基于Wonderw are的微機保護裝置故障報告的監控方案

趙士達，張興波，王殿欣

(1.北京國際系統控制有限公司，北京 100083；2.北京理工大學 計算中心，北京 100081)

基于Wonderw are的微機保護裝置故障報告的監控方案

趙士達1，張興波1，王殿欣2

(1.北京國際系統控制有限公司，北京 100083；2.北京理工大學 計算中心，北京 100081)

針對鐵路部門對微機保護裝置故障報告的監控十分困難的特點，結合當前鐵路客運專線中普遍采用的基于Wonderware平臺的牽引供電系統解決方案，設計了一個基于Wonderware的微機保護裝置故障報告的監控方案。該方案使用自主研發的數據通信服務器，能夠兼容市場上大部分微機保護裝置廠家的產品；優化了基于Wonderware處理故障報告的方式，理論上能夠保證不丟失故障報告；并展示了一個故障報告的實際案例。

Wonderware；牽引供電系統；微機保護裝置；故障報告

0 引言

安全是鐵路運輸永恒的話題，鐵路供電系統的安全可靠運行是保證列車安全運行的前提。在保證鐵路供電系統安全可靠地向列車供電方面，微機保護裝置作為供電系統中的二次設備發揮了極其重要的作用[1]。

2005年以來，隨著京津城際、鄭西高鐵、京滬高鐵等一大批高速電氣化鐵路的建成，鐵路牽引供電遠動監控系統（以下簡稱牽引供電系統）的統一化也提上了日程[2]。英國的Wonderware公司憑借其穩定可靠的可視化InTouch人機界面和靈活、可維護且安全的ArchestrA技術體系，在鐵路客運專線中逐漸普及，其牽引供電系統解決方案被廣泛應用。微機保護裝置故障報告的監控是集成在牽引供電系統中的，因此，研究并實現基于Wonderware的牽引供電系統對微機保護裝置故障報告的監控方案以及對于高速鐵路的安全可靠運行具有重大意義。

1 監控方案設計

1.1 微機保護裝置故障報告

當鐵路供電系統發生故障或處于不正常運行狀態時，微機保護裝置會產生相應的動作，隨即上送一條記錄了詳細動作信息的故障報告到牽引供電系統，幫助調度員對裝置的動作進行分析。故障報告記錄的信息有：故障時間、故障元件、故障相別、故障時故障量大小、故障電壓及電流等[3]。

1.2 目前對故障報告監控的困難

鐵路部門的微機保護裝置分布范圍廣，且大多處于位置偏僻、環境惡劣、不易維護的地方，到現場對保護裝置進行故障報告核實工作的人力、資源、交通成本非常高[4]。由于鐵路局管轄的線路繁多，各線路采用的綜自設備來自不同的廠家，各廠家的通信規約存在著差異，牽引供電系統接收不同廠家微機保護裝置信號的難度很大。

1.3 方案目標

原則上不對微機保護裝置進行較大改造，而是根據裝置現狀，設計一個可靠、實時、易于擴展的監控方案。牽引供電系統對微機保護裝置故障報告的監控主要實現如下幾個功能：

(1) 在供電系統發生故障時，主站能實時獲取包含了故障測距、故障電流、故障電壓等具體信息的故障報告[5]。

(2) 事后對故障進行分析時，主站能查詢到歷史故障報告。

1.4 系統平臺架構

主站由調度工作站和系統服務器群組成，處于一個局域網內。主站與被控站之間的數據通信由光纖傳輸。被控站管理機再與微機保護裝置連接。當供電系統發生故障時，微機保護裝置產生的故障報告通過被控站管理機上送到主站的應用及通信服務器進行解析。應用及通信服務器將解析出的內容發送到調度工作站進行顯示，同時發送到歷史服務器進行存庫。系統平臺架構如圖1所示。

圖1 牽引供電系統平臺架構圖

2 監控方案實現

2.1 數據通信方式

該方案的數據通信沒有采用傳統意義上的前置機模塊，而是采用了先進的數據通信服務器來管理平臺所有的數據通信。Wonderware采用DAServer技術構建數據通信服務器。DAServer是構建在ArchestrA技術上的新一代的I/O Servers，不僅擁有傳統I/O服務器的通信和數據管理能力，還提供了更強的通信診斷能力與更高的性能[6]。

