺主變壓器的變電站信號驗收為例，遙信量達2000多條，110kV變電站的遙信一般也達1000條左右。

1.2 問題

（1）現場不同設備間隔均有工作人員調試信號，而正式驗收信號的人員一般只有一組。由于實時告警窗口寬度有限，不能同時顯示所有上傳信號，所以當有其他間隔的信號干擾時，驗收人員需要將實時告警窗口暫時鎖定住，然后驗收人員從歷史數據中搜索需要核對的信號。當短時間內上傳的信號量較大，尤其是出現多組頻繁“動作、復歸”的遙信時，搜索工作會耽誤時間。若驗收人員確實找不到該條信號，一般會讓現場工作人員重新點擊發送該條信號，同時將鎖定的告警窗口解鎖以便繼續人工搜索，解鎖后的告警窗口仍然會受到新上傳信號的干擾，并不能從本質上避免上述問題。

（2）實際工作中，現場施工單位將初始的信號表提供給自動化人員，由自動化人員將其配置具體的點號，建立新變電站的信號表。由于各個公司信號表的規范不是完全一致，有時需要設備施工單位將初始信號表做規范修改。廠家人員一般希望在每次正式組織驗收的時候能將不規范的信號匯總，統一解決后等待復驗收，這會影響新變電站投運時信號首次驗收的通過概率。

2 基于OPEN-3000的遙信功能校驗系統

2.1 信號采集原理

變電站綜合自動化系統應采集的狀態量包括：斷路器狀態、隔離開關狀態、變壓器分接頭信號、變電站一次設備告警信號、各種保護跳閘信號、預告信號等。

OPEN-3000系統基于 IEC 60870-5-104，IEC 60870-5-101，CDT等通信協議，將變電站“四遙”信號采集至自動化主站系統，在后臺進行數據處理，并經安全隔離裝置發布到安全III區的WEB服務器[1]。具體結構如圖1所示。

2.2 方案及軟件流程

在南瑞OPEN-3000的基礎上，新變電站竣工驗收前所有遙信信號表均已確定。OPEN-3000系統通過安全區III的網絡接口連接至企業管理信息系統（MIS），對外部系統開放數據訪問的功能[2]。

變電站遙信功能自動校驗系統方案如圖2所示。現場工作人員在廠站端發送所需要校驗的信號后，相應的遙信動作信號會記錄在OPEN-3000系統的III區服務器，利用計算機VC語言編程訪問服務器Oracle數據庫讀取相應記錄，和工作人員需要核對的原EXCEL表 （記錄所有要核對的遙信信號量）進行匹對[3，4]，以此來判斷信號接收的正確性，驗收輸出結果分為三類：正確，錯誤，未驗證。運用可靠的計算機來完成整個遙信校驗，從根本上改變傳統的人工校驗遙信工作緩慢問題。變電站遙信功能自動校驗軟件流程如圖3所示。

2.3 系統特點

（1）校驗信號時間間隔（即系統定期訪問WEB數據庫的時間）可以在1～1000 s之間任意調整，因為系統一直訪問數據庫將非常消耗內存，不利于程序穩定運行，且校驗工作并不需要頻繁訪問數據庫。

（2）設計一個可以靈活設定起止序號的窗口，便于工作人員靈活編制需要校驗信號的順序，導入系統中作批量驗證。輸出驗收通過的信號順序也依照所選序號的升序排列，如此設計，為驗收人員提供重要參照，通過比較程序所顯示接收信號的時間先后與信號序號是否一致，從而能及時判斷信號發送順序是否混亂。

（3）所有驗收通過的信號記錄，均可以excel格式導出保存，交接給下一班人員繼續驗收。

（4）驗證暫時有錯誤的信號可以批量導出并再次導入程序進行復驗收，操作簡易。

（5）自動校驗系統從安全Ⅲ區采集數據，不會影響I區數據的正常采集，同時保證了數據來源的可靠性。系統與Ⅲ區失去連接時，會彈出告警窗口提醒工作人員未連接數據庫。

（6）遙信變位時間T1與系統訪問Ⅲ區數據庫的時間T2的合理設計，是系統設計的關鍵點之一。考慮到信號從變電站傳送至主站端會有一個短暫的時間差ΔT（一般為3 s），當T1大于T2時，校驗系統訪問到的數據才為有效數據，所以應滿足T1-T2＞ΔT。校驗系統將顯示出距T1時間最近的一條信號數據。如此設計有效避免信號重復發送時，自動校驗系統接收數據混亂的情況。

（7）工作人員驗收信號后在信號驗收范本上打勾表示通過，并沒有能夠逐條備注具體的時間，所以設計出一個“驗收記錄導出”功能鍵，將所有驗收信號的動作情況及時間統一導出保存，作為驗收工作可靠性的重要依據，甚至以驗收報告形式提供給驗收方從而完善現有的驗收制度。

2.4 具體實施

（1）主界面主要分為以下部分：excel格式遙信表的規范、導入、導出控制；輸出結果分三類，驗證通過信號、失敗信號、未驗證信號；提供窗口顯示驗收通過的信息；提供逐一驗證及批量驗證功能；提供窗口靈活調整程序訪問數據庫的時間間隔；主站端接受信號時間精確到秒，為驗收的可靠性提供重要依據。如圖4所示。

