變電站通訊規(guī)約主動(dòng)上送全數(shù)據(jù)功能的研究與應(yīng)用

趙洪麗,趙曉娜

(國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司技能培訓(xùn)中心，121000)

變電站通訊規(guī)約主動(dòng)上送全數(shù)據(jù)功能的研究與應(yīng)用

趙洪麗,趙曉娜

(國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司技能培訓(xùn)中心，121000)

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和人民生活水平的逐步提高,對(duì)供電質(zhì)量和可靠性也提出了更高的要求，近些年，變電站綜合自動(dòng)化改造行程順利進(jìn)行，以往的有人值班變電站逐漸被無(wú)人值守變電站所取代，在無(wú)人值守變電站中，監(jiān)控系統(tǒng)是支撐遠(yuǎn)方通訊的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，如果監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)異常而無(wú)法正常工作，會(huì)造成變電站喪失監(jiān)控的嚴(yán)重問(wèn)題。

變電站;安全機(jī)制;網(wǎng)絡(luò)

1 研究課題提出背景

通訊規(guī)約是將變電站內(nèi)各類(lèi)重要信息、數(shù)據(jù)通過(guò)通訊通道傳輸給遠(yuǎn)方集控中心及主站的底層代碼，是實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守變電站的最基本條件，同時(shí)也是現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試人員判斷故障點(diǎn)的最有力手段。一次設(shè)備的采集器與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控主機(jī)通過(guò)規(guī)約進(jìn)行通訊，監(jiān)控主機(jī)再使用規(guī)約將變電站內(nèi)設(shè)備的實(shí)際情況及時(shí)地反映給遠(yuǎn)方主站。如果通訊規(guī)約出現(xiàn)問(wèn)題，將影響調(diào)度人員對(duì)變電站的正常監(jiān)控，特別嚴(yán)重時(shí)將造成變電站喪失監(jiān)控。

IEC-5-104規(guī)約是變電站與主站通訊時(shí)所必須使用的一種規(guī)約，它通過(guò)站內(nèi)的數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備以網(wǎng)絡(luò)方式與主站進(jìn)行連接。在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)，以104規(guī)約通訊的少數(shù)新建未投運(yùn)的變電站及低電壓等級(jí)的小型變電站在集控中心會(huì)偶爾出現(xiàn)數(shù)據(jù)刷新異常報(bào)警，有的變電站還會(huì)出現(xiàn)鏈路時(shí)通時(shí)斷的現(xiàn)象。出現(xiàn)問(wèn)題后，在遠(yuǎn)方集控中心的顯示畫(huà)面中，這些變電站的遙測(cè)數(shù)據(jù)信息長(zhǎng)時(shí)間停止刷新，而且會(huì)發(fā)出數(shù)據(jù)異常報(bào)警，除此之外，極少數(shù)變電站的通訊鏈路會(huì)出現(xiàn)中斷的現(xiàn)象，而維護(hù)人員趕赴該變電站后發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)并無(wú)設(shè)備異常發(fā)生，中斷的鏈路也會(huì)在短時(shí)間內(nèi)自動(dòng)恢復(fù)正常。這種情況如果在無(wú)人值守變電站運(yùn)行以后出現(xiàn)，除了會(huì)增加對(duì)變電站的維護(hù)成本，還會(huì)牽扯調(diào)度人員的精力，影響對(duì)變電站的正常監(jiān)控。

在多次異常情況的處理過(guò)程中，我們檢查廠(chǎng)站端及主站端的配置均無(wú)問(wèn)題后，對(duì)該變電站的IEC104通訊規(guī)約進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視后發(fā)現(xiàn)，廠(chǎng)站端與主站端通訊時(shí)所使用IEC870-5-104規(guī)約出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)遙測(cè)報(bào)文上送現(xiàn)象。

2 問(wèn)題存在原因及解決方案

IEC104規(guī)約是主站與廠(chǎng)站端進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的一種通訊規(guī)約，它是一種非純粹的問(wèn)答式規(guī)約。非純粹的問(wèn)答式特點(diǎn)，主要體現(xiàn)在主站對(duì)廠(chǎng)站的每次“詢(xún)問(wèn)”都會(huì)得到廠(chǎng)站端的“回答”，而廠(chǎng)站端的每次“回答”不都是因?yàn)閺S(chǎng)站端的“詢(xún)問(wèn)”，也就是說(shuō)，廠(chǎng)站端有變化數(shù)據(jù)等情況時(shí)會(huì)不等主站的“詢(xún)問(wèn)”而主動(dòng)上送。

