基于智能變電站的監(jiān)控信息一體化自動驗收系統(tǒng)

田 茜

(國網(wǎng)上海市電力公司松江供電公司，上海 201600)

隨著國家電力規(guī)模逐漸擴大，技術改造與基地建設項目也隨之增多，變電站的信息量與驗收量非常大。現(xiàn)場驗收過程中涉及的內容越來越多，例如三遙指標、軟件功能、配電查詢數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制 (Supervisory Control and Data Acquisition, 簡稱SCADA)系統(tǒng)功能、終端/子站設備、通信系統(tǒng)等多個方面的驗收。提高驗收的質量和效率一直以來是配電自動化系統(tǒng)建設的重要目標，為了保證電力系統(tǒng)的可靠性，驗收階段需要針對每個業(yè)務多通道的所有數(shù)據(jù)進行核對，核對時需要在變電站二次設備側采用保護測試儀進行加量，同時和主站調度自動化系統(tǒng)進行語音通話核對數(shù)據(jù)，實際過程中，每個變電站會和主站建立雙平面多個業(yè)務通道，這樣現(xiàn)場就需要多次進行加量和信號核對，從而產(chǎn)生了大量的重復工作，浪費了很多的人力物力[1-5]。為此，本文設計一套變電站綜合自動化系統(tǒng)快速調試和驗收系統(tǒng)，引入自動驗收概念，提高變電站調度自動化的驗收效率。

1 智能化自動監(jiān)控驗收系統(tǒng)設計

1.1 智能化自動監(jiān)控驗收系統(tǒng)思路

智能化自動監(jiān)控驗收系統(tǒng)體系把常規(guī)性人工的驗收工作轉分成兩部分驗收系統(tǒng)，即主站端信息自動驗收系統(tǒng)和現(xiàn)場信息自動驗收系統(tǒng)。

自動驗收系統(tǒng)支撐系統(tǒng)構建多模塊，用可視化的策略，進而實現(xiàn)了變電站現(xiàn)場與調度主站信息的全方位核對，可促使監(jiān)控信息驗收快速準確高效地完成。智能化自動監(jiān)控驗收系統(tǒng)框架如圖1所示。

本次采用在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)通信鏈路中的數(shù)據(jù)傳輸單元 (Data Transfer Unit，簡稱DTU)裝置與自動化主站通信環(huán)節(jié)增加“自動驗收裝置”，將原先的“現(xiàn)場與主站”驗收環(huán)節(jié)拆分成“現(xiàn)場驗收”和“主站驗收”兩個環(huán)節(jié)，主站側開發(fā)“自動驗收模塊”來實現(xiàn)。

智能化自動監(jiān)控驗收系統(tǒng)結構如圖2所示。

在圖2中，首先自動驗收裝置導入主站點表，裝置再與DTU裝置通信，在“現(xiàn)場驗收”環(huán)節(jié)中由現(xiàn)場施工人員完成“一次設備、DTU裝置、自動驗收裝置”三者數(shù)據(jù)正確性驗收。然后將自動驗收裝置接入自動化主站，裝置與主站都按照統(tǒng)一的驗收規(guī)則，由主站在“主站驗收”環(huán)節(jié)自動完成數(shù)據(jù)驗收核對與驗收報告生成工作。整個驗收流程中“現(xiàn)場驗收”和“主站驗收”環(huán)節(jié)都使用主站導出的統(tǒng)一信息模板作為數(shù)據(jù)核對依據(jù)，從而驗證數(shù)據(jù)從DTU裝置發(fā)出到主站接收到數(shù)據(jù)的準確性，達到減少自動化信息聯(lián)調工作量、縮短驗收時間的目標。

1.2 現(xiàn)場信息自動驗收系統(tǒng)

現(xiàn)場信息自動驗收裝置應用于在現(xiàn)場模擬調度主站系統(tǒng)驗收階段，與DTU裝置進行IEC61850規(guī)約通信，同時還可以接收DTU裝置轉發(fā)的遙測、遙信變化信息，實現(xiàn)DTU裝置的信息一致性閉環(huán)校驗。

