变电站综合自动化调试试验系统的设计与应用

梁 宾，胡文平，王晓蔚，李均强，李宣义

(国网河北省电力公司电力科学研究院，石家庄 050021)



变电站综合自动化调试试验系统的设计与应用

梁 宾，胡文平，王晓蔚，李均强，李宣义

(国网河北省电力公司电力科学研究院，石家庄 050021)

针对河北省南部电网变电站综合自动化设备入网检测手段有限的问题，介绍变电站综合自动化调试试验平台，分析自动化设备入网检测方案和厂站监控系统软件版本库管理，为河北省南部电网变电站综合自动化设备入网检测和软件性能测试提供可量化的评估手段。

综合自动化；入网检测；一致性测试；软件版本库

1 概述

常规变电站的综合自动化设备(简称“综自设备”)在电力调度系统中起着数据、信号采集和通信功能，随着电力系统自动化水平提高，其规模越来越复杂，重要性越来越高。河北省南部电网(简称“河北南网”)综自设备在出厂联调合格后直接投入运行，由于受站内条件限制，投运前和故障后均缺乏对综合自动化设备必要的检测手段和方法。基于此，下文提出利用D5000智能调度自动化系统平台，搭建调试试验系统，模拟各种综自设备的实时数据及信息，并通过对测试方案的研究，实现对综合自动化系统功能和设备性能的检测和试验。

该系统所搭建的模拟D5000主站系统和变电站综合自动化测试平台(简称“综自测试平台”)可以对新投运变电站综自设备进行入网测试，提高供电可靠性；可以对新版本软件进行测试和试运行，防止其直接运行对调度自动化系统的稳定性产生不利影响；有利于缩短故障处理时间，加强对综自设备的管理，提高河北南网自动化专业人员技术水平。

2 系统测试原理

变电站综合自动化调试试验系统是为搭建一个小型的电网调度自动化系统，该系统能够实时模拟测控/保护装置、远动通信装置、时间同步装置等自动化设备的各种实际运行情况，实现厂站端设备与主站的数据、信号传输，并能下发主站的遥控命令。在进行综自设备检测和试验时，将待检设备进行地址设定，接入厂站端TCP/IP通信网络，通过监控后台数据库组态工具添加相应设备的参数，再通过通道转发表发送到模拟D5000系统，将其接入到调度自动化系统网络，便可对其进行相应的功能和性能测试。若待测设备只能采用串口103通信方式，则需经协议转换装置进行信息交互，再经远动通信装置接入到厂站端TCP/IP通信网络，系统原理见图1。

图1 调试试验系统原理

3 系统结构设计

该系统由模拟D5000主站系统和变电站综自测试平台2个子系统构成。模拟D5000主站系统采用分层设计原则，包括硬件平台、操作系统平台、统一应用支撑平台、数据库、基本应用平台。

该系统是在D5000智能电网调度系统的基础上，根据变电站综自设备检测的需要进行精简，在系统功能上仅保留了数据库组态工具、厂站接线图、SCADA应用等基础应用，具备画面操作、告警直传、信息采集、遥控操作、时钟同步等功能，在硬件组成上保留操作员工作站、数据库服务器、前置采集服务器等设备，操作系统采用Linux操作系统，也可兼容其他操作系统，数据库采用Oracle数据库。系统结构见图2。

图2 模拟D5000主站系统结构

变电站综自测试平台通过构成一个典型的变电站综自系统，能与模拟D5000主站系统通过以太网接口(RJ45)进行104规约通信，接收主站的遥控、遥调命令，与模拟省调主站D5000系统构成一个完整的调度自动化系统，能为变电站综自设备测试和验收提供平台支持。

该平台由远动通信装置、测控装置、四合一保护测控装置、模拟断路器、监控主机、厂站交换机组成，并为自动化检测设备的接入预留接口。

4 系统功能设计

变电站综合自动化调试试验系统以满足变电站综合自动化系统全方位测试需求为出发点，能够完成系统各类型设备的实时闭环仿真测试，如设备功能、性能测试、实时四遥测试，规约测试及报文解析等功能 。

4.1 IEC60870-5-104远动规约一致性测试

河北南网常规变电站采用IEC 60870-5-104远动规约(简称“IEC 104”规约)进行调度自动化系统和变电站自动化系统的数据通信。IEC104规约因为其灵活、简单、经济的优势，在电力系统中的应用越发广泛，但由于在制定过程中预留的可定制项较多，不同厂家、设备的规约解释与处理方式不尽相同，给厂站远动信息接入带来了一定的困难 。因此，有必要进行符合地区实际情况的厂站端设备规约一致性测试，提升电网厂站自动化信息接人标准化、规范化水平。

