多规约分析测试系统在500kV集控中心的研发与应用

万晓光，张英慧，郭美志，刘献伟

（1.冀北电力检修分公司，北京 102488；2.华北电力大学，北京 102206）

1 配备多规约分析测试系统的必要性

目前，某电力检修分公司所辖19座500kV变电站的远动终端系统（RTU）和监控系统都已接入集控中心的主站系统。该主站系统已成为确保华北区域电网安全、稳定、经济运行的重要支撑平台。其功能及其作用已成为电网调度运行管理不可或缺的重要手段。

在国内，一套主站系统要接收数十个变电站的远动数据。目前，接入公司集控中心主站系统的远动设备中，既有计算机监控系统，又有传统的RTU；传输远动规约既有IEC870-5-101，IEC870-5-104，又有CDT等规约，这无疑对主站系统接收各RTU信息，以及在日常运行维护和远动故障处理方面带来困难。对于任一变电站远动信息故障或异常，维护人员往往只能从厂站端远动设备、远动信道到主站系统等各个环节进行逐一排查，才能找到故障原因。即使在厂站远动设备与主站系统通信正常的情况下，又可能会出现个别遥测量跳变、遥信值抖动等情况，干扰工作人员对故障的判断，影响故障处理时间。

另外，变电站现场通信数据以抽象的数据流形式存在，它就像一个“黑匣子”，看不见，也摸不着，是运行维护的盲点。遇到故障时，运行维护人员对变电站现场数据的分析往往无从下手，即使判断为厂站远动设备问题，又无法提供强有力的证据来说明。

因此，自动化的运行人员迫切希望有一套先进的远动规约分析测试系统，能快速准确地对故障进行诊断，尽量缩短故障时间，确保EMS的安全。为此，结合生产实际研发了一套多规约分析测试系统，该系统已通过部分性能测试，并投入使用。

2 多规约分析测试系统的系统结构与功能

2.1 多规约分析测试系统的工作原理

多规约分析测试系统以Windows XP和Microsoft visual studio 2005数据库作为技术平台，采用成熟的开发工具C++，可安装在便携式笔记本或PC服务器上，人机界面比较友好。系统原理图如图1所示。

图1 多规约分析测试系统原理图

软件系统设计中针对不同的规约特点，对不同规约的公共信息进行提取，按不同的帧类型进行分类，实现软件对规约的兼容性；对存入数据库的实时数据，以7天为一个采样周期，对数据库的历史数据进行更新。变电站与主站之间通信的抽象数据通过“监视服务器”以一种可视化、简洁化的界面形式显示出来。模拟通道侦听装置可同时支持8路模拟通信的实时监视，通过对监视服务器进行“规约类型”、“通信方式”、“波特率”等关键参数的设置，实现对通道实时数据和故障报警数据的解析显示和实时存储，用户可以随时调出当前数据，并可按时间对历史数据进行查询，完成故障点的定位。

2.2 多规约分析测试系统的系统构成

多规约分析测试系统的系统构成如图2所示。

图2 系统结构示意图

系统主要设备如下：

（1）1台模拟通道侦听装置WIZARD018-IV；

（2）1台网络通道侦听装置NETLISTEN-Server；

（3）1对网络接入设备104 Network Linker 0902 A/B；

（4）1台网络交换机华为16口；

（5）1台监视服务器。

2.3 多规约分析测试系统的系统接线

各设备均为标准U制设备，可采用组屏方式安装。

模拟通道接线为活动式接线，系统出口为端子式接口，对端接口依实际需要确定。

网络接线为固定式接线，接入原理如图3所示。

图3 侦听系统连接原理图

其中，LINK A和LINK B均为无源设备，与原系统连接采用物理直连，可以确保原系统正常。

2.4 多规约分析测试系统的功能

RTU传送远动信息的通信方式，可分为同步和异步两种方式，公司所辖变电站的远动信息传输规约为POLLING和CDT部颁两种规约，因此要求远动规约分析测试系统应能接收与处理各种通信方式和远动信息传输规约的RTU信息。

2.4.1 仿真EMS主站主控功能

当为主控时，通过该系统的PC串行口经由调制解调器与厂站的远动设备进行通信。此时，该系统仿真EMS主站功能主要包括以下方面。

（1）命令下发及实时数据的接收。该功能以自动、单步或批量执行模式下发遥控操作来实现与终端设备的通信，同时，接收来自厂站远动设备RTU上行的远动数据，并对报文进行类型标示、传送原因、信息体地址及信息内容等的解析。即使是错误的报文，也能进行分析，并指出错误所在。

（2）对通信内容的记录和查询。该功能既可对远动的各种通信规约下发的命令及回答的信息进行全记录，又可根据工作人员的设置，对遥信变位事件、SOE事件、RTU报告事件、AGC事件、遥控事件等进行分门别类的记录，并形成文本文件。每个文本文件的文件名均带有该厂站名及记录时间，方便用户快速查询。

（3）通道质量测试。提供通信信道测试功能，包括开环测试和自环测试两种手段。开环测试时，系统通过校验来自RTU的信息，进行字节测试；自环测试时，系统通过发送特征码序列，分析发送及接受字节，进行字节测试。

