基于模拟子站的智能电网调度控制系统集成调试方法

季小龙 张坤杰 史伟伟

（北京科东电力控制系统有限责任公司 北京市 100193）

1 前言

智能电网调度控制系统在电网调度与变电站监控当中进行了一体化设置，可以与电网调度、运行操作站以及监控中心等各个部分对电网进行精细化管理。在智能电网调度一体化管理当中，调控中心全权负责电网调度以及变电站的监控，使变电站运行方式转变为远程监控。研究基于模拟子站的智能电网调度控制系统集成调试方法具有重要意义，可以提高调试工作的效率。

2 模拟子站概述

2.1 模拟子站的系统结构

在进行模拟子站的设计时需要以功能测试以及集成调试为主，要以实时数据库虚拟装置仿真软件为基础，对变电站当中的二次设备进行等效仿真，模拟变电站所有设备的数据与运行信息，对站端监控后台以及调度主站等上层设备的应用功能进行测试与集成调试，并对上层设备发出的指令进行正确响应[1]。模拟子站的系统结构应用了分层分布式设计这一原则，主要包括硬件系统、操作系统、中间件层、统一管理平台与应用层这五层（如图1 所示）。

（1）硬件系统是模拟子站的物理设备，主要包括计算、存储、控制、输入以及输出等功能。

（2）操作系统可以管理模拟子站系统的硬件资源、软件资源以及数据资源，对程序的运行进行有效控制，并提供人机界面，为其他功能的开发提供接口与服务。

（3）中间件层可以为多层次分布式异构系统提供全新的体系结构，从而使模拟子站仿真测试系统具备应用组件技术提供的优势，例如可互操作以及可异构系统等[2]。

（4）统一管理平台涉及到的内容较多，例如网络通信管理平台、数据库管理平台等，这样就可以对数据库进行容量操作，利用事件发布机制与订阅机制开展相互通信。

（5）应用层包括仿真制平台、数据库组态工具以及制造报文规范服务端。

其中，仿真制平台主要包括人机画面、命令处理中心、任务控制中心以及流程管理中心等部分，人机画面可以显示变电站的运行情况、各类装置的运行状态、操作记录、测试任务的进程；命令处理中心在接收控制命令之后可以对虚拟装置进行开启或关闭；任务控制中心可以接收手动或自动测试任务，将其整理成控制命令并发送给命令处理中心；流程管理中心可以监视操作情况、仿真测试记录并存储所有的数据信息。数据库组态工具可以可以直接将变电站配置描述文件导入到其中，并在实时数据库当中构建站端设备运行情况才几点信息与定制测试服务。制造报文规范服务端主要是负责模拟变电站当中的设备的，从而实现数据信息的实时交换。

2.2 模拟子站系统结构的特点

模拟子站系统结构具有一些独特之处。

（1）采用了面向服务的体系架构。从图2 可以看出，应用软件功能采用了模块化设计，可以根据用户的个性化需求配置系统的节点，从而构建可实现资源共享、安全可靠、扩展性强的支持系统[3]。

（2）应用了中间件技术。应用中间件技术可以降低底层操作系统的复杂性，不需要再各种系统软件上进行重复工作，且可移植性比较高。

（3）应用了标准化的通信协议——IEC61850。该标准化通信协议在智能变电站自动化领域当中引入了制造报文规范，对如何利用制造报文规范在应用层进行数据交换与信息监控进行了明确规定，也为相互操作与信息共享提供了技术体系支持。

3 基于模拟子站的智能电网调度控制系统集成调试方法

3.1 集成调试系统

以模拟子站为基础的调度主站集成调试系统是由多个部分共同构成的，例如模拟子站、调度主站、远动装置、监控后台、调度数据网络、信息对比系统以及连接网络等，具体如图3 所示[4]。

3.2 集成调试策略

模拟子站可以模拟变电站中各种设备的数据信息以及运行状态，并通过通信协议将数据信息以及运行信息都传输到站端监控后台以及远动装置当中。其次，调度主站可以通过调度数据网络和远动装置构建通信，并通过IEC 104 协议得到远动装置获得的数据信息以及运行信息，且可以下达调度指令，开展集成调试工作[5]。信息比对系统可以与调度主站以及站端监控后台连接起来，对调度主站以及站端监控后台的报文进行对比分析，对调度主站的信息与站端运行信息的对应关系进行自动监测，从而对信息进行闭环管理，增强调试结果的准确性。