物理层要求：RJ45或光纤接口，IEEE802.3标准。

传输层要求：传输规则，端口号：2404；连接过程，使用授权地址外的TCP方位，被控站应拒绝；启/停传输机制的应用；发送序号及接收序号的应用；超时时间的判断。

应用层要求：ASDU格式；初始化过程；查询方式获取数据过程；事件的获取过程；站召唤过程；延时获取过程；时钟同步过程。

4.2 综合自动化设备入网检测

4.2.1 远动通信装置

a. 远动连接测试。远动装置运行模式是否按冗余配置，运动规约链路建立检查，远动装置复位时是否有异常遥信和遥测上送，主备机模式下切换功能是否正常和遥信是否正确上送，双机模式下，双机数据的一致性和对主站的相应情况。

b. 远动功能测试,包括站内设备通信状态监视，远动装置通信状态监视，遥信逻辑组合功能，遥测数据传送越死区，遥测数据过载能力，远动数据品质位，组态工具检查，对时功能测试。

c. 远动性能测试,包括远动装置缓存机制，断掉远动与模拟主站连接后，模拟产生大于远动缓存能力的遥信变位，再恢复连接，看SOE和COS是否正确上送。

d. 雪崩处理能力测试。短时间内大量遥信(8 000条)发生时，远动通信装置应能正确上送信号，不多不丢。

4.2.2 时间同步装置

截止2015年底，河北南网共有时钟同步装置1 060套。通过对对时准确率的调研发现，同步装置本身存在对时不准确的情况，占12.50%；厂站内各业务(设备)与时间同步装置存在对时不准确的情况，占1.25%。

检测内容包括卫星捕获时间检测，基本功能性能检测，时间同步输入、输出信号类型检测，脉冲信号检测，IRIG-B码(DC)信号检测，IRIG-B码(AC)信号检测，串行口时间报文检测，网络时间同步检测，守时功能检测。

4.3 软件版本库管理

截至2015年底，河北省南部电网管辖范围内厂站监控系统共842套。参与110 kV及以上电压等级厂站监控系统建设的厂商共有28家，厂站监控系统型号超过70个。

随着调度自动化技术的快速发展，厂站监控系统软件更新加快，新版本在实际运行过程中存在稳定性差等问题，为调度自动化系统的安全运行带来风险。管理流程见图3。

建立厂站监控系统软件版本数据库，厂家发布新版本时，先通过该系统进行功能性测试，并针对新版本的升级功能进行检测，然后试运行进行稳定性测试，合格后再登记入库。

图3 软件版本库管理流程

5 结束语

通过建设变电站综自调试试验系统，为厂站端自动化设备的管理提供了新的手段，提高了调度自动化系统的运行可靠性，同时对自动化设备故障的排查处理提供了有力工具，从而有利于提高调度自动化系统的技术水平。

[1] 刘焕志，胡剑锋，李 枫，等.变电站自动化仿真测试系统的设计和实现[J].电力系统自动化，2012,36(9):109-112.

[2] 赵家庆，姜学宝，周 谨，等.电网SCADA系统在线仿真测试装置的设计与实现[J].电力系统自动化，2005,29(4):97-99.

[3] 赵 渊，沈智健.基于TCP/IP的IEC60870-5-104远动规约在电力系统中的应用[J].电网技术，2003,27(10):56-60.

本文责任编辑：丁 力

Design and Application on Substation Integrated Automation Test System

Liang Bin,Hu Wenping,Wang Xiaowei,Li Junqiang,Li Xuanyi

(1.State Grid Hebei Electric Power Research Institute,Shijiazhuang 050021,China)

To solve the problem of Hebei South Power Grid substation integrated automation equipment access network test means is very limited, this paper build a substation integrated automation test platform based on D5000 master station system, research on the access network test scheme of automation equipment and software version base management of substation supervisory control system, provides a quantitative evaluation tools of substation integrated automation equipment access network test and software performance tese for Hebei South Power Grid.

integrated automation; access network test；conformance testing；software version base

2016-08-05

梁 宾(1986-)，男，工程师，主要从事电网调度自动化运行评价分析。

TM63

B

1001-9898(2016)05-0014-03