為了屏蔽各廠家通信歸約的差異，為后臺提供統一的數據交互接口，該方案利用Wonderware提供的DAS Toolkit自主開發DAServer，目前已經支持接入的歸約類型有IEC60870-5-104、 IEC60870-5-101、阿繼Polling規約、UPS規約。

2.2 基于Wonde rw a re處理故障報告

Wonderware解析故障報告報文后，調用LogDataChangeEvent()函數將故障報告放入報警緩存中。Intouch和A larm DB Logger等報警客戶端周期性掃描報警緩存，并將新報警顯示到界面和存庫，如圖2所示。

圖2 Wonderware處理故障報告的流程圖

2.3 W onde rwa re處理故障報告時存在的問題

在方案實現的過程中發現，LogDataChangeEvent()函數對于參數的長度限制為255 B，并且由于數據庫設計的限制，Alarm DB Logger存庫時內容的長度也限制為255 B。因此當故障報告內容較長時，會產生無法緩存報警和報警無法存庫的問題，錯誤信息如圖3所示。

圖3 緩存故障報告時出現問題

2.4 方案對處理故障報告進行的優化

為了保證不丟失故障報告，方案需要同時優化Wonderware本身的報警服務端和客戶端，采取的措施有：

⑴采用UDP異步通信方式傳輸故障報告，數據通信服務器為UDP發送端，調度工作站Intouch為UDP接收端，避開了使用LogDataChangeEvent()緩存和周期性掃描緩存報警再顯示的機制。

⑵在Wonderware平臺中引用基于.NET Framework的自定義類庫并重新設計故障報告的數據庫，以實現故障報告存庫。優化后的流程如圖4所示。

圖4 優化后處理故障報告的流程圖

3 方案實現結果

該方案實現了基于Wonderware的牽引供電系統對微機保護裝置故障報告的遠程監控功能，配合Intouch提供的豐富、人性化的監控界面，在實際工作中給鐵路供電調度員提供了巨大的便利。

以某鐵路局供電系統實際發生的某次故障為例，2014年12月16日10∶00∶08某牽引變電所211饋線距離II段跳閘，重合閘成功。調度員及時查看了故障報告，快速找到了事故原因，并及時查明事故點公里標為K106+323，幫助有關單位迅速到達事故點進行處理。

[1] 丁麗娜, 陳小川. 高速鐵路供電系統保護配置[D]. 成都∶西南交通大學, 2005.

[2] 張平, 趙興東. 我國高速鐵路牽引供電綜合自動化系統分析[J]. 鐵路技術創新, 2011(1)∶31-34．

[3] 南瑞繼保. RCS-985TM型電廠變壓器保護裝置技術和使用說明書[EB/OL]. (2009-07-05)[2015-05-07].h ttp∶//www. go-gddq.com/down/2011-10/11102014022318.pd f.

[4] 魏丙濤. 基于W onderware平臺的鐵路牽引供電遠動監控系統的設計與實現[D]. 北京∶ 華北計算機系統工程研究所, 2012.

[5] 高巖. 微機保護遠程控制方案設計及應用研究[D]. 北京∶華北電力大學, 2014.

[6] 庫流亨. W onderware平臺下DAServer的研究與實現[D]. 北京∶華北計算機系統工程研究所, 2012.

Monitoring scheme to microcomputer protection device fault report based on Wonderware

Zhao Shida1, Zhang Xingbo1, Wang Dianxin2
(1.Beijing Systems Control International Inc., Beijing 100083, China; 2. Computing Center, Beijing Institute of Technology University, Beijing 100081, China)

In allusion to the railway departments'completely difficult supervisory control to the m icrocomputer protection device fault report, and combined with the traction power supply system solutions based on Wonderware which is widely used in the railway passenger dedicated line, the paper designed a monitoring scheme for microcomputer protection device fault report based on Wonderware .The scheme uses the self-developed data communication server, which is compatible with most of the products of microcomputer protection device manufacturers. Furthermore, it optimizes the troubleshooting report pattern based on Wonderware, and in theory, it can guarantee no losing fault report. In addition it demonstrates a practical case of fault report.

Wonderware; tractive power supply system; microcomputer protection device; fault report

TN911.7-34

A

1674-7720(2015)13-0004-03

2015-05-11）

趙士達（1990-），男，碩士研究生，主要研究方向：工業控制及電力自動化。

張興波（1964-），男，碩士，高級工程師，主要研究方向：工業控制及電力自動化。

王殿欣（1991-），女，碩士，主要研究方向：計算機系統結構。