電網自動化系統遙測數據跳變的分析及對策

馬國梁 劉永新 許偉國 周 行 梁學鋒

（1. 國網浙江省電力公司，浙江 杭州 310007；2. 國網浙江省電力公司紹興供電公司，浙江 紹興 312000；3. 國網浙江省電力公司寧波供電公司，浙江 寧波 315000）

隨著電網自動化技術應用的不斷深入，自動化信息已經成為發、輸、配電系統實時調節的重要控制依據。遙測數據是電網自動化的基礎信息之一，直接參與了AGC、AVQC的實時控制和CPS考核，調度自動化系統的高級應用都基于自動化基礎信息的準確性和實時性。從近幾年電網自動化系統運行分析情況來看，基礎自動化數據的準確性、穩定性還有待于提高，特別是遙測數據會發生數據錯誤或跳變，給電網的安全運行造成一定的影響。

1 遙測數據跳變的表現形式

遙測數據是反映電網運行穩態狀況的基本信息，遙測數據的采集與傳輸要經過諸多環節，如圖1所示，任何一個設置錯誤都會引起遙測數據出錯。

圖1 遙測數據采集傳輸環節示意圖

在調度自動化系統中，遙測數據跳變的表現形式一般有：

1）數據跳變后持續不正確，故障現象一直存在。

2）偶發性的遙測數據跳變，短時間后恢復正常。

3）遙測數據回零值跳變。

4）大值跳變：這類跳變一般出現在規約處理差錯的情況較多。

5）數據偏小跳變：一般為電壓、電流回路異常，或測量元件故障引起。

6）數據由死數據恢復正常數據時產生跳躍。

7）遙測數據不刷新。

2 遙測數據跳變產生的原因分析

2.1 測量設備及二次回路異常

1）測控裝置異常。遙測采樣插件元器件性能下降會導致遙測數據波動，精度變差；測控裝置工作不穩定或受到干擾時，也會出現采樣值異常。

2）二次回路異常。若 TV回路斷相，TA、TV回路端子螺絲松動，則會引起遙測數據跳變；若TA、TV相序錯誤，則會出現有功功率遙測數據接近于零。當電壓熔絲接觸不良、連接線接頭松動均會造成數據跳變，TV切換不正確會造成功率測量數據變零。TA回路中存在開路或短路現象也會產生數據跳變。

3）二次回路上有檢修工作也會造成數據跳變。如電壓、電流回路有與保護、計量回路共用部分，如計量檢修時將后級測量電流回路短接造成數據變零，新投運變電站一般已將測量回路與計量回路獨立設計。

4）變送器屏電源失電引起，表現為所有數據都跳變為零。當變送器工作電源未按要求接入不間斷電源，或不間斷電源直流供電異常情況下，若發生所用電切換會造成輔助電源短時消失，所有遙測數據將變零。

5）一次設備工作引起 TV/TA變比改變。發生這種情況的概率較小，發生時變電站監控系統以及其他系統也會受到影響。

6）測控裝置、遠動裝置死機，出現遙測數據不刷新。

2.2 現場測控校驗的人為因素

由于未嚴格執行監控系統設備檢修管理流程，測控裝置校驗工作導致遙測數據從負滿度值到零、從零到正滿度值，大幅度變化。若主站端未對測控裝置校驗數據做屏蔽處理，則會將校驗調試數據當作電網運行數據處理。

2.3 自動化信息參數設置不規范

自動化信息點參數設置不規范會導致偶發性的遙測數據跳變的現象發生。通信規約規定自動化信息點由“源地址＋信息標識（序號）”惟一表示，而且，信息序號應分區域設置，嚴格設置通信規約信息點參數有助于信息合理性的校驗，防止由于偶發性的數據錯位處理導致的數據跳變。

2.4 設備初始化過程通信處理不當

設備重啟后短時間的數據異常跳變。設備重新采集現場數據需要一定時間，如果在未完成數據更新之前就起動上傳數據通信，就會出現跳變數據，只有等數據更新完成后，傳輸的數據才恢復正常。

雙機切換后短時間的數據異常跳變。雙機切換的數據同步需要一定時間，只有等數據重新采集或同步完成后，傳輸的數據才能正常。

2.5 遠動裝置配置不合理

1）遠動遙測數據格式選擇不當。表現為數據跳變為浮點數負最大值。BSJ-2200監控系統（采用獨立數據網服務器的廠站）在處理 IEC 60870-5-104規約浮點數轉發時，若測控裝置通信中斷（短時通信異常或測控裝置斷電均會引起）則會自動填寫最大數上傳，造成主站數據跳變為-100000。

