變電站遠動信息不停電聯調系統開發與應用

王 清，潘曉明，胡旭東，肖 洋，武家勝，吳 疆

(國網蘇州供電分公司，江蘇 蘇州 215000)

遠動信息聯調是對無人值班變電站自動化系統的各個部分進行檢驗的過程，調試內容包括主站端各個控制對象的位置狀態信號、繼電保護和自動裝置的動作信號、測控裝置的三遙信息、各種參數測量和計量以及有關信息是否與自動化裝置信息同步一致；彼此之間連接是否正確，規約是否一致，運行是否正常，以及系統的各項功能是否達到有關技術指標的要求[1]。目前對于測控裝置或保測一體裝置普遍采用的聯調方式需要退出正在運行的繼電保護裝置，對繼電保護裝置進行安全隔離后，利用專用調試儀器進行加量試驗，產生軟報文同遠方主站進行核對，同時需要對測控裝置進行遙測、遙信、遙控和軟報文核對等實際操作，以實現同遠方主站聯調的目的。應用這種聯調方式既要盡快完成聯調工作，減少停電時間，又要兼顧安全性，對現場施工人員的作業提出巨大的挑戰[2-9]。現有的調試方式存在以下問題[10-15]。

(1)系統運行可靠性低。由于傳統的聯調方式需要繼電保護裝置退出運行，對于雙套配置的繼電保護系統，就剩下單套配置，可靠性降低；對于單套配置的繼電保護系統，還需要將一次設備停電，直接影響電力設備正常運行。

(2)安全風險高。保護裝置在運行時需要隔離電流、電壓、跳閘等二次回路，利用調試儀器進行試驗，安全風險相當高。

(3)調試周期長。實際調試工作涉及的內容繁多，調試工作量大，一套測控裝置無法在退運1天的期限內完成在線調試，而一個變電站涉及幾十套的測控裝置，調試周期很長。

(4)工作效率極低。調試工作不僅要調度下令、運行人員進行退運設備操作，而且更為致命的是調試人員要利用調試儀器進行試驗，效率極低。如果碰到相關設備(主站、遠動裝置、測控裝置)調試問題，檢修的工作時間無法控制。

(5)調試工作不全面。測控裝置很多的碼表無法進行模擬上送(如采樣異常、EPROM錯誤等)，現有調試方式無法對這些信號進行調試。

本文提出以運行中的測控裝置或保測一體裝置碼表(含軟報文、壓板和定值等所有信息)為標準基礎數據庫，開發一套變電站遠動信息聯調軟件，來替代變電站中運行的測控裝置或保測一體裝置與遠方主站進行聯調。

1 不停電聯調工作機理

圖1為變電站遠動信息傳統聯調方式的工作機理。調度控制主站下發遠方操作命令，經過遠動機A和遠動機B，將命令轉發給測控裝置進行操作；同時，測控裝置也通過遠動機A和遠動機B將相關信息上傳調度控制主站。這種聯調方式在聯調過程中需要將相應的測控裝置退出運行，聯調結束后確定所有遙測量信息、遙控功能、遙信信號準確無誤方可將相應的測控裝置投入運行。

圖1 傳統聯調方式工作機理示意圖

圖2為變電站遠動信息不停電聯調方式的工作機理。與傳統聯調方式不同，這種聯調方式借助便攜式工控機中的聯調軟件系統實現對測控裝置的模擬。調度控制主站下發遠方操作命令，經過遠動機A和遠動機B，將命令轉發給便攜式聯調工控機，由聯調工控機的軟件系統模擬測控裝置進行操作；同時，便攜式聯調工控機也通過遠動機A和遠動機B將測控裝置的相關信息上傳調度控制主站。圖2中的①為聯調通道；②為便攜式工控機與測控裝置間數據通道，主要用于下載參數配置；③為遠動機A與測控裝置間數據通道，聯調時需要斷開其連接；④為遠動機B與測控裝置間數據通道，聯調時仍正常運行。這種聯調方式在聯調過程中測控裝置仍可正常運行，并通過遠動機B上傳運行信息。

圖2 不停電聯調方式工作機理示意圖

2 聯調軟件體系框架

在圖2便攜式聯調工控機中最重要的是聯調軟件系統，其主要作用是模擬測控裝置，實現聯調過程的仿真模擬。下面從軟件的體系結構、功能配置和運行流程三個方面對該軟件系統的體系框架進行介紹。

2.1 軟件體系結構

變電站遠動信息不停電聯調系統的軟件體系結構如圖3所示。根據數據流的流轉情況將軟件的體系結構劃分層三層：物理層、傳輸層、應用層。在三層體系結構的基礎上，對軟件的基本結構和功能模塊進行定義。物理層用于數據的輸入輸出，可以支持網絡接口和RS-485串口；傳輸層將數據按照IEC60870-5-103規約進行轉換；應用層實現廠站設備的配置、碼表的導入解析、遙測量校驗、中央信號校驗、遙控功能校驗、遙信功能校驗等功能。

在軟件體系結構的設計中充分考慮以下四個方面的性能特性。

(1)安全性。由于聯調軟件系統基于變電站的站控層平臺，設計中充分考慮了站控層網絡的重要性，確保變電站內設備的安全。

(2)實用性。聯調軟件系統在業務操作模式和數據共享面向最終業務應用，系統結構、功能和界面適合用戶的使用，系統設計滿足應用需求，配置方案選擇適當的數據精度和性能價格比最優。

