用于變電站信息接入測試的移動式模擬主站環境構建及應用

劉 軍 ，汪和龍 ，葉海峰 ，徐 寧 ，王震海

（1.國網安徽省電力有限公司安徽合肥250022；2.國網安徽省電力有限公司建設分公司安徽合肥230000）

在現代我國電力改革不斷深入的過程中，我國的跨地區互聯電網發展也越來越迅速，電網的運行體系不斷完善，逐漸擦和綜合設備分離模式發展，最終成為監控和調度一體化的模式中，并且還成為了特高壓交直流混聯電網，其發展形勢為大功率遠距離的輸電，其中的信號和自動化系統相互連接，并且在持續增加。一般調度自動化系統信號調試都是滿足調度主站需求，首先創建模型，之后作圖，最后入庫[1]；然后和變電站實現通訊、數據聯調等，不僅消耗時間，還浪費精力。基于此，本文設計基于模擬主站的變電站信息和測試環境相互連接，結合電網調度及模擬兩個主站，使模擬主站的運行環境獨立，利用調度主站實現初始模型的檢測，并且對環境進行測試。模擬主站和電網調度主站并不是完全割裂的，模擬主站具備獨立的運行環境，但是其中對初始模型檢測通過調度主站實現，并且測試驗證之后將測試模型對調度主站進行導回，所以一般模擬主站都是使用廠站模型[2]。

1 模擬主站的總體架構

文中研究的移動式模擬主站是一個輕量級電網調度系統，其具有一臺筆記本電腦，將虛擬機軟件安裝到筆記本中，并且在其中實現智能調度系統支撐平臺軟件及數據庫的安裝，以此實現可移動電網調度模擬主站的創建。其中的模擬主站功能就是能夠實現驗證，并且還能夠實現控制電表固化及全景廠站模型的管理[3]。圖2為模擬主站調試的工作流程。

圖1 模擬主站的總體架構

圖2 模擬主站調試的工作流程

首先，在主站測試實現系統運行過程中的圖模維護，使廠站的所有圖形和模型都能夠圖庫。

之后，通過主站導出CIM格式的圖形文件，并且使文件能夠轉變成為版本文件，對主站模擬測試系統進行傳輸。

然后，在主調測實現圖模文件的導出，并且對第一次的遙控點表進行固化操作[4]。

其次，主站模擬要能夠利用單廠站模型到工具中進行導入，將模型文件通過主站側進行上傳，然后通過校驗、解析對不同模型的差異進行對比并且記錄，包括添加、刪除及修改等操作。之后到主站模擬測試系統數據庫進行更新，導入到模型中，從而有效實施圖形合理性的校驗，實施模型庫圖模的有效映射關聯。

再次，在變電站中實現主站模擬測試系統的導入，之后進行傳動試驗，修改模型圖形，并且使系統操作現場的測控裝置[5]。

最后，在核對圖形、模型之后，如果模型發生改變，那么就在主站模擬測試系統中，利用單廠站模型導出工具，通過模型文件使其成為版本文件到主站系統中進行上傳，通過單廠站導入工具，利用解析和校驗對模型差異進行對比，從而形成添加、修改之后映射模型庫生成圖模關聯。在主站遙控操作的過程中，要對遙控點號實現雙重校驗[6]。

2 模擬主站環境的設計

2.1 硬件設計

圖3為模擬主站硬件結構，將計算機局域網作為基礎，利用雙前置機和以太網與網絡式RTU進行通信，使用C/S分布式體系結構，系統功能到網絡不同節點中分配，具有涼后的可擴充性。通過圖3可以看出來，系統中具有一臺服務器、六臺計算機。系統主要包括數據收集、系統服務器、應用子系統及計算機數據通信和其他設備[7]。

圖3 模擬主站硬件結構

2.2 軟件設計

2.2.1 操作系統

因為軟件在設計過程中使用混合操作系統開發技術，有效實現源碼級跨平臺可一直。所以，操作系統使用Linux創建，服務器和計算機都使用中文win7操作系統。

2.2.2 安全區的通信設計

電力系統中在線檢測裝置及綜合應用服務器都是安全區，安全區通信網關機及狀態檢測主站也屬于安全區，為了保證站內數據在安全區中相互部署隔離隔離網閘實現數據安全隔離。圖4為安全區之間的數據傳輸，在服務器端設計專用服務模塊，此模塊首先實現在線檢測數據預處理，之后將數據組織成為滿足定義的xml數據文件，此文件在檢測數據變化過程中更新。在通信網關機端設計文件讀取服務器實現綜合應用服務器端文件的定時讀取[8]。