IEC104規(guī)約的運(yùn)行有以下幾個(gè)過(guò)程：

1)主站端與廠(chǎng)站端建立第一次連接時(shí)，先“測(cè)試”鏈路狀態(tài)，廠(chǎng)站端進(jìn)行“回答”，如果鏈路完好，主站端會(huì)對(duì)廠(chǎng)站進(jìn)行校時(shí)。

2)校時(shí)完畢，主站會(huì)對(duì)廠(chǎng)站進(jìn)行一次總召喚，廠(chǎng)站向主站上送所有的遙測(cè)、遙信數(shù)據(jù)。

3)正常運(yùn)行時(shí)，當(dāng)廠(chǎng)站內(nèi)有數(shù)據(jù)變化時(shí)，將變化數(shù)據(jù)的報(bào)文發(fā)送給主站端。沒(méi)有變化數(shù)據(jù)時(shí)，主站會(huì)向廠(chǎng)站發(fā)送U幀測(cè)試鏈路。主站還會(huì)不定時(shí)用I幀計(jì)算所收到的報(bào)文數(shù)發(fā)送給廠(chǎng)站，以保證整個(gè)通訊過(guò)程的階段完整性。

4)每過(guò)15分鐘，主站會(huì)對(duì)廠(chǎng)站進(jìn)行一次總召喚。

經(jīng)過(guò)多次處理此類(lèi)異常問(wèn)題的統(tǒng)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析，我們發(fā)現(xiàn)此類(lèi)異常現(xiàn)象多出現(xiàn)在未投運(yùn)的變電站及電壓等級(jí)較低、線(xiàn)路少，負(fù)荷穩(wěn)定變化不大的小型變電站中，尤其是近期實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化改造的前農(nóng)電站。 這些變電站都有一個(gè)共同的特點(diǎn)，就是線(xiàn)路較少且負(fù)荷穩(wěn)定。線(xiàn)路最少的變電站僅一臺(tái)主變單獨(dú)運(yùn)行，5條10千伏線(xiàn)路投入使用，每條線(xiàn)路的負(fù)荷小而且很穩(wěn)定，沒(méi)有太大的變化。按照數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃绤^(qū)標(biāo)準(zhǔn)，變化幅度超過(guò)滿(mǎn)度值0.5%的數(shù)據(jù)才會(huì)被認(rèn)為是變化數(shù)據(jù)，那么這種變電站在通訊規(guī)約中的體現(xiàn)就是變化數(shù)據(jù)非常少，通道中全部都是U幀測(cè)試過(guò)程。負(fù)荷非常穩(wěn)定的時(shí)候甚至?xí)霈F(xiàn)5-10分鐘內(nèi)無(wú)變化數(shù)據(jù)發(fā)生，而主站超過(guò)5分鐘收不到變化數(shù)據(jù)會(huì)認(rèn)為數(shù)據(jù)刷新異常。除此之外，部分主站對(duì)IEC104規(guī)約配置是發(fā)現(xiàn)通道中出現(xiàn)超過(guò)一定時(shí)間的U幀時(shí)認(rèn)為規(guī)約陷入死循環(huán)，將重新啟動(dòng)鏈路。

由于變電站綜合自動(dòng)化改造任務(wù)的加快，越來(lái)越多的變電站實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，此類(lèi)異常現(xiàn)象出現(xiàn)的次數(shù)也隨之增多。

通過(guò)對(duì)通訊規(guī)約的研究，我們?cè)趶S(chǎng)站端增加了變電站通訊規(guī)約的主動(dòng)上送全數(shù)據(jù)功能來(lái)解決這種問(wèn)題。在原有的IEC104規(guī)約源程序的基礎(chǔ)上，增加一項(xiàng)功能：在IEC104規(guī)約正常運(yùn)行時(shí)，不管是否有變化數(shù)據(jù)，每過(guò)30秒鐘，廠(chǎng)站端主動(dòng)上送一次全數(shù)據(jù)。這樣，即便

是負(fù)荷穩(wěn)定變電站的數(shù)據(jù)也會(huì)在主站端及時(shí)刷新，同時(shí)也避免了U幀循環(huán)過(guò)多的問(wèn)題，有效解決了變電站鏈路時(shí)通時(shí)斷的現(xiàn)象這樣做有兩個(gè)方面優(yōu)點(diǎn)：

1)提高了信息的實(shí)時(shí)性。30秒一次的主動(dòng)上送全數(shù)據(jù)，再加上不定期的變化數(shù)據(jù)上送，使主站端的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)能夠更及時(shí)地進(jìn)行刷新。

