变电站厂站端远动设备的检测

2012-01-26吴栋萁陆承宇杜奇伟

浙江电力 2012年4期

吴栋萁，陆承宇，杜奇伟

（1.浙江省电力试验研究院，杭州 310014； 2.浙江省电力公司，杭州 310007）

省电力公司技术监督工作近年来一直强调要监督关口前移，将事后治理转变为提前防范。根据调控一体化模式下变电站自动化系统的运行需求，结合多年来在变电站监控系统技术监督工作中积累的大量信息和数据，在自动化技术监督工作中开展了针对调控一体化模式下的关键支撑设备“厂站端远动工作站”的检测，以规范功能、发现不足，主动消除设备投入运行后的隐患。

1 开展厂站端远动设备检测的必要性

厂站端远动设备作为变电站与调度主站间的信息交互设备，其重要性不言而喻。对厂站端远动设备开展检测的必要性主要体现在：

（1）调控一体化带来的不仅是调度运行管理模式的变革，同时也对变电站综合自动化系统设备，特别是厂站端远动设备的稳定性、可靠性及性能指标提出了更高的要求。传统的变电站有人值班运行模式下，调度端不直接对操作对象进行遥控操作，而是下发操作令后由运行人员在变电站完成操作和监视，因此需要上送至调度端的信息较少，一般仅包括一次设备状态、潮流数据及一些重要的继电保护告警信号，下行控制对象数量也极少。调控一体化模式下，对变电站所有一、二次设备的控制操作均在调度端远方遥控实现，需要厂站端远动设备将海量的一、二次设备实时信息及时、准确、可靠地上送至调度端，同时接收和转发调度端下达的遥控指令。以典型配置的500 kV变电站为例，保守估算需要上送至调度端的遥信和遥测信息量将分别超过6000点和2000点，遥控对象超过300个，是传统运行模式下上送信息和遥控对象数量的十倍甚至十几倍。导致远动数据转发表的容量急剧扩大，因而对厂站端远动设备的软/硬件性能提出了更高的要求。

（2）浙江电网厂站端远动设备总体运行正常，但大部分已投运远动设备的软/硬件配置是按常规变电站运行工况设计的，并未考虑高负荷、高实时、高可靠、高稳定的远动数据传输需求，因此其软/硬件性能是否能满足调控一体化实际运行需求必须通过测试才能确定。

（3）浙江电网仍有部分厂家的厂站端远动设备的规约通信程序设计不够规范，导致实际运行过程中易出现远动通信故障。技术监督统计数据显示，2010年厂站端远动通信中断占远动设备故障总数的57%，其中大部分原因是规约通信程序的编写没有严格依据远动通信规约标准，造成规约兼容性问题。

2 厂站端远动设备检测内容

针对上述问题，重点对厂站端远动装置的硬件性能指标和IEC 104规约一致性做了测试。

（1）硬件性能测试主要是模仿在调控一体化模式下，多主站多IP地址同时对厂站端远动装置进行大负荷率数据召唤操作。为验证远动装置性能是否能满足未来10年内变电站远动通信需求，测试环境采用了大容量多转发表模式，即1个远动装置含10张独立远动转发表，分别对应10个调度主站；每张转发表包含8 192个遥信、4 096个遥测及256个主变分接头数据信息。测试时由10个仿真主站同时对该远动装置进行反复不间断全站数据总召唤，并持续48 h。期间检查远动装置运行工况是否正常，是否出现非法报文、报文丢失或失去响应等异常工况，并同步检测远动装置的CPU负荷率和内存占用率。

（2）IEC 104规约一致性测试是对远动装置104规约通信程序的协议规范性进行测试，包含3部分内容，分别是链路层通信机制规范性和健壮性测试、应用层报文语法规范性测试和ASDU支持范围测试，检测依据是DL/T 634.5104-2002/IEC 60870-5-104:2000《远动设备及系统第5-104部分:传输规约采用标准传输协议子集的IEC 60870-5-101网络访问》和DL/T 634.5101-2002《华东电网执行细则》，其中链路层通信机制规范性、健壮性测试是重点测试内容。

3 测试过程及发现的问题

本次测试对象包括南瑞科技、南瑞继保、国电南自、北京四方、许继电气、深圳南瑞、创维ABB、西门子公司等8个厂家共10个型号的厂站端远动设备，基本涵盖了浙江电网220 kV及以上电压等级变电站使用或上述厂家目前在售的主流型号。经过测试，主要发现以下问题：

（1）个别厂家远动装置的软/硬件配置无法满足调控一体化模式下高负荷、高实时、高可靠、高稳定的远动数据传输需求。其中硬件配置问题具体表现在：CPU主频较低导致数据处理能力低下；运行内存容量偏小，无法加载多张大容量转发表；电子盘容量太小，无法存储多张大容量转发表文件。

软件配置问题主要体现在：转发表容量上限值设定太小，大大低于调控一体化模式下对遥信、遥测、遥控信息数量的实际需求；独立转发表数量上限值设定太小，个别厂家最多只支持4张。装置硬件性能较弱是造成软件配置问题的根源，仅通过修改软件提高转发表数量和容量上限已无法解决问题，必须对软/硬件同步升级。

（2）各厂家产品均存在规约通信程序编写不规范、不严谨的情况，未严格遵循标准。例如，某厂家的104通信程序是从101通信程序加了TPC/IP封装后移植过来的，一些ASDU报文仍采用101规约文本的格式，而未采用104规约标准规定格式。还有厂家对于遥控选择-执行流程未严格检验，对遥控令不作判断就无条件转发至间隔层，将选择-执行保护机制交由间隔层装置保证，没有遥控选择-执行超时自动撤销机制等。

（3）部分厂家对异常报文的响应机制不合理，容易造成频繁断链或断链后无法重连的情况。

（4）各厂家通信程序都不同程度存在部分104规约功能缺失现象，即厂家程序对传统运行模式下会用到的ASDU支持较好，而对调控一体化模式下可能会用到的ASDU不支持或支持度较差。例如对于调控一体化模式下程序化操作需要用到的遥设命令ASDU和文件传输命令ASDU，不少厂家的设备根本无法识别，对带时标遥控命令ASDU的支持度也较差。

（5）部分厂家对于装置程序版本的管理有待完善。个别厂家虽然在测试过程中对发现的问题通过修改源程序予以整改，但该型号其他装置仍使用整改前的程序，问题并没得到解决。

（6）各厂家为保证与主站系统的兼容性，牺牲了程序的规范性。原因在于调度主站系统程序不规范，如果主站程序的编写未严格遵循规约标准内容的规定，厂站端远动装置程序即使编写非常规范严谨，也有可能与主站端通信失败或通讯异常。由于主站系统的强势地位，造成厂站端远动装置只能采用迁就和兼容主站程序的方式。同一个厂站端远动装置为了能兼容多个主站系统厂家的不规范主站程序，只能尽可能地加大程序的兼容性，由此带来了更大的不稳定性。

本次测试时，各设备厂家均派出了研发人员全程配合，对于测试中发现的问题，由研发人员现场修改源程序后重新进行测试。通过本次测试，发现和消除了很多程序上的缺陷和隐患，对提高远动设备稳定性和可靠性、减少远动装置故障率起到了积极的作用。