基于Wonderw are的微机保护装置故障报告的监控方案

赵士达，张兴波，王殿欣

(1.北京国际系统控制有限公司，北京 100083；2.北京理工大学 计算中心，北京 100081)

基于Wonderw are的微机保护装置故障报告的监控方案

赵士达1，张兴波1，王殿欣2

(1.北京国际系统控制有限公司，北京 100083；2.北京理工大学 计算中心，北京 100081)

针对铁路部门对微机保护装置故障报告的监控十分困难的特点，结合当前铁路客运专线中普遍采用的基于Wonderware平台的牵引供电系统解决方案，设计了一个基于Wonderware的微机保护装置故障报告的监控方案。该方案使用自主研发的数据通信服务器，能够兼容市场上大部分微机保护装置厂家的产品；优化了基于Wonderware处理故障报告的方式，理论上能够保证不丢失故障报告；并展示了一个故障报告的实际案例。

Wonderware；牵引供电系统；微机保护装置；故障报告

0 引言

安全是铁路运输永恒的话题，铁路供电系统的安全可靠运行是保证列车安全运行的前提。在保证铁路供电系统安全可靠地向列车供电方面，微机保护装置作为供电系统中的二次设备发挥了极其重要的作用[1]。

2005年以来，随着京津城际、郑西高铁、京沪高铁等一大批高速电气化铁路的建成，铁路牵引供电远动监控系统（以下简称牵引供电系统）的统一化也提上了日程[2]。英国的Wonderware公司凭借其稳定可靠的可视化InTouch人机界面和灵活、可维护且安全的ArchestrA技术体系，在铁路客运专线中逐渐普及，其牵引供电系统解决方案被广泛应用。微机保护装置故障报告的监控是集成在牵引供电系统中的，因此，研究并实现基于Wonderware的牵引供电系统对微机保护装置故障报告的监控方案以及对于高速铁路的安全可靠运行具有重大意义。

1 监控方案设计

1.1 微机保护装置故障报告

当铁路供电系统发生故障或处于不正常运行状态时，微机保护装置会产生相应的动作，随即上送一条记录了详细动作信息的故障报告到牵引供电系统，帮助调度员对装置的动作进行分析。故障报告记录的信息有：故障时间、故障元件、故障相别、故障时故障量大小、故障电压及电流等[3]。

1.2 目前对故障报告监控的困难

铁路部门的微机保护装置分布范围广，且大多处于位置偏僻、环境恶劣、不易维护的地方，到现场对保护装置进行故障报告核实工作的人力、资源、交通成本非常高[4]。由于铁路局管辖的线路繁多，各线路采用的综自设备来自不同的厂家，各厂家的通信规约存在着差异，牵引供电系统接收不同厂家微机保护装置信号的难度很大。

1.3 方案目标

原则上不对微机保护装置进行较大改造，而是根据装置现状，设计一个可靠、实时、易于扩展的监控方案。牵引供电系统对微机保护装置故障报告的监控主要实现如下几个功能：

(1) 在供电系统发生故障时，主站能实时获取包含了故障测距、故障电流、故障电压等具体信息的故障报告[5]。

(2) 事后对故障进行分析时，主站能查询到历史故障报告。

1.4 系统平台架构

主站由调度工作站和系统服务器群组成，处于一个局域网内。主站与被控站之间的数据通信由光纤传输。被控站管理机再与微机保护装置连接。当供电系统发生故障时，微机保护装置产生的故障报告通过被控站管理机上送到主站的应用及通信服务器进行解析。应用及通信服务器将解析出的内容发送到调度工作站进行显示，同时发送到历史服务器进行存库。系统平台架构如图1所示。

图1 牵引供电系统平台架构图

2 监控方案实现

2.1 数据通信方式

该方案的数据通信没有采用传统意义上的前置机模块，而是采用了先进的数据通信服务器来管理平台所有的数据通信。Wonderware采用DAServer技术构建数据通信服务器。DAServer是构建在ArchestrA技术上的新一代的I/O Servers，不仅拥有传统I/O服务器的通信和数据管理能力，还提供了更强的通信诊断能力与更高的性能[6]。

为了屏蔽各厂家通信归约的差异，为后台提供统一的数据交互接口，该方案利用Wonderware提供的DAS Toolkit自主开发DAServer，目前已经支持接入的归约类型有IEC60870-5-104、 IEC60870-5-101、阿继Polling规约、UPS规约。