（2）在能夠與MIS網絡相連接的計算機上安裝Oracle數據客戶端，并對其端口做好相應配置。然后通過VC編寫程序對安全III區的Oracle數據庫WEB DB訪問,找到具體存儲遙信數據的表，以yx_bw（遙信變位表）及rl_yx_warn（二次遙信告警表）為例，對這兩張表的結構做解析，為校驗系統采集數據打下基礎。在程序訪問數據表先后方面，采用數據含量較大的表優先訪問原則，查找到信號后程序立即輸出結果，避免重復訪問，如此設計便于程序更加快捷運行。

圖4 變電站遙信自動校驗系統設計主界面

2.5 驗收具體流程

（1）工作人員選擇自己的用戶名以及密碼實名登錄。

（2）驗收人員先準備好excel格式的遙信基準表，將其導入程序規范處理，所有遙信的序號均為系統自動生成，可以靈活適應不同需要來編排信號順序。程序為每一條遙信自動提供“動作、復歸”兩種相反性質的語句。

（3）驗收人員可以對導入程序的信號逐一驗收，事先設定好程序訪問數據庫的時間間隔后，點擊每條信號后面的“雙擊驗證”按鈕，程序會自動顯示結果。

（4）驗收人員根據變電站現場工作實際情況，經雙方協商，靈活編排需要驗收信號的順序。然后驗收人員設定好程序訪問數據庫的間隔時間，并且選擇需要驗收信號的起止序號，進行批量驗收，操作方便快捷。最終程序會以不同顏色區分顯示所有驗收結果，并將驗收通過的信號從實時窗口中顯示出來。

（5）驗收人員需要關閉自動校驗系統主界面程序時，會彈出提示窗口“你確定退出系統（請注意保存數據）？”，以防工作人員因誤退出程序而造成數據丟失。

（6）驗收人員將當前所做的驗收記錄從系統中導出保存，且為整個驗收工作的可靠性提供了重要依據。

（7）所有驗收未通過的信號，均可以點擊“雙擊驗證”按鈕做多次校驗。因其他原因暫時不能解決的信號，均可以excel表格形式導出程序，方便工作人員移交給接班人員繼續校驗。

（8）所有當班人員未驗收的剩余信號同樣可以excel表格形式導出程序，方便交接班時移交，接班人員將剩余信號表格重新導入程序繼續驗收即可。

3 驗收工作

2011年10月至11月先后校驗了220kV同濟變、220kV觀五變、110kV海陵變、110kV醫藥變的新擴建間隔的遙信信號及110kV城南變、110kV史堡變、110kV元竹變的全站投運遙信驗收工作。變電站遙信自動校驗系統在調度控制中心主站端及變電站現場應用。

（1）現場人員安裝遙信自動校驗系統后，調試人員能通過信號在WEB庫中的接收情況及時了解主站端OPEN-3000庫中的數據接收情況，并且可以按照調試人員臨時設定的順序，在設備的端子排上點擊需要調試的信號，待信號全部點擊完畢后再應用自動校驗系統程序批量驗收，程序會自動將所有驗證結果迅速準確的顯示在主界面上，操作便捷且數據可靠。

（2）變電站運行維護人員在使用自動校驗系統程序與主站端人員驗收信號時，也可以通過信號在WEB庫中的接收情況及時了解主站端OPEN-3000庫中的數據接收情況，從而有效縮短傳統的需要與監控人員核對是否收到該信號所等待的時間。

（3）變電站遙信自動校驗系統所采用的數據均來自WEB區，而WEB區的數據都源自安全I區。以此作為驗收過程的理論依據，將巧妙地解決驗收現場與主站端距離大而帶來的困難，利用強大的網絡，達到驗收零距離的效果。為調度控制中心主站端人員在整個驗收工作中提供便捷。

（4）主站端所有與MIS網絡相連接的計算機均可安裝自動校驗系統軟件，并安裝Oracle數據庫的客戶端做好相應配置，適應現場多個設備間隔同時驗收信號的需要。

（5）所有驗收記錄（包含接收的具體時間，精確到s）均可以導出并保存處理。克服傳統驗收結果只有信號是否合格，缺少詳細的信號接收時間所帶來的不足。從管理層面上，可以形成對現有驗收制度的有效完善。

（6）自動校驗系統能有針對性的直接驗證需要核對的多組信號，依靠計算機程序校驗輔助工作人員驗收，有效提高了驗收信號的正確率。

應用自動校驗系統之前，驗收新投運變電站遙信的時間如表1所示。

2011年11月至2011年12月，使用自動校驗系統之后驗收新投運變電站遙信的時間如表2所示。

由表1和表2的數據可知，重復校驗時間T1比例從90%下降到47%，從而大大提高了驗收工作的效率。

表1 傳統驗收時間統計

表2 使用自動校驗系統之后驗收時間統計

4 結束語

綜上所述，調度控制人員配合變電站現場人員在校驗信號時，結合變電站遙信功能自動校驗系統作為輔助工具來完成驗收工作，會大大解放驗收雙方的勞動力，并且在保證驗收質量的基礎上提高了工作效率。在運行管理方面，變電站遙信功能自動校驗系統將成為對現有信號驗收管理的有效完善和補充，并具備實際的推廣意義。

[1]國家電力調度通信中心.國家電網公司繼電保護培訓教材[M].北京：中國電力出版社，2009.

[2]LIPPMANS B.C++Primer中文版(第4版)[M].北京：人民郵電出版社，2006.

[3]THOMAS K.Oracle Database 9i/10g/11g編程藝術：深入數據庫體系結構(第2版)[M].北京：人民郵電出版社，2011.

[4]張永健.電網監控與調度自動化（第3版）[M].北京：中國電力出版社，2009.