2.4.2 仿真EMS主站侦听功能

当为侦听功能时，作为第三方设备，只需将该系统的一对接收或发送线并接到远动通道的接收或发送端，则可对主站的下行报文或厂站的上行报文进行在线跟踪分析，提供双方系统对于规约通信范畴的分析报告。在侦听情况下，该系统不能下发命令。

2.4.3 仿真远动终端设备的功能

仿真传统四线远动通道的RTU发送多种规约的报文，同时，又可修改RTU发送的遥测及遥信值，并可对与主站的通信报文进行实时监视及保存。此外，该系统还具有以下功能。

（1）数据显示。具有友好的交互式人机界面等维护手段，从其显示屏上（CRT），可以监视各RTU传送到主站的信息报文，也可以监视主站下发RTU的信息报文，显示的信息可以是原始数据，也可以是转换后的工程量。

（2）远动信息管理。借助EXCEL工具软件，提供远动信息资料管理功能，借助EXCEL提供的功能实现对遥信量、遥测量、遥控量、遥调量的统计、分析、查询、打印等功能。同时，记录远动设备类型、规约类型、通道类型、通信速率等管理型信息。

3 多规约分析测试系统的实际应用

3.1 日常运行维护中的应用

各变电站定期进行遥控、遥信传动实验是远动工作的重要内容，但已投入生产运行的变电站的远动信号发生故障与异常是常有的现象。通过多规约分析测试系统可以快速判断出是厂站设备、远动故障，还是EMS主站故障。该多规约分析测试系统的通信规约包括CDT、IEC101、IEC104等规约，系统用户界面如图4所示。

2011年，集控中心工作人员在对某变电站设备进行遥控操作时，屡次出现“预置不成功”问题，检查该设备的点号、通道设置后均末发现问题，打开远动规约分析测试系统抓取报文时发现收到下发的报文误码非常多，正常的CDT规约的同步字为EB90EB90EB90EB90，而收到的下发校时命令却是FB90、DB90、EB90等字符，报文内容无法阅读，但在站内做自环测试后，自发自收问题仍然存在，证明通道从主站到站内是没有问题的，通道线路检查亦正常，但故障依旧，只能怀疑远动装置了，通过对远动装置反复检查，终于找出问题所在，并及时解决问题。

另外，当主站收到的远动数据出现异常时，比如遥测量跳变或遥信量误动和频繁抖动，可使用这套测试系统的侦听功能，对主站与厂站设备之间的通信进行一段时间的侦听，并将有关的变化遥测 (跳变范围由运行人员根据实际情况而定)及遥信变位信息全部记录下来，运行人员可对这些记录文件进行查询分析，判断故障根源，为正确排障提供依据。

3.2 在基建验收中的应用

任何新建或扩建工程的厂站远动设备或电能量采集器，在正式投运之前，都要多次进行调试及信息的核对。在未使用这套系统之前，直接将新建或扩建工程的厂站自动化设备直接与主站系统联接，通过前置机（其操作系统为UNIX）对其进行调试。但在调试过程中，由于主站只有两台前置机，在有多个厂站设备需要同时进行调试会造成“调试冲突”；另外，在进行信息的核对过程中，由于厂站所有的遥信都要进行分合闸的联动试验，遥测都要加载各种类型的模拟量，因而主站告警窗必然会产生大量的遥信告警及SOE，甚至引起事故追忆，对主站的正常运行构成威胁。而使用这套测试系统进行调试及信息的核对时，不存在“调试冲突”，只要装有该软件的PC，就能进行调试。由于该系统具有捕捉报文、存储报文的功能，能方便地将主站与厂站设备的通信报文记录保存下来，便于有关人员对其进行分析，找出错误所在，及时要求设备厂商的调试人员对程序做出修改，缩短了调试时间。因而可见，使用这套测试系统进行基建工程方面的调试，既可以提高工作效率，缩短调试时间，又能减少对主站正常运行的干扰及冲击。

4 结束语

多规约分析测试系统在集控中心投入使用以来，在准确诊断、快速解决实时远动信息的故障与异常等方面，节省了故障处理时间，节约了成本效益，已经成为自动化人员进行维护、调试时不可缺少的工具。当然，该系统在功能方面还有很大的改善空间，通过维护人员和开发人员的共同努力，必将使该系统功能更加完善，为电网安全、稳定、优质运行提供保障。

［1] DL516－93，电网调度自动化系统运行管理规程［S] .

［2] DL451－ 91，循环式远动规约［S] .

［3] DL／T634－ 1997，远动设备及系统［S] .

［4] 韩福坤，魏小伟，袁 平，韩 锴.远动规约测试及故障分析系统［J] .电力自动化设备，2001，（8）：47－50.

［5] 梁 材.利用远动规约解决应用问题实例［J] .电力与能源，2011，（1）：773.

［6] 吕少坤，韩福坤.重视前置机系统在电网调度自动化系统的作用［J] .华北电力技术，2000，（6）：29－31.

［7] 马晓红，管 荑，林祺蓉.104规约在调度自动化系统中的应用［J] .山东电力技术，2011（6）：1－5.

［8] 王玉香.集控站远动通道的改进方案［J] ，焦作大学学报，2008，（4）：74－75.

［9] 李克文，高立克，李 果.配电网自动化通信规约测试系统开发与应用［J] .广西电力，2011，（34）：10－12.

［10] 沈 鸿.远动通信规约测试及分析系统［J] .广东电力，2005，3（18）.