智能變電站遠動功能測試技術分析

彭志強，張小易

（國網江蘇省電力公司 電力科學研究院，南京 211103）

0 引言

隨著國家電網公司調控一體化運行的深入開展，遠動功能越來越豐富，變電站廠站端與調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的一個重要環節，是智能調度的重要數據源，遠動功能作為兩者信息交互的紐帶，對遠動功能測試技術進行研究分析具有重要的實用價值，可更全面支撐調控一體化運行［1-2］。智能變電站一體化監控系統功能規范了調控主站與智能變電站之間的信息交互，其中包含的遠動功能有“四遙”功能、繼電保護故障信息處理功能、“告警直傳、遠程瀏覽”功能、狀態在線監測功能等。智能變電站遠動功能網絡架構示意圖如圖1所示。

圖1 智能變電站遠動功能網絡架構示意圖

1 智能變電站遠動功能

1.1 實現“四遙”功能的遠動功能

傳統電力系統的遠動技術是經通道對被調度對象實行遙信、遙測、遙控、遙調的一種技術。由于調控一體化運行，傳統變電站在有人值班運行下調度主站端不直接對操作對象進行遙控操作，而是下發操作命令后由現場運行人員在變電站完成操作及監視。在傳統模式下，上送至調度端的信息量較少，主要包括一次設備狀態、潮流數據及二次相關繼電保護告警信息。調控一體化運行要求實現變電站無人值守，站內的一、二次設備的控制操作部分在調控主站執行，遠動設備需將大量一、二次設備的實時信息及時、正確、可靠地上送至調控主站，同時接收調控主站下行的遙控命令。這樣導致主站端與廠站端交互的遠動數據量急劇增多，因而對遠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母聯開關，2臺220kV母線分段，低壓電抗器2臺，低壓電容2臺等）的監控數據信息量進行估計，遙測量約600個、遙信量約2500個、遙控量約為60個。

實現“四遙”功能的遠動總控主要采用IEC 60870-5-104通信規約，對該規約的一致性測試及報文監聽分析是測試的一項重點內容。同時也要開展軟硬件性能測試，以保證遠動功能的運行可靠性及穩定性，為智能調度提供高質量的數據源，從而支撐智能調度的高級應用。

1.2 繼電保護故障信息處理

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

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103及IEC 61850通信協議，保信子站與繼電保護、故障錄波器、安全自動裝置等IED通信是基于IEC 61850協議。對于保信子站測試，應開展其與間隔層設備和保信主站通信規約一致性測試、功能性測試及軟硬件性能測試，從而保證整個系統的數據貫通。

1.3 告警直傳與遠程瀏覽

為規范變電站調控數據接入方式，國網公司在《變電站調控數據交互規范（試行）》中提出“告警直傳、遠程瀏覽，數據優化，認證安全”十六字方針。通過優化調控實時數據、直傳設備告警信息、遠程瀏覽變電站全景、強化調控指令安全認證，實現對變電站設備的遠方監控。在調控一體化運行下，調度業務與設備監控業務相融合，由此需要上送大量變電站數據信息，大幅增加了主站系統數據庫的處理負擔?！案婢眰?、遠程瀏覽”新的數據交互方式將解決變電站數據劇增帶來的傳輸和處理問題［4-5］。

變電站設備告警信息是設備監控業務的主要關注對象，傳統監控信息傳輸是基于IEC 104等規約協議通過點號匹配的方式實現的，需要主站側通過大量機械式輸入工作并仔細校核信息表以保證信息的正確性，工作量巨大且容易出錯。告警直傳技術是以變電站監控系統的單一事件或綜合分析結果為信息源，將實時告警信息按照相關的分類標準，經過規范化處理、篩選和優化后生成標準的告警條文，經由告警圖形網關機通過DL476規約，直接以文本格式上送到主站。遠程瀏覽技術實現變電站全景信息監視，畫面遠程瀏覽服務基于告警圖形網關機的遠程瀏覽方式，以“CIM／S、CIM／G、DL476”標準協議為技術基礎，實現安全認證、畫面獲取和數據刷新。主站端與廠站端告警圖形網關機建立通信鏈接，通過DL476協議獲取廠站端的G文件和實時數據。告警直傳、遠程瀏覽實現方案如圖2所示。對于告警直傳、遠程瀏覽遠動功能應開展DL476規約一致性測試、信息交互功能性測試及軟硬件性能測試。