2.2 基于Wonde rw a re处理故障报告

Wonderware解析故障报告报文后，调用LogDataChangeEvent()函数将故障报告放入报警缓存中。Intouch和A larm DB Logger等报警客户端周期性扫描报警缓存，并将新报警显示到界面和存库，如图2所示。

图2 Wonderware处理故障报告的流程图

2.3 W onde rwa re处理故障报告时存在的问题

在方案实现的过程中发现，LogDataChangeEvent()函数对于参数的长度限制为255 B，并且由于数据库设计的限制，Alarm DB Logger存库时内容的长度也限制为255 B。因此当故障报告内容较长时，会产生无法缓存报警和报警无法存库的问题，错误信息如图3所示。

图3 缓存故障报告时出现问题

2.4 方案对处理故障报告进行的优化

为了保证不丢失故障报告，方案需要同时优化Wonderware本身的报警服务端和客户端，采取的措施有：

⑴采用UDP异步通信方式传输故障报告，数据通信服务器为UDP发送端，调度工作站Intouch为UDP接收端，避开了使用LogDataChangeEvent()缓存和周期性扫描缓存报警再显示的机制。

⑵在Wonderware平台中引用基于.NET Framework的自定义类库并重新设计故障报告的数据库，以实现故障报告存库。优化后的流程如图4所示。

图4 优化后处理故障报告的流程图

3 方案实现结果

该方案实现了基于Wonderware的牵引供电系统对微机保护装置故障报告的远程监控功能，配合Intouch提供的丰富、人性化的监控界面，在实际工作中给铁路供电调度员提供了巨大的便利。

以某铁路局供电系统实际发生的某次故障为例，2014年12月16日10∶00∶08某牵引变电所211馈线距离II段跳闸，重合闸成功。调度员及时查看了故障报告，快速找到了事故原因，并及时查明事故点公里标为K106+323，帮助有关单位迅速到达事故点进行处理。

[1] 丁丽娜, 陈小川. 高速铁路供电系统保护配置[D]. 成都∶西南交通大学, 2005.

[2] 张平, 赵兴东. 我国高速铁路牵引供电综合自动化系统分析[J]. 铁路技术创新, 2011(1)∶31-34．

[3] 南瑞继保. RCS-985TM型电厂变压器保护装置技术和使用说明书[EB/OL]. (2009-07-05)[2015-05-07].h ttp∶//www. go-gddq.com/down/2011-10/11102014022318.pd f.

[4] 魏丙涛. 基于W onderware平台的铁路牵引供电远动监控系统的设计与实现[D]. 北京∶ 华北计算机系统工程研究所, 2012.

[5] 高岩. 微机保护远程控制方案设计及应用研究[D]. 北京∶华北电力大学, 2014.

[6] 库流亨. W onderware平台下DAServer的研究与实现[D]. 北京∶华北计算机系统工程研究所, 2012.

Monitoring scheme to microcomputer protection device fault report based on Wonderware

Zhao Shida1, Zhang Xingbo1, Wang Dianxin2
(1.Beijing Systems Control International Inc., Beijing 100083, China; 2. Computing Center, Beijing Institute of Technology University, Beijing 100081, China)

In allusion to the railway departments'completely difficult supervisory control to the m icrocomputer protection device fault report, and combined with the traction power supply system solutions based on Wonderware which is widely used in the railway passenger dedicated line, the paper designed a monitoring scheme for microcomputer protection device fault report based on Wonderware .The scheme uses the self-developed data communication server, which is compatible with most of the products of microcomputer protection device manufacturers. Furthermore, it optimizes the troubleshooting report pattern based on Wonderware, and in theory, it can guarantee no losing fault report. In addition it demonstrates a practical case of fault report.

Wonderware; tractive power supply system; microcomputer protection device; fault report

TN911.7-34

A

1674-7720(2015)13-0004-03

2015-05-11）

赵士达（1990-），男，硕士研究生，主要研究方向：工业控制及电力自动化。

张兴波（1964-），男，硕士，高级工程师，主要研究方向：工业控制及电力自动化。

王殿欣（1991-），女，硕士，主要研究方向：计算机系统结构。