(1)可以導入主站導出的驗收站點信息點表。

(2)可以查看站內信息點表與主站點表信息之間的關聯(lián)關系。

(3)可以實現(xiàn)DTU裝置的信息一致性閉環(huán)校驗并輸出一致性校驗報告。

(4)驗收完成后，可根據(jù)驗收記錄自動生成驗收報告。

1.3 主站端信息自動驗收系統(tǒng)

自動驗收裝置模擬DTU裝置和調度配網(wǎng)主站進行通信，采用原DTU裝置使用的IEC104規(guī)約，和調度配網(wǎng)主站的都使用主站導出的統(tǒng)一信息模板作為數(shù)據(jù)核對依據(jù)，裝置與主站都按照統(tǒng)一的驗收規(guī)則驗證數(shù)據(jù)，從而確保從DTU裝置發(fā)出到主站接收到數(shù)據(jù)的準確性。

(1)滿足實時查看各通道通信狀態(tài)的實時日志信息，能夠快速、準確地對通信驗收過程中出現(xiàn)的問題進行定位。

(2)開啟自動驗收流程，由自動驗收模塊自動監(jiān)聽上送的數(shù)據(jù)并進行核對工作。整個驗收過程中主站與驗收裝置之間保持實時信息交互，驗收過程中無需主站及現(xiàn)場測試人員參與。

(3)驗收完成后，可根據(jù)驗收記錄自動生成驗收報告。

1.4 信息點表

自動化人員在配電主站側選擇需驗收的配網(wǎng)設備模型后，點擊導出信息Excel模板，可以將自動化站的通道規(guī)約配置、遙測信息、遙信信息等信息導出，再發(fā)給自動驗收裝置，用于指導現(xiàn)場驗收階段的驗收。為了確保信息點表的可靠性，且點表只能由主站導出，點表文件無法修改。

信息點表分為4個表格。

(1)封面，主要包含站名、電壓等級、調試時間、制表人等信息。

(2)通信參數(shù)，主要包括通信規(guī)約參數(shù)、IP地址、端口號以及測點數(shù)目等信息。

(3)遙測點表，包含遙測點的名稱和序號，以及系數(shù)和偏移等信息。

(4)遙信點表，包含遙信點的名稱和序號等信息。

1.5 驗收規(guī)則

自動化人員在配電主站側選擇需驗收的配網(wǎng)設備模型及驗收規(guī)則模板(選擇或者導入)，驗收規(guī)則包含所有需要測試的信號，測試順序、如何加量、時延以及持續(xù)時間等。

(1)驗收之前所有測點全部初始化至0。

(2)自動驗收開始后，遙信遙測采用全自動驗收方式，先驗收所有遙信，再驗收所有遙測。

(3)主站收到第一個信號之后開始進入驗收過程。

(3)遙信先0→1,再1→0，每次變化時間間隔不超過10 s。

(4)遙測從→點號+0.99，變化時間間隔不超過10 s，誤差不超過10%，認為合格(需要終端側處理好系數(shù))。

(5)驗收過程中如果有一個點超時或者不合格，主站終止自動驗收，由人工重新發(fā)起驗收。

2 智能化自動監(jiān)控驗收系統(tǒng)實現(xiàn)

2.1 自動驗收流程

整個驗收過程主要分為以下8個步驟。

(1)導入主站點表：在自動驗收裝置導入主站導出的驗收站點信息點表。

(2)現(xiàn)場驗收準備：現(xiàn)場施工班組將DTU裝置與一次設備硬件接線連接好，自動驗收裝置與DTU裝置網(wǎng)絡接線接好，并完成其他相關準備工作。

(3)現(xiàn)場驗收：現(xiàn)場施工班組對驗收站點設備逐個進行遙信和遙測加量調試，并完成DTU裝置、一次設備、自動驗收裝置三者之間的數(shù)據(jù)核對工作。