圖2 “告警直傳、遠程瀏覽”實現方案

2 智能變電站遠動功能測試技術

電力遠動功能測試主要開展電力規約一致性測試及遠動系統性能測試，含軟硬件性能測試、信息交互響應指標測試等。對于電力遠動功能測試，性能優良的測試裝備是必不可少的，規范其技術要點是保證測試結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果可靠性及測試操作的便利性，目標是能做到程控式測試，根據測試內容自動生成測試報告［6］。

2.1 遠功功能測試裝備技術要點

2.1.1 實現“四遙”遠動主站仿真系統

在電網調度自動化系統中傳統“四遙”仍是核心數據。它是數據采集與監視控制系統（SCADA）的重要數據源，是電網調度自動化系統高級應用的基礎，“四遙”數據質量的好壞關系到調控的安全運行，所以要求“四遙”遠動功能測試裝備能夠全面對遠動總控進行測試［7］。

用于測試的調控主站遠動功能仿真系統，應支持 IEC 60870-5-101、IEC 60870-5-104，部 頒CDT、DL／T 476、TASE2等目前主流遠動規約，應具備調控主站模擬、通道監聽、報文解釋及分析功能，可模擬調控主站的基本遠動功能，用于變電站端與調度端的遠動測試。系統還應具備對不同通道值進行對比校錯功能，為提高測試的自動化水平，應能根據測試內容自動給出可定制的測試結果。

2.1.2 保信主站仿真系統

保信系統通過對繼電保護、安全自動裝置、故障錄波裝置的運行管理和動作行為的分析，一方面可以安全、迅速地處理電網突發事故，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裝置的運行維護管理水平，從而提高電網運行的自動化水平。

用于測試的保信主站仿真系統，應支持國網103、IEC 61850等通信規約。保信主站仿真系統應能夠對保信子站的通信能力進行測試，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，當保護信息主、子站通信故障或異常時，系統應能夠及時完整地記錄相關通信故障過程。為對保信系統進行功能性測試，保信主站仿真系統應能提供配置、定值、狀態量、模擬量、故障錄波、歷史信息、文件操作等功能測試。同時應能夠提供對保信子站的質量評估、運行統計分析，便于對保信子站給出全面的測試報告。

2.1.3 “告警直傳、遠程瀏覽”主站仿真系統

“告警直傳、遠程瀏覽”主站仿真系統應具備DL／T 476規約測試功能，能夠對主廠站之間信息交互過程的報文進行解釋及分析，能夠對錯誤報文進行辨識。

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

2.1.4 繼電保護裝置仿真系統

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

IEC 61850保護裝置仿真系統應能導入智能變電站SCL文件，在信息交互上完全模擬基于IEC 61850保護的信息輸出，可模擬多臺保護裝置，能對輸出報文進行靈活配置，對保護動作事件自由配置，便于對智能變電站監控后臺、保護信息子站進行測試。為了能夠進行閉環測試，保護裝置仿真系統應提供與遠動主站仿真系統的接口，通信規約建議采用IEC 61850。

2.1.5 測控裝置仿真系統

IEC 61850測控裝置仿真系統通過模擬IEC 61850測控裝置的信息輸出，用于測試變電站監控后臺及遠動總控。測控裝置仿真系統應能導入智能變電站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行靈活配置，可模擬多臺測控裝置，便于對智能變電站監控后臺和遠動總控進行測試。為了能夠進行閉環測試，測控裝置仿真系統應提供與遠動主站仿真系統的接口，通信規約建議采用IEC 61850。