圖4 安全區之間的數據傳輸

2.2.3 應用軟件設計

數字主站系統軟件主要包括電力調度過程中的SCADA應用軟件，具有良好的逼真性，能夠有效滿足電力通信的需求。此應用軟件能夠為電力系統體用監控服務和數據實時收集與處理，并且還能夠有效實現實時數據的計算、統計及信息查詢等[9]。圖5為應用軟件的結構。

圖5 應用軟件的結構

2.3 環境的創建

圖6為環境的創建結構，主要包括省王策及變電站側。變電站側主要通過在線檢測裝置、隔離網閘及綜合應用服務器構成。在線檢測裝置主要包括IED及傳感器，傳感器在過程層中部署，IED在間隔層部署。綜合應用服務器在變電站內戰控層，屬于一體化監控[10]。

圖6 環境的創建結構

2.4 模型驗證機制

電網調度模擬主站中為智能電網調度支持系統憑他軟件，所以字在模擬主站系統中能夠有效實現全部系統應用功能。在驗證過程中，首先實現前置數據正確性驗證，其次實現SCADA的數據校核，最后實現變電站狀態的估計驗證[11]。

2.5 模擬主站和調度主站的共享

模擬和調度兩個主站存在模型雙向互導的問題，在同個模型中無法進行單項的共享，在模擬和調度兩個主站中的共享屬于雙向。模擬主站為模擬主站調試場站模型的調度禁止維護模型，通過名稱和ID作為關鍵的索引，使模擬主站共享性等同于調度主站模型。其中調度主站模型中的記錄ID導入到模型主站中，存儲到模擬主站表示中，模擬主站對模型進行導出，從而輸出RDF，對模擬主站側的新加記錄標記空[12]。圖7為模擬主站和調度主站的共享結構。

圖7 模擬主站和調度主站的共享結構

3 模擬主站環境的應用

將本文所設計的電網調度模擬主站應用到某電網地調中，工作人員在使用新創建的自動化系統以前要對變電站的模型及信號進行調試。現場的模擬主站利用筆記本作為系統硬件，此筆記本實現了開源虛擬機軟件的安裝[13]。圖8為傳統模式及全新模式的效果對比。

圖8 傳統模式及全新模式的效果對比

以電網地區實際情況為基礎，在操作之前要命名地區的名字，結合實時的導入模型庫中的文件，以此能夠對文件進行及時的恢復、使用、備份和修改。模擬主站在不同地區調用使用之后使各地區調接入廠站模型功能有效提高。如果最新創建的廠站沒有通道，那么就要在站端實現模型創建及調試，假如廠站的調試通道能夠滿足實際需求，就能夠使用模擬主站進行測試，廠站模型導入到主站系統中，以此使調試時間得到縮短[14]。

擴展已經實現廠站模型的創建，通過模擬助戰模擬全新測試設備的接入情況，在全面測試全新模型之后，導回到調度主站中，使全新入網設備作為調度運行系統，從而降低沖系統受到沖擊的封信[15]。通過本文測試表示，使用模擬主站調試之后，能夠有效提高調試的效率，并且還能夠有效縮短建模的周期，最終接入調度主站全新站模型參數的正確性[16]。

4 結束語

文中設計的移動模擬主站能夠有效創新傳統的帶豆自動化主站系統及變電站的設備連接流程，而且本文設計的主站不依賴通道建設及主站，不受到環境因素的限制，在使用的時候只需要利用筆記本就能夠創建移動式主站模擬測試系統，實現變電站自動化設備數據控制及通信，避免在使用的時候其中技術和設備直接連接，從而導致電網出現使用風險，還能夠使工期縮短，節約物力人力，使系統穩定性及安全性得到保證，以此保證全新入網參數及設備滿足技術規定需求。