(4)驗收規(guī)則導入：自動驗收裝置和主站自動驗收模塊都選擇或者導入預先設定的自動驗收規(guī)則。

(5)主站驗收準備：將現(xiàn)場自動驗收裝置與DTU裝置連接斷開，借助調度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入自動化主站，并通知主站準備開始驗收。

(6)主站自動驗收：自動驗收裝置按照驗收規(guī)則自動向主站發(fā)送遙測、遙信數(shù)據(jù)，主站自動驗收模塊監(jiān)聽上送的數(shù)據(jù)，并按照自動驗收規(guī)則自動完成信息核對。

(7)驗收報告生成：驗收完成后主站一鍵生成自動驗收報告。報告中給出驗收項目內容、每個驗收項目的測試數(shù)據(jù)和過程信息、驗收結果是否正確，以及錯誤可能的原因分析等數(shù)據(jù)。

(8)驗收完成：可在現(xiàn)場拆除自動驗收裝置，將DTU裝置與自動化主站的通信鏈路恢復，完成驗收工作。

2.2 現(xiàn)場數(shù)據(jù)驗收

斷開DTU裝置和主站系統(tǒng)的連接，將DTU裝置的104通道接入現(xiàn)場自動驗收裝置，然后在現(xiàn)場的保護裝置上進行加量操作，在現(xiàn)場自動驗收裝置上進行核對。對校驗的結果以數(shù)據(jù)表格的方式進行查詢、過濾并展示。

根據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫中的校驗記錄生成校驗報告，并可以作為歷史記錄保存，以供后續(xù)調閱。

現(xiàn)場數(shù)據(jù)驗收拓撲圖如圖3所示。

2.3 現(xiàn)場與主站聯(lián)動

在現(xiàn)場自動驗收裝置上導入和主站約定的自動驗收規(guī)則，確定好相應的測試順序、如何加量、時延及持續(xù)時間等信息后，斷開現(xiàn)場自動驗收裝置和DTU裝置的連接。根據(jù)主站自動驗收模塊的點表信息，將現(xiàn)場自動驗收裝置經(jīng)加密模塊后和主站D5000系統(tǒng)進行通信，并在主站自動驗收模塊上進行數(shù)據(jù)自動驗收。整個數(shù)據(jù)核對過程無需人工干預。現(xiàn)場和主站聯(lián)動驗收圖見圖4。

2.4 驗收報告

當自動驗收開始后，主站側需記錄從驗收開始到驗收結束這段時間內的與被驗收設備相關的所有實時數(shù)據(jù)，包括電流、電壓、功率、變位信號、狀態(tài)量、保護信號、告警信息等。根據(jù)這些數(shù)據(jù)分析各項測試是否正確。當測試驗收完畢后，主站側生成驗收報告，描述從DTU裝置發(fā)出到主站接收到的數(shù)據(jù)是否完整有效正確。驗收報告中體現(xiàn)驗收人員和驗收時間，同時提供驗收報告的打印功能。

3 結語

基于智能變電站的監(jiān)控信息一體化自動驗收系統(tǒng)的實踐應用結果表明，該系統(tǒng)驗收效果較好，具備較高的推廣價值，目前需要針對其中所存在的問題進行深入討論，合理制定有效的應對策略。首先，主站信息表的格式，監(jiān)控人員對信息表進行手動調整，其中最為頻繁的是遙信信息表，其導入主站系統(tǒng)或虛擬總控裝置內部，應根據(jù)點號、遙信名稱、告警類型、間隔ID、電壓等級等相關順序進行合理安排。其次，虛擬廠站，現(xiàn)場設施設備的信息觸發(fā)條件不完善，和自動化驗收程序之間缺乏關聯(lián)性，在驗收時，可以選擇跳過。

通過現(xiàn)場展示，以報文解析為基礎的智能變電站的監(jiān)控信息一體化自動調試系統(tǒng)，可以精確聯(lián)調遙信與遙測的變化值，有效提高自動化驗收相關人員的工作效率，緩解工作壓力，保證驗收的可靠性與準確性，驗收結果則可以基于相關標準化表格詳細查詢，具有重要實用價值。