2.2 遠動功能測試技術方案

為了能夠對智能變電站遠動功能進行更精確可靠的測試，結合實際工程應用，可采用主站與廠站之間形成信息夾逼及閉環的測試方案。

“四遙”遠動總控測試方案如圖3所示。保護裝置仿真系統與測控裝置仿真系統均可根據導入的SCD文件仿真多臺裝置，調度主站仿真系統除具有IEC 104通信能力，還應具有IEC 61850通信能力。測試方案的信息流由保護測控裝置仿真系統與遠動裝置以IEC 61850通信，調度主站仿真系統與被測對象遠動裝置采用IEC 104通信，同時要求IEC 61850與保護測控仿真系統信息交互。此方案可以對信息形成閉環，調度主站仿真系統可以被測對象遠動裝置的信息與保護測控裝置仿真系統的信息進行校對，對測試結果進行記錄并能自動給出測試報告。本方案通過對被測對象遠動總控裝置的信息輸入輸出進行夾逼并形成閉環，保證了測試結果的精確性與可靠性。

圖3 遠動裝置閉環測試方案

保信子站測試方案如圖4所示。保護裝置仿真系統可以仿真多臺保護裝置，這一環節主要測試保信子站與保護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103規約或IEC 61850規約與保信主站進行信息交互，通過操作保信主站仿真系統對保信功能一一測試，并對測試過程進行自動存檔，根據存檔內容給出測試報告。本方案對被測對象保信子站的信息輸入輸出進行夾逼，從而達到可靠的測試結果。

圖4 保信子站測試方案

告警圖形網關機測試方案如圖5所示。保護測控裝置仿真系統模擬間隔層信息來源，調度主站仿真系統具有“告警直傳、遠程瀏覽”功能，同時提供對DL476報文解析分析功能，它們作為被測對象告警圖形網關機的輸入輸出。通過對“告警直傳、遠程瀏覽”功能一一進行測試，對測試結果進行存檔，根據測試內容自動給出測試報告。

圖5 告警圖形網關機測試方案

3 智能變電站遠動功能測試應用

智能變電站遠動功能測試技術已在500kV句容東智能變電站進行應用。智能變電站采用了信息一體化平臺，并實現了“告警直傳、遠程瀏覽”功能。在智能變電站集成測試過程中，決定把遠動功能納入測試項目，在設備入網前找出系統缺陷及時消缺。在智能變電站集成測試時，對遠動功能測試的項目有基于傳統“四遙”功能的遠動總控裝置、保信子站、“告警直傳、遠程瀏覽”功能的告警圖形網關機，工程應用效果良好。

4 結語

為了滿足調控一體化運行，智能變電站的遠動功能將越來越豐富，其作用也越來越重要，開展智能變電站遠動功能測試技術的研究具有重要的實用價值。本文系統地介紹了智能變電站遠動功能，梳理了調控主站與變電站之間交互的信息流，提出了可行的遠動功能測試技術方案，并將該技術方案應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果的可靠性。但遠動功能的測試裝備水平還需要提高，測試方案也需要進一步完善，相應的行業標準亟需出臺以便規范遠動功能測試。

［1］ Q／GDW 441—2010.智能變電站繼電保護技術規范［S］.

［2］ Q／GDW 383—2009.智能變電站技術導則［S］.

［3］ Q／GDW 679—2011.智能變電站一體化監控系統建設技術規范［S］.

［4］ Q／GDW 678—2011.智能變電站一體化監控系統功能規范［S］.

［5］ DL／T 634.5104—2002：遠動設備及系統 第5部分：傳輸規約 第104篇：采用標準傳輸文件集的IEC60870-5-101網絡訪問［S］.

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

［7］ 沈曉峰，楊歡紅，周永寶，等.遠動數據實時在線檢測技術的實現［J］.華東電力，2009.37（8）：1361-1363.