2)不影響信息的完整性。在正常運(yùn)行時(shí)也會(huì)在每個(gè)15分鐘時(shí)出現(xiàn)總召喚與突發(fā)事件同時(shí)發(fā)生的可能，此時(shí)全遙測(cè)、遙信數(shù)據(jù)及可能出現(xiàn)的突發(fā)遙信會(huì)同時(shí)占用通道，對(duì)于以網(wǎng)絡(luò)方式建立的鏈路來(lái)說(shuō)，完全有能力進(jìn)行處理，不會(huì)出現(xiàn)丟幀的現(xiàn)象。而主動(dòng)上送全數(shù)據(jù)功能主要是2分鐘上送一次全遙測(cè)數(shù)據(jù)，所占用的通道小于上述可能出現(xiàn)的最大值情況，因此不會(huì)出現(xiàn)丟幀的現(xiàn)象。

至此，實(shí)現(xiàn)了變電站通訊規(guī)約主動(dòng)上送全數(shù)據(jù)功能，有效地降低了變電站數(shù)據(jù)刷新異常及不定期的鏈路中斷現(xiàn)象。

本文所述研究課題是在原有變電站通訊規(guī)約的基礎(chǔ)上，利用其自身的函數(shù)、變量搭配，在廠(chǎng)站端實(shí)現(xiàn)全數(shù)據(jù)的主動(dòng)上送功能。基于上述特點(diǎn)，該項(xiàng)技術(shù)實(shí)施方便、簡(jiǎn)單并且具有很高的可靠性及穩(wěn)定性，可以很好的應(yīng)用到目前已運(yùn)行的變電站中。

3 應(yīng)用前景

本文所述研究項(xiàng)目是在原有通訊規(guī)約的基礎(chǔ)上，利用其自身的函數(shù)、變量搭配，在廠(chǎng)站端實(shí)現(xiàn)全數(shù)據(jù)的主動(dòng)上送功能。

該技術(shù)實(shí)施簡(jiǎn)單，在項(xiàng)目實(shí)施前對(duì)作業(yè)人員的要求是需要具備變電站監(jiān)控系統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，掌握變電站IEC870-5-104通訊規(guī)約，可以對(duì)規(guī)約內(nèi)容進(jìn)行快速翻譯，并且了解廠(chǎng)站與主站的通訊過(guò)程中的具體步驟

經(jīng)過(guò)數(shù)次改進(jìn)和應(yīng)用，目前該項(xiàng)目已經(jīng)應(yīng)用到實(shí)際變電站中，我們?cè)趧?lì)家66KV變電站、中安66KV變電站、柳家66KV變電站、饒陽(yáng)河66KV變電站的通訊規(guī)約中均增加了此項(xiàng)功能，解決了數(shù)據(jù)刷新異常報(bào)警及不定期的鏈路中斷現(xiàn)象。自2012年3月增加功能起至今，各變電站均實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，項(xiàng)目應(yīng)用效果顯著。下一步，科研小組將繼續(xù)尋找存在規(guī)約異常的變電站，并計(jì)劃將該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到更多變電站中，其中包括除66kV電壓等級(jí)外的更高電壓等級(jí)變電站。

[1]電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化信息傳輸標(biāo)準(zhǔn)、中國(guó)電力出版社、1995、第一版579頁(yè)

[2]通訊傳輸規(guī)約、中國(guó)電力出版社、2004、第二版304頁(yè)

[3]終端通訊規(guī)約、中國(guó)郵電出版社、2002、第一版160頁(yè)

趙洪麗，1982年4月23日出生，2006年7月畢業(yè)于東北電力大學(xué)，研究生學(xué)歷，現(xiàn)任國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司技能培訓(xùn)中心調(diào)度自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)教師，職稱(chēng)為高級(jí)技師、中級(jí)講師。

趙曉娜，1982年7月14日出生，2009年3月畢業(yè)于華北電力大學(xué)，現(xiàn)任國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司技能培訓(xùn)中心培訓(xùn)師，職稱(chēng)為工程師。

Substation communication agreement voluntarily give full data function of research and application

Zhao Hongli,Zhao Xiaoli
(its Chinese liaoning province power co.,LTD.,skills training center，121000)

With the rapid development of national economy and the gradual improvement of the people's living standard,the power supply quality and reliability are also put forward higher request,in recent years,the substation integrated automation renovation schedule smoothly,ever attended substation has been replaced with the unattended substation,in unattended substation monitoring and control system is the key to support the distance communication link,if abnormal monitoring system to work properly,can cause serious problems in the loss of transformer substation monitoring.

substation;Security mechanism;network