(3)標準化、規范化。聯調軟件系統的內容、數據分類和編碼、數據精度、作業規程、服務格式等均遵循相關標準規范，命名服務使用通用術語，便于開發人員和使用人員理解。

(4)可擴展性。聯調軟件系統的技術架構、基礎平臺、數據編碼、系統功能、數據和軟硬件配置均可擴充，充分考慮當前業務應用和將來業務擴展，確保系統滿足現在和將來應用的需要。

圖3 軟件體系結構

2.2 軟件功能配置

在軟件的功能配置上，目前考慮的功能有碼表的獲取與導出、碼表文件的導入與解析、仿真裝置的快速建立、遙測量的仿真校驗、遙信的仿真校驗、遙控操作仿真校驗、軟報文核對、遠方主站的召喚，并可根據實際需要進行擴展。

(1)廠站設備的配置。每個廠站對應一個*.lst項目文件，用戶可新建、打開、保存及另存為配置文件。新建廠站后，可通過導入碼表或導入配置等方式新增仿真裝置。

(2)碼表文件的導入與解析。將碼表數據中的遙測、遙信、遙控等有用的信息導入并解析，生成仿真系統相應調試窗口的交互數據。支持主流廠家的碼表文件。

(3)仿真裝置的快速建立。復制已有裝置的全部配置信息，粘貼后做簡單修改，可快速新建同間隔類似裝置。

(4)遙測量的仿真校驗。將碼表中的遙測信息解析，生成遙測數據表，包括通道號、名稱、標度、類型、遙測值。仿真裝置運行時，修改某個通道的遙測值，則對應的遙測信號變化就會上送至遠動機。另外，遙測值也支持批量修改。

(5)遙信的仿真校驗。將碼表中的遙信信息解析，生成遙信數據表，包括通道號、名稱、類型、狀態。裝置仿真時，修改遙信的狀態值(包括分和合)，則對應的遙信變位就會上送至遠動機。另外，為了增加實用性，該功能支持合成雙點遙信。

(6)遙控操作仿真校驗。將碼表數據中遙控信息解析，生成遙控數據，包括通道號、名稱以及關聯對象。仿真校驗時在關聯對象一欄選擇遙控關聯的遙信點，當通過主站遙控成功時，即可在遙信中看到關聯遙信點相應的變化。

(7)軟報文核對。軟報文支持變位上送，可對任一軟報文設置上送，支持鼠標點擊變位上送。

(8)遠方主站的召喚。軟件響應遠方主站的召喚，把四遙信息等當前狀態及數值上送主站。

2.3 軟件運行流程

根據聯調工作的基本內容和要求，對聯調軟件運行流程設計如圖4所示。

圖4 軟件運行流程

整個過程不需要借助運行的繼電保護裝置，只需通過便攜式工控機的聯調軟件完成，聯調效率大大提高。

3 聯調實施示例

下面以長園深瑞的線路保護對聯調實施過程進行驗證。

(1)建立變電站聯調項目。打開聯調軟件，新建項目，然后導入線路保護裝置模板，并填寫相應參數，完成聯調項目的建立，如圖5所示。

圖5 新建聯調項目

(2)啟動仿真。啟動線路保護裝置仿真，即啟動103規約仿真，可通過監控后臺查看該裝置通信是否恢復正常，如圖6所示。

圖6 啟動裝置仿真

(3)遙測仿真調試。遙測仿真調試如圖7所示，選擇要模擬的遙測信號，雙擊“遙測值”，即可輸入要修改的值。或可同時選中多個遙測值進行批量修改，通過后臺監控和調度控制主站確認遙測仿真正確。

圖7 遙測仿真調試

(4)遙信仿真調試。遙測仿真調試如圖8所示，選擇要模擬的遙信點，在狀態欄選擇“分”或“合”，對應的遙信變位即會上送。通過后臺監控和調度控制主站變位狀態和信息確認遙信聯調的正確性。

圖8 遙信仿真調試

(5)遙控調試。首先選擇關聯信號，并將該信號與遙控通道關聯。監控后臺遙控操作，運行信息中可提示遙控類型、遙控通道、遙控結果，如遙控選擇：[0]701遙合。遙控成功后，關聯的信號會相應變位，如圖9所示。

圖9 遙控調試

(6)軟報文核對。選擇模擬信號，在狀態列中，“事件、告警、自檢”選項中選擇“復歸”、“動作”模擬信號對點，“遙信”選項選擇“分”、“合”進行模擬，如圖10所示。

圖10 軟報文核對

4 結語

本文提出的變電站遠動信息不停電聯調的方法，以一套繼電保護裝置聯調軟硬件系統替代運行中的繼電保護裝置與遠方調度控制主站進行聯調，軟硬件系統利用碼表為數據基礎對繼電保護裝置進行模擬。采用聯調軟硬件系統聯調時繼電保護裝置無需退出運行，避免一次設備停電，可提高設備利用率和聯調的工作效率，節約人力、物力，確保電網的安全。本文提出的聯調方法解決繼電保護裝置部分碼表無法進行模擬上送導致的調試問題，具有很高的實用價值。