3.3 集成调试内容

在利用模拟子站进行调度主站数据库的集成调试工作时，需要明确集成调试的内容，按照顺序开展调试工作。

（1）需要开展遥信功能验证。集成调试人员需要利用模拟子站对变电站当中各种设备的状态输出进行模拟。同时，也需要对调度主站的告警画面、显示画面、光字牌是否与模拟动作相同进行核查。

（2）需要进行遥测功能验证。集成调试人员需要利用模拟子站增加电压回路与电流回路的遥测值，判断调度主站各个遥测量与模拟子站的施加量是否相同，要根据实际情况设置某个遥测量的越限值，并在模拟子站当中调整这一遥测值，从而判断调度主站的记录是否正确。

（3）需要进行遥控功能验证。模拟子站会自动响应调度主站遥控选择和预设指令，并向上反馈返校信息，对调度主站的遥控执行进行响应，当实现遥控之后会传输遥控对象的位置状态。

（4）需要验证保护相关功能。集成调试人员需要利用模拟子站对保护动作的情况进行模拟，从而判断调度主站接受的保护测量、遥信以及保护动作等各方面信息是否精确，在对模拟子站保护动作进行检查时，调度主站会自主推送告警画面[6]。

（5）验证查询与记录功能。集成调试人员在利用模拟子站模拟事件时，需要判断模拟子站输出的内容和调度主站数据库当中的告警内容是否相同。调度主站当中的可查询内容有很多，例如遥测越限、遥信变位、节点工况、设备工况与SOE 等。而调度主站也可以在告警处理以及历史事件当中选择事件、类型以及时间范围，明确数据库是否能够全面展示查询信息。

（6）时间响应与对时监测。集成调试人员需要利用模拟子站模拟站端设备遥信变位、遥测数据变化，并对调度主站发出的遥控指令进行响应，判断调度主站的模拟量以及状态量响应时间与遥控执行时间是否符合实际情况，且要判断时钟同步监测系统的对时状态是否一致。

（7）需要做好数据辨识工作。调度主站可以综合分析对量测值以及状态量的精确性，从中查出不良数据。所以，集成调试人员应当利用模拟子站输送某一个测量值，并设置在这一测量值的有效范围之外，判断调度主站是否能够从中识别出错误数据，也可以通过设置使该测量值出现异常情况，之后检查调度主站是否能够从中识别出来[7]。

（8）验证告警与故障分析功能。集成调试人员可以利用模拟子站对变电站设备的运行故障情况进行模拟，并通过相应的方式让调度主站记录事故告警信息并形成故障分析报告，之后自动存储与分析数据，判断告警分析结果和模拟故障类型是否相同。

4 基于模拟子站的智能电网调度控制系统集成调试方法的应用

为了检测基于模拟子站的智能电网调度控制系统调试方法的可靠性，在某智能变电站接入智能电网调度控制系统时应用了基于模拟子站的智能电网调度系统调试方法。

4.1 集成调试

利用模拟子站对调度主站进行了集成调试，即完成模拟子站的参数配置后，在模拟子站系统当中导入SCD，从而在实时数据库当中构建变电站二次采集点信息，并将调控信息点表导入其中，从而自动进行模拟战端遥测加量、模拟遥信变位、响应调度主站遥控操作等操作[8]。在调试之前，调试人员需要根据业务需求，明确验收间隔顺序以及信号顺序，从而形成验收序列，并以点号为标识，将验收顺序当作验收依据，检验信息的精确性。

4.2 图模校验

可以通过拓扑对图模关系的对应问题进行验证，并利用设备和信号之间的关系判断图模和信号关联之间的精确性。

4.3 实时监控

模拟子站与调度主站具备多种功能，例如分析报文、显示报文以及监控等，可以对系统的运行状态进行实时监控，定位辅助问题，并对多个通道的状态进行监控。

5 结语

模拟子站主要是由硬件系统、操作系统、中间件层、统一管理平台以及应用层共同构成的，采用了面向服务的体系架构、应用了中间件技术且采用了标准化通信协议。在应用基于模拟子站的智能电网调度控制系统集成调试方法时需要进行集成调试、点表对比、图模校验、实时监控以及效果对比等工作，从而提高调度主站调试的准确性。