2）轉發信息表定義不一致，表現為個別遙測有段時間數據正確，有段時間數據為零或大數。變電站新擴建間隔廠家在新增轉發點時經常發生主機/備機、IEC 60870-5-101[6]和IEC60870-5-104[7]規約、省調/地調等多個通道的信息表未全部添加完整，造成在發生通道切換、或主備機切換時主站原先正常接收的數據發生跳變。

3）遠動裝置轉發的數據源選取不當，造成數據跳變。如本應采集測控裝置數據，而實際上配置選取了保護裝置的數據，且某些型號的保護裝置在CPU忙的情況下遙測數據會變 0，導致轉發數據跳變。

4）遠動傳輸通道差錯引起數據跳變。主站與變電站之間通信通過模擬或數字通道進行數據交換，當通信檢修時誤將兩個廠站的通道接線或時隙配置做錯時，若主站規約沒有進行鏈路地址區別，就會出現廠站數據發送交換，跳變為其他變電站的數據。

2.6 高次諧波電力負荷測量的適應性

如果交流采樣只是基于基波的簡單算法，就可能出現偶發性的異常數據。目前運行的測控裝置對有高次諧波的電力負荷測量的適應能力尚無鑒定依據，但現場有些測控裝置的電氣量計算結果是存在不合理的現象，會不會出現偶發性的偏差，需要進一步驗證。

3 相關措施

引起遙測數據跳變的原因雖然復雜，卻可以通過加強管理、技術及設備改進等來減少或避免數據跳變情況的發生。

3.1 管理措施

1)加強自動化設備檢修和運行管理，嚴格執行《電力調度自動化系統運行管理規程》[1]、《自動化設備檢修管理標準》[2]和《交流采樣測量裝置運行檢修管理規程》[5]，規范數據轉發校驗工作，認真履行自動化設備檢修申請、許可手續。

2）把好基建變電站調試、驗收關，根據《變電站計算機監控系統工廠驗收管理規程》[3]和《變電站計算機監控系統現場驗收管理規程》[4]認真開展工廠和現場驗收工作。

3）加強月度數據核對。

4）加強遙測數據分析。對異常數據處理進行跟蹤分析、總結，落實整改措施，逐步提高數據可靠性。

3.2 技術措施

1）二次回路測量電壓回路空開、熔絲額定容量及級差配合合理，減少回路故障。

2）檢查遠動裝置、變送器等設備工作電源是否接入UPS或采用直流供電，UPS是否正常運行，減少由于設備供電中斷造成的數據跳變。

3）利用IEC 60870-5-101/IEC 60870-5-104規約遙測數據品質位對異常數據進行標識，主站系統檢查到品質位異常自動丟棄數據并提供告警信息。

4）對不同的廠站設置不同的 IEC 60870-5-101通信鏈路地址，避免通道差錯造成數據跳變。

5）采用通信規約分析儀器在線獲取通信報文，全程跟蹤通信過程，可以幫助分析遙測數據異常期間的數據交換情況，找出產生遙測異常的原因，確定故障點。

6）新（改、擴）建的變電站在信息聯調時需對主備通道、變電站主備遠動裝置分別調試；重點對負值數據的正確性進行核對；檢查遠動裝置、前置裝置切換、重起動過程中數據是否發生跳變。

7）針對測控裝置檢驗過程中的數據跳變問題，應采取退出該遙測參與有關總加或控制（比如設置一個投退虛遙信壓板），這樣可進行主站數據與變電站數據精度核對工作。

8）主站系統可采取異常數據過濾、狀態估計等手段對異常數據告警，減少對應用系統的影響。

4 結論

遙測數據的重要性毋庸置疑。調度自動化系統接收到得遙測數據涉及采集、轉換、傳輸等多個節點，雖然過程復雜，卻可以通過標準、制度規范執行、軟硬件設備技術策略的不斷改進來抑制數據跳變情況的發生，實現基礎數據的準確性，從而為調度自動化系統提供高質量的基礎數據，不斷提升調度自動化系統的實用性和可靠性。

[1] DL/T 516—2006《電力調度自動化系統運行管理規程》.

[2] 浙江省電力公司. Q/GDW 11-085—2012-20605《自動化設備檢修管理標準》.

[3] 國家電網公司. Q/GDW 213—2008《變電站計算機監控系統工廠驗收管理規程》.

[4] 國家電網公司. Q/GDW 214—2008《變電站計算機監控系統現場驗收管理規程》.

[5] 國家電網公司. Q/GDW 140—2006《交流采樣測量裝置運行檢修管理規程》.

[6] DL/T 634.5101—2002《遠動設備及系統 第 5-104部分：傳輸規約 基本遠動任務配套標準》.

[7] DL/T 634.5104—2009《遠動設備及系統 第 5-104部分：傳輸規約 采用標準傳輸協議集的 IEC 60870-5-